国内首个行业级燃机智慧运维云平台是如何炼成的？

在未来的能源结构转型中，燃气发电将发挥重要作用。

这似乎颠覆了人们日常认知。众所周知，在碳达峰/碳中和的环保目标下，我国能源结构正迎来根本性变革，传统化石能源占比将逐步下降，绿色低碳的新能源占比将持续提升，为何还要推动燃气发电的发展？

这绝非虚言。在没有完全解决新能源发电消纳问题之前，传统能源与新能源仍将“携手同行”较长时间，而燃气发电具有清洁、稳定、灵活等特点，无疑是近中期能源结构转型中弥补新能源关键技术竞争力不足的重要选择。

不过，燃机核心部件被国外垄断和随之而来的高昂运维成本却是燃气发电发展中不可忽视的拦路虎。如何利用云计算、大数据、人工智能、物联网等新一代数字技术，在数字化的大浪潮下实现运维成本和管理决策的新跃迁，就成为燃气发电当下最紧迫的挑战。

基于此，华电电科院携手中国电子云、国电南自华盾公司合作开发出国内首个行业级自主可控燃机智慧运维云平台，填补行业空白，为燃气发电运维插上智慧的翅膀，给中国电力行业的数字化和智能化发展打了个样。

运维成本,燃气发电不能承受之痛

在煤电时代，燃气发电就因为占地面积少、建设周期短、运行灵活，扮演着电力与经济发展削峰填谷的角色；如今，煤电占比下降已成大势所趋，燃气发电堪比能源结构转型中的稳定器，作用愈发突出。

《2021年中国燃气发电报告》也显示，2020年中国燃气发电量位居世界第三，但在中国发电总量的占比只有3.2%，未来市场空间巨大。

“近年来，中国燃气发电一直处于微亏或者微盈的状况。燃气发电两大关键因素：一是天然气价格，二是运维成本。”华电电力科学研究院有限公司汽机及燃机技术部主任赵玉柱如是说，“以运维成本为例，F级燃机每年检修费用五千万左右，一个大修周期（大概10年）下来，燃气电厂赚的钱几乎都支付了维护费用。”

因此，要想推动燃气发电的长远发展，降低运维成本是关键，但这绝非易事：

• 其一，燃气轮机核心部件被国外厂商所垄断，技术垄断很容易产生高昂的检修维护费用。例如，燃气轮机高温部件工作环境恶劣，加上燃气轮机由于承担电网调峰而频繁启停，很容易因为热疲劳而发生损坏，维修和更换部件成本极其高昂。
• 其二，国外厂商核心部件的实时数据和算法逻辑犹如黑盒子，用户并不知晓燃机系统真实运行情况，“维修过剩”的情况比比皆是，用户对于维护没有自主权，无法实现对燃机设备可用率和运行条件优化的掌控。
• 其三，电力行业专家拥有丰富的模型、经验和数据，却缺乏运用大数据、AI等数字化技术的能力，无法将专家的各项能力进行沉淀和构建其符合未来趋势的运维体系。

如何扭转这种局面？现在看燃气发电行业利用数字化技术手段来降低成本是必然之路。“我们需要将电科院多年在电力行业服务的经验、知识和算法与各种数字化技术相融合，实现燃气轮机等各种设备的检测、预警诊断和优化决策。”赵玉柱表示道。

1+N模式为智慧运维打个样

在数字化时代，燃气发电的运维管理方式正在发生革命性变革。远程监测与故障诊断这种基于实时数据和状态的维护方式被认为是最重要的发展方向。

如何理解远程监测与故障诊断？即实时采集燃机运行过程所产生的各种数据，然后将数据传输、存储和管理，再通过监测模型和诊断模型对数据内在价值进行分析与挖掘，从而预测燃机性能衰退及未来运行状态，并给予科学的决策建议，以降低维护成本和优化燃气运行条件。

事实上，国外燃机设备厂商近年来纷纷加码远程监测与故障诊断的布局，正在构筑新的垄断优势。赵玉柱直言：“燃机的控制系统和运维已经成为卡脖子问题，必须解决这个瓶颈。”

但解决“卡脖子”仅仅依靠科学研究并不够，还需要技术、工程和产业各方面协同推进。为此，华电电科院携手中国电子云、国电南自华盾公司联合攻关，打造出国内首个行业机燃机智慧运维平台，填补国内空白。

据悉，该平台基于国产化自主可控的设备和技术，采用“1+N”云边协同、运管分离的部署架构，在电厂侧重点建设预警诊断、性能分析、运行优化等9大业务模块；在集团侧重点建设决策中心、监管中心等4大中心；在行业侧重点建设燃机诊断运维服务平台和生态，支持新产业、新模式。

该平台充分利用云边协同场景的优势和特点，构建起全新的燃机运维体系，犹如为运维打造了“眼、手、脑”，实现燃机设备的全面感知，并且进行分析优化和预测预警：

• 端侧各种物联网设备犹如一双智慧的眼睛，通过不断采集设备的热力、温度、压力脉动等实时数据，做到对于设备运行状态的全面与实时监控；
• 边缘侧恰似一双勤劳的手，运行各种算法和模型，确保电厂侧各种决策的执行；
• 云侧就是一颗智慧的大脑，部署了集合数据中台和人工智能算法平台的信息智能化算法平台，负责与所有电厂数据进行交互、处理和存储，并不断训练和迭代各种算法与模型，然后将模型下发边缘侧，实现云边协同。

目前，该平台已经部署在五家电厂十余台机组，并且在实际运维过程中得到成功检验。例如，在浙江某机组中，该平台预警模块准确预测到三号机组燃烧排烟温度分散度异常、联合循环系统凝结水泵线圈温度异常和速比阀故障预警，避免设备非停和更大的设备隐患。“仅仅一个运行指标的管控与优化，就可以避免运行方式不当导致的损失，每年能够节约50-100万。”赵玉柱补充道。

据悉，后续华电集团20多家电厂60余台机组也将陆续接入该智慧运营平台。

启示，电力行业数字化转型该如何做

电力行业关系到国计民生，电力企业数字化转型的重要性毋庸置疑。

如今，在云计算、大数据、AI、物联网等数字化技术的驱动下，电力企业的数字化转型明显提速，业务开始全面走向数字化、网络化和智能化，并且积极探索管理和商业模式的创新。与此同时，电力企业的数字化转型不仅仅是在技术层面对于各种新数字化技术的应用，更是组织架构、业务模式的一场变革。

而中国电子云与中国华电在燃机智慧运维上联合攻关，犹如为电力企业的数字化和智能化提供一把钥匙，为电力行业数字化转型打造一个极好范例。

首先，中国电子云能够“读懂”行业数字化转型的趋势。大批资深行业顾问，对于各大行业的业务现状和发展趋势有着极深理解，可以为包括电力企业在内的各种央企数字化转型提供专业建议与方案。

以数据治理为例，不把数据标准统一，很难在云端进行机器学习和数据价值的挖掘。但是燃气电厂部署了各种信息系统，数据库类型也是多种多样，信息孤岛丛生，数据标准不统一，数据价值实现困难。为此，中国电子云从发电行业业务角度出发，实现华电燃气发电企业的数据规范性、标准化，构建起安全、完善的数据治理体系。

中国系统副总裁邓东旭介绍，“在发电能源的数据治理领域需要两类顾问：其一，需要有行业背景，能理解燃机发电业务；其二需要懂得数据要素和数据治理相关产品与服务的技术顾问。”

其次，中国电子云基于先进的PKS全栈技术体系，从底层芯片、操作系统、数据库到数据中台、AI中台、运维应用体系，在基础设施领域每一个环节都能够提供专业的技术、产品和方案，并且在供应链、服务等各方面提供完善保障。

“去年整个IT产品的供应链极为紧张。但是，中国电子云与华电电科院紧密配合，在服务器硬件产品下线、部署安装、系统调试上线等方面全力合作，确保了智慧运维云平台的顺利上线。”邓东旭补充道。

第三，类似燃机智慧运维云平台这样的联合攻关项目，有利于整个电力行业的数字化转型和长远发展。燃机智慧运维云平台定位就是行业级的燃机运维平台，致力于整合燃机产业链的上下游资源，通过数据要素的的聚合和流通赋能产业链，解决上至设备制造、下到设备检修维护等整个产业链条的挑战。

“类似燃机智慧运维云平台的方案对于整个中国电力行业发展都极具意义与价值。中国电子云希望在垂直领域构建更多类似方案，从应用到基础设施实现全栈一体化的自主可控。这也是中国电子集团一定要承担的使命与责任。”邓东旭最后表示道。