全应热电云以“云+边+端”体系，助力减排降碳之路

制造业是数字化转型的主战场，更是上海构筑未来发展战略优势的重要支撑。市第十二次党代会明确提出，要推动制造业与服务业融合发展，产业数字化与数字产业化协同发展、工业互联网与消费互联网贯通发展。为贯彻落实市第十二次党代会精神，加快构建现代化经济体系，积极应对新冠疫情带来的新挑战、新机遇，配合《上海市制造业数字化转型实施方案》发布，特推出“工赋引擎”专栏，精选展示《工赋引擎：上海市工业互联网创新发展实践案例集》中制造业数字化转型优秀案例，积极发挥标杆示范的引领带动作用，全力促进我市制造业数字化转型革新与重塑发展。

在全球碳中和及能源紧张的大趋势下，热电联产行业受益于其能量高效利用和低碳清洁的优势，不断受到各行各业的关注，未来仍将继续向好发展。

我国的热电生产企业，特别是中小型规模热电生产企业，其生产过程信息化水平参差不齐，自动化程度不一，而且国家“碳达峰”、“碳中和”战略对整个热电生产企业影响较大。总体来看，热电生产效率较低、环保排放压力大、生产品质有较大的提升空间，热电生产企业迫切需要安全生产、节能降耗、提质增效的智能化产品。上海全应科技有限公司（以下简称“全应科技”）是一家聚焦热电能源智能化的工业互联网企业，自主研发的全应热电云，以热电机理为基础，以工业大数据和人工智能为核心，以“云+边+端”的工业互联网体系架构为依托，实时采集热电生产过程数据，云端构建热电生产端到端数字孪生模型，边端实时计算最优工艺参数，实现了热电生产过程最优调控，有效提升了热电系统生产效率，为热电企业创造节煤降耗、安全保障、清洁环保、智能运行之重大价值，为我国能源安全和蓝天保卫战作出了贡献。全应热电云已经为全国11省18市县的热电企业提供在线智能运行云服务。

热电行业痛点加速新科技应用

在国家实施“双碳”战略的大背景下，企业降碳减排的压力日益显现。依托全应科技的全应热电云解决方案，某热电有限公司完成了热电生产全过程的智能化升级，从传统的“人工+DCS控制”的生产工艺转至数据智能驱动的智能化生产工艺，实现企业减排减碳，扎实推进绿色转型。

该公司拥有5台循环流化床锅炉、3台汽机、5条蒸汽输送管线。通过各类公用市政主管线建设30千米、各类支线建设近40千米，接入热用户140余家，同时发电全部上网，年产140万吨蒸汽，年发电1.5亿度，年耗煤量25万吨。该客户在热电生产过程中有以下几个方面的问题表现突出：

（1）锅炉控制不精准。负荷、煤质不断变化，根据运行人员的经验，可对床温、床压及一两次配风等控制，却无法达到最佳;

（2）负荷分配不精准、不优化。没有锅炉不同负荷下的性能数据，锅炉负荷分配用最直接的方式，导致锅炉无法运行在最佳能效点，锅炉机组性能不优化；汽电分配不是最优方案，能效不是最优;

（3）热网蒸汽过热供应。热网管线单线最长10千米，不同气候条件下管损差异大。人工运行无法实时掌握各条管线的热损失及蒸汽超标供应造成的能源浪费。

该热电有限公司迫切需要既能减排减碳，又能提高生产品质的解决方案，助力企业探寻适合自身发展的“碳达峰”“碳中和”之路。全应热电云正好符合该企业的需求。

以人工智能技术驱动热电生产智能化升级

全应热电云利用物联网、大数据、人工智能等技术研发面向热电行业的工业互联网平台，通过建立热电生产过程的数字孪生体系，对热电生产进行预测和仿真，在高维空间寻找安全、环保和满足客户需求的，生产效率最高的生产控制参数。全应科技的热电生产系统端到端在线优化控制。全应热电云解决方案采用常用的工业互联网平台架构是“云+边+端”：

（1）云是指全应科技通过SaaS模式交付给这家热电厂的全应热电云解决方案的云端部分，发挥公有云系统在存储空间、算力、安全性、可扩展性等方面的优势；

（2）边是指边缘端，位于这家热电厂的机房，靠近生产系统，在网络传输速度、网络可靠性和安全隔离性等方面有其独特的优势；

（3）端是指边缘客户端和云客户端。边缘客户端是一套软硬件一体的专有智能看板设备。云客户端通过一套手机APP和一套PC浏览器系统来实现，极大地提高了便捷性。

全应科技结合热电厂实际情况，在热电厂侧共计部署智能边缘控制器5台、企业防火墙1台、工业交换机1台、智能看板6台。既能提供热电生产的智能化运行，又能确保热电生产系统与外界隔离，确保热电生产安全、稳定运行。

全应热电云解决方案收集该热电厂具体生产现状的端到端数据，结合专家知识和工业机理，在云端建立热电厂的数字孪生模型。数字孪生模型的构建主要包括以下几个方面：

（1）使用专家知识、工业机理模型来覆盖目标行业中多年来沉淀下来的相对稳定的知识体系。不同类型的设备（如锅炉、汽机、供热管网）具有不同的生产特性，但是相同类型的设备具有相同的工作参数。

（2）使用人工智能结合大数据体系，依靠对大量历史数据的分析产生对该设备此时此刻的运行规律的准确认知，对相同类型、相同工作参数的设备的使用年限、环境、操作等进行分析，准确获得他们之间逐渐产生的特性差异。

对生产过程中锅炉燃烧进行专门的优化，根据当前的工况条件下的负荷情况，通过在线实时计算燃料热值、统计总风量、总的入炉煤量，结合建立的数字孪生模型，实时计算出锅炉燃烧的最佳效率点，并给运行人员提供最佳运行参数。在多台锅炉和多台汽机同时运行时，可以通过优化多台锅炉和多台汽机间的负荷分配，让多台锅炉和多台汽机都运行在较高效率的区间，提升整体效率，从而实现节能降耗。例如：

（1）在负荷相对稳定的前提下，结合每台锅炉的燃烧特性和最佳能效区间，在进行锅炉负荷分配时，优先对性能好的锅炉增加负荷，而对性能较差的锅炉则降低负荷。

（2）在蒸汽输入相对稳定的前提下，结合每台汽机的特性和最佳做功区间，在进行汽机负荷分配时，优先对性能好的汽机增加负荷，而对性能较差的汽机则降低负荷。蒸汽过热度优化。

对于供热用户，在满足用户需求的前提下，不同环境气温变化及用户负荷流量变化时，通过对分汽缸蒸汽压力与温度的调整精准压线控制用户端的蒸汽参数，可以避免造成浪费。例如：供热管线入口蒸汽的温度为210℃，下游企业实际需要的温度是205°C，供需之间存在过热供应现象。

全应热电云对整个供热管网进行整体建模后，主要设计管道的压降模型和供热延迟模型，结合实际用户端的实时流量数据，预测下一个供热时延周期，供热管线入口处的热负荷，协调锅炉和汽机负荷。实际效果：可以降低供热管线入口蒸汽温度至206°C，即满足用户端使用，又能提高整个热电系统的能效水平。

热电生产智能化升级实现降本增效

全应热电云对该电厂进行了端到端的智能化升级，涵盖锅炉、汽机、供热管网等全厂设备，共计建立了105个数字孪生模型和188个控制逻辑单元。模型主要包括用户能耗模型、化水模型、汽包模型、输煤模型、送风模型、燃烧模型、引风模型、脱硫脱硝模型、管网模型等。从而实现了全厂的数字化模拟，达到全厂的智能控制和智能调度，帮助该热电厂实现热电生产的智能化升级，提高热电生产效率及产品质量，减少污染物排放。

全应热电云通过人工智能司炉、人工智能司机和人工智能管网模块优化热电生产工艺，结合热电厂日常生产数据，最终吨标煤产气率提升1.71%，管损率降低0.35%，吨蒸汽发电量提升1.03%，厂用电量降低1.02%，吨蒸汽收益提升1.08%。综合能效提升比例达到2.8%，折合燃煤节省6000多吨，仅燃煤成本节省就达到了600多万元。通过减少燃料投放，还能节省相关辅机设备用电，药剂节省，减少CO2、NOx等污染物的排放，从而带来更多的成本节省。

全应热电云是目前为止热电生产行业首批的工业互联网平台项目，是使用人工智能、大数据和云计算等先进技术，推进流程性行业生产工艺在线智能化控制的项目，以工业SaaS服务为主导推进的盈利模式。全应科技通过推进智能化建设，为企业节能降耗、提升管理水平，极大降低了热电、火电生产行业的能源消耗、环境污染等，推进了国家绿色环保事业的进程。以一家年耗100万吨煤的热电企业为例，使用了全应热电云方案以后，平均可以提升综合生产能效2.5%，每年可节省燃煤约2.5万吨，如果每吨煤约产生2.5吨CO2，那么总计可以减排CO2超6万吨。

在我国对碳消耗总量、碳排放强度的双控政策的实施，并且承诺将在2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”的政策背景下，全应科技不仅可以帮助企业探寻适合自身发展的“碳中和”之路，而且可以为国家的蓝天保卫战贡献力量。

专家推荐语

推动煤炭清洁高效利用是扎实做好“碳达峰”、“碳中和”工作的关键，越来越多热电企业结合行业发展实际，巧妙搭建“全应热电云”平台，不断尝试运用最新科学技术提升煤炭使用效率。如某热电有限公司与上海全应科技有限公司合作，运用人工智能、大数据、5G技术和专有手法等手段和“云+边+端”的方法，搭建了“全应热电云”平台，通过采集历史数据、深度自我学习和训练，结合现实数据采集，根据外界负荷变化的提前预测和各机组在不同工况下的不同效率，对机组进行动态最优生产控制的提示和预警，以实现总体运行效率的提升，达到节能减排的目的。