基于国华工业互联网平台的发电企业生产经营业务优化创新应用_北京转创国际管理咨询有限公司广东分公司

一、成果简介：

国华工业互联网平台建立了“一平台，多站点，云服务，微应用”的运营模式，即依托国华工业互联网平台，在公司总部建设资源中心、数据中台、开发中心和应用中心，在电厂侧进行实时性高的数据处理，构建了云边协同体系。建立了数据治理体系，汇聚全业务、全类型数据资源，提高数据质量，打破数据流通和应用壁垒，推进信息资源与业务场景的整合和共享。构建了基于服务和消息的微应用框架，对复杂系统进行解耦，降低开发复杂度，缩短应用开发周期，有效推动工业APP数量增长与质量优化。构建了基于大数据分析的业务应用，对历史数据进行“学习-训练-建模-分析”，将训练模型与实时数据结合，实现设备状态预警分析等业务应用。

“一平台、多站点、云服务，微应用”的内涵主要体现为：IT基础资源的集中化、云化；数据进行汇总、训练、分析，实现数据资产化和价值增值；应用开发、灵活开发部署，降低开发周期。最终在国华工业互联网平台上形成合作互赢、开放共享的良性生态体系。项目改变了原有传统信息化建设模式，代表了发电企业在大数据和工业互联网时代转型升级的发展方向，突出了数据驱动能力的优势，实现更高层次的价值挖掘，具有良好的示范效应。

图1 国华公司工业互联网门户展现

图2 经营决策大数据应用

图3 运行优化指导大数据应用

图4 故障预警大数据应用

二、技术优势及性能指标：

1、整体平台架构

图1 国华工业互联网平台整体架构

国华工业互联网平台由云端大数据中心和边缘点电厂计算中心组成，国华公司大数据中心提供IT基础资源、Hadoop数据存储及计算组件、时间序列数据库和关系型数据库，用于支撑平台基础功能及上层业务应用；电厂部署基础资源池、接口机、网关等设备，支撑发电机组设备接入、数据获取、高实时性计算。

2、数据逻辑架构

发电厂汽轮机、锅炉、发电机等系统传感器信号、执行器信号接入DCS、DEH、ECS、NCS、PLC、无线智能前端等控制系统，实现边缘侧自动控制与监视。工业互联网平台通过接口机、网关将上述控制系统数据纳入平台管理。

图2 数据逻辑架构

国华大数据中心时序数据库可将实时数据直接进行展示，同时将这些数据传送至Hadoop数据库中，经过Hbase数据库与Hive中的关系型数据相关联，支撑机器学习算法模型的训练，训练好的模型用于各个上层应用。

3、技术路线

本项目以公司战略发展诉求为出发点，总结共性问题，引入互联网思维，对技术、管理需求充分理解和准确把握，确定了云边协同体系，开展了大数据、云计算、人工智能等理论研究和技术突破，构建了国华工业互联网平台，创新实现了基于大数据分析的设备状态预警和机组性能优化的方案落地。当前正在大力进行示范验证和应用推广，最终将实现生产技术和生产管理模式的变革。

图3技术路线

4、适用场景

通过数据分析，工业APP赋能发电业务管理，提升发电厂机组设备可靠性，改善系统经济性，保证环保指标的先进性。具体场景：

（1）发电设备状态预警；

（2）发电机组运行优化指导；

（3）发电厂班组规范化管理；

（4）发电厂能量平衡在线监测。

5、解决的行业共性问题

（1）解决电厂与电厂间、系统与系统间数据孤岛问题；

（2）解决全局资源共享能力、一体化分析决策能力不足的问题；

（3）解决单个电厂大规模历史数据计算能力不足的问题；

（4）解决信息系统开发周期长、开发复杂度高的问题；

（5）解决单一电厂设备故障模式、状态异常的小样本问题；

（6）解决故障预警和性能优化精度不足问题。

6、性能指标

本平台已完成接入各级实时、准实时生产经营数据32亿条，连通4家电厂共10台煤电机组，部署服务14个，应用18个，完成各类机器学习模型20个。

三、所属领域：

智慧能源方向：大数据、人工智能

四、成熟度：

生产阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

国华工业互联网平台上的四个专业化应用（设备状态预警、机组性能优化、经营决策、能量平衡在线监测）已应用于国华三河、定州、宁海、台山等四个电厂，智慧班组系统已应用于国华24家运营电厂。正在开发的应用有3个。

设备状态预警应用利用大数据分析手段和高并发计算能力，实现对空预器、汽轮机、引风机的设备预警，改变原有事后报警为事前预警，为设备出现故障提供了决策时间和抢修时间，大大提高了设备可靠性，减少了维护成本。

机组性能优化通过数据统一汇总，实现了跨机组间对比的可能性。利用梯度下降等大数据算法，实现同类型机组的快速寻优，并给予当前机组达到最优状态的操作方法，供生产人员参考。该方式打破了原有机组只能通过自身历史数据进行寻优的壁垒，丰富了机组性能优化的手段。

智慧班组系统通过将班组日常管理业务与信息技术融合，利用工业互联网平台微服务架构将通用功能封装成15个微服务，并注册到服务总线，通过服务的方式为应用系统提供数据。项目已经在24个运营电厂实施，552个自有班组298个承包商班组开始试用。实现班组厂间经验共享、流程纵向打通、任务闭环管理、系统间数据复用、多终端业务开展等要求。

经济效益：

目前经济效益主要从工业APP和应用系统中体现，主要包括机组运行优化系统降低发电成本收益，设备状态预警系统提升发电设备可靠性收益，智慧班组系统提升班组管理水平收益。具体如下：

收入：1800000×0.4÷1000000×700＋300＋5×24=824（万元/年）

每年APP运维费用80万元，硬件运维70万元，合计支出150万元/年。

年盈利:824-150=674（万元/年）

年收益674万元，随着后续APP开放，收益将进一步增加。