《核電數(shù)字化》

能源轉型系列

數(shù)字化轉型及在核電的應用

——政策引領 科技創(chuàng)新 技術賦能——

【課程背景】

伴隨“雙碳”政策的推進，整個能源行業(yè)面臨著提效節(jié)能的改造使命。人工智能、物聯(lián)網及大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術的發(fā)展為構建數(shù)字新能源、新型電力系統(tǒng)帶來了方案。但在實際的操作過程中，仍存在著以下幾大問題：

n 對數(shù)字化轉型的認知不夠深化，需要系統(tǒng)、全面的理解數(shù)字化轉型的意義和原理

n 在實際操作過程中缺少更多有價值的應用案例，缺少應用指導

n 在實際落地過程中，由于對整體落地要素及關系理解不深，落地較難

【解決方案】

數(shù)字核電系統(tǒng)建設的核心理念：

n 系統(tǒng)性認知數(shù)字化轉型的意義、標準和內容

n 從技術層面、業(yè)務層面、組織層面、決策層面理解數(shù)字化技術帶來的實際應用

n 數(shù)字化轉型不僅對基礎設施、業(yè)務，同時對組織內外其他部門的協(xié)同性帶來影響

n 完成數(shù)字化轉型，實現(xiàn)整個數(shù)字核電系統(tǒng)轉型，需要強大的數(shù)據(jù)中臺和組織協(xié)同要求

【參與人員】

本課程適宜于：中高層管理人員、業(yè)務主管

【學員任務】

1. 【3小時】任務一：理解表述核電數(shù)字化的定義、標準和內容架構

2. 【3小時】任務二：解讀數(shù)字化在設備管理、安全生產和綠色生產的價值和原理

3. 【3小時】任務三：解讀數(shù)字化在可持續(xù)性、作業(yè)效率和經濟系統(tǒng)的價值和原理

4. 【3小時】任務四：解讀核電數(shù)字化落地實踐的指導原則、路徑和要領

任務一：核電數(shù)字化轉型的定義、特點、標準、內容架構（3小時）

【任務解析】解讀當前核電數(shù)字化轉型誕生的背景，明確核電數(shù)字化轉型的定義、特點、標準和內容，對核電數(shù)字化轉型有一個系統(tǒng)性整體的認知。

一．背景與定義：“雙碳”政策與科技發(fā)展，驅動傳統(tǒng)核電向數(shù)字化、智能化、智慧化發(fā)展

1.解讀能源“十四五”規(guī)劃相關內容，明確電力系統(tǒng)的發(fā)展改革方向

2.能源高質量發(fā)展，加速推進能源互聯(lián)、智慧電廠和新型電力系統(tǒng)建設

3.智慧核電建設，從源頭上把控，實現(xiàn)綠色高效高質發(fā)展

4.核電數(shù)字化轉型，設備可靠，電網安全，生產綠色，決策科學的一套新能源電力生產系統(tǒng)

5.發(fā)展歷程，從信息自動化、數(shù)字化、智能化到智慧化核電的建設

【政策&案例】

1. 能源局相關“十四五”規(guī)劃內容的解讀

2. 西門子與華潤電力合作，將共同建設基于MindSphere混合云技術的集中監(jiān)視與分析專家系統(tǒng)

二．核電數(shù)字化轉型的特點與標準：圍繞業(yè)務效率、效益和科學管理，對現(xiàn)有自動化核電進行智慧化改造

1.有助于實現(xiàn)核電基礎設施可靠、電網安全、業(yè)務高效和綠色環(huán)保

2.是以數(shù)字化技術，如新型傳感、物聯(lián)網、AI和數(shù)字孿生技術為技術支撐

3.借助BIM系統(tǒng)，搭建3D可視化監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)賦能決策管理

4.需要執(zhí)行力、信息化、節(jié)能環(huán)保、預警機制、學習型企業(yè)和企業(yè)文化六大體系來支持

5.是一個復雜而漫長的過程，需要結合自身業(yè)務，確定改造的順序

【概念解析】

1. 能源互聯(lián)網鏈型圖解析

2. 相關數(shù)字化技術解析：物聯(lián)網傳感、AI、數(shù)字孿生、BIM系統(tǒng)、3D建模

三．核電數(shù)字化轉型內容：多視角系統(tǒng)認知核電數(shù)字化，構建核電數(shù)字化立體圖畫

1.設施視角，以數(shù)字化技術監(jiān)控基礎設施，實現(xiàn)核電安全生產、穩(wěn)定生產

2.業(yè)務視角：一切的改造為了讓工作更加美好：經濟、設備、安全、環(huán)保、可持續(xù)、效率、決策

3.技術視角：借助數(shù)字化前沿技術，賦能業(yè)務場景，實現(xiàn)業(yè)務績效

4.管理視角：流程透明化、結果數(shù)據(jù)化，科學決策賦能管理提質

5.組織視角：新組織、新文化、學習型企業(yè)與員工個人的自適應學習體系打造

【核心解析】

1. 智慧核電整體系統(tǒng)結構圖解析

2. 組織協(xié)同、組織文化與學習型企業(yè)

四、核電數(shù)字化的現(xiàn)狀和未來展望

1.現(xiàn)狀：從信息自動化向數(shù)字化、智能化方向挺進

2.未來：區(qū)塊鏈技術重構能源體系，數(shù)字核電成為重要一環(huán)

3.國內外智慧核電發(fā)展情況簡述

任務二：數(shù)字化在設備管理、安全管理和綠色生產中的應用（3小時）

【任務解析】以業(yè)務視角為切入點，分別從技術特點、業(yè)務應用等方面就設備管理、安全管理和綠色生產等主要業(yè)務場景進行解讀。

一．以一體化大數(shù)據(jù)管控平臺支撐，融合智慧設備，架設穩(wěn)定可靠的設備管理體系

1.基于DCS實現(xiàn)主輔控一體化控制，跨平臺打通數(shù)據(jù)接口，消除信息孤島，優(yōu)化控制功能和智能管理

2.借助現(xiàn)場總線系統(tǒng)，鏈接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)設備的診斷

3.機組自啟?？刂葡到y(tǒng)（APS），顯著增加記住控制自動化水平，實現(xiàn)減員增效

4.依托數(shù)字孿生技術，實現(xiàn)核電站渦輪發(fā)動機的數(shù)字可視化，預測性維護并減低維修費用

5.基于BIMbase，實現(xiàn)整個核電設備PLM可視化、數(shù)據(jù)化、智能化管理

6.新型控制算法，實現(xiàn)設備控制“自分析、自診斷、資管理、自趨優(yōu)、自恢復、自學習、自提升”能力

8.依托系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)采集分析，協(xié)助完成修建計劃決策

9.通過一體化信息管理系統(tǒng)，匯集整體數(shù)據(jù)，借助AI系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程、自主化運維

【案例】

1. Ansys Twin Builder?方案打造核電站渦輪發(fā)電機的數(shù)字孿生體，實現(xiàn)預測性維護并降低維修費用。

2. 中國核動力研究設計院研發(fā)的反應堆遠程智能診斷平臺PRID，使用自主開發(fā)的智能診斷分析算法，對關鍵設備準確、及時開展智能診斷分析，提出運維策略，開創(chuàng)了信息化、一體化、智能化的核電關鍵設備運維新模式。

二．3D可視化+智能傳感+AI+大數(shù)據(jù)分析+預警系統(tǒng)，構建安全核電

1.智能巡檢：采用AI視頻智能分析系統(tǒng)，對人、車、物、場等實現(xiàn)智能自動化巡檢任務

2.智能監(jiān)控：基于互聯(lián)網+的安全管理系統(tǒng)和3D可視化虛擬系統(tǒng)，實時監(jiān)控人員動態(tài)

3.電子圍欄：虛擬電子圍欄自動報警，防止非工作人員誤入設備間造成危險

4.核島傳感：借助新型傳感器+大數(shù)據(jù)，提前預測爆管風險，減少泄漏事故發(fā)生

【案例】

1. 大唐姜堰智慧電廠設備運維場景分析

2. LoRaWAN?傳感器在核島安全中的應用

三．核電數(shù)字化，依托大數(shù)據(jù)建模、互聯(lián)網電商等實現(xiàn)資源在生產環(huán)節(jié)和流通環(huán)節(jié)的綠色高效

1.基于BIM 5D，融入工程造價系統(tǒng)，可以最大限度節(jié)省原材料浪費

2.構建“虛擬電廠”，實現(xiàn)多類型電能供給整合，通過互聯(lián)網技術解決智慧用電，C2M反向管理

3.融入新能源智能電網系統(tǒng)，通過區(qū)塊鏈技術，降低電能傳輸過程中的線損

【案例】

1. 浙江通過數(shù)字化、智能化電網技術，搭載 1000 萬千瓦“虛擬電廠”，整體實現(xiàn)節(jié)能減排。

2. 元美匯，借助區(qū)塊鏈通證經濟，實現(xiàn)全利益相關者與客戶的共同體經濟

任務三：數(shù)字化核電中的可持續(xù)性、作業(yè)效率和經濟系統(tǒng)（3小時）

【任務解析】在整個數(shù)字新能源發(fā)展方向來看，核電融入到整個全國智能電網系統(tǒng)，依托區(qū)塊鏈技術的整體布局，給核電的可持續(xù)性、經濟系統(tǒng)帶來了新契機。我們將會在本節(jié)課探討核電發(fā)電中生產效率、管理決策以及對未來經濟體系的影響。

一． 融入智慧電網系統(tǒng)，共同構建新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)核電新能源的可持續(xù)性發(fā)展

1.新型智慧電力系統(tǒng)，借助分布式發(fā)電技術，實現(xiàn)資源的有效整合利用

2.虛擬電廠的出現(xiàn)，優(yōu)化產業(yè)用電結構，改善整體經濟系統(tǒng)

3.整合區(qū)域新能源電廠，實現(xiàn)協(xié)同性發(fā)展

4.借助數(shù)字化技術，安全生產，有效管控風險，實現(xiàn)核電的可持續(xù)發(fā)展

【解析】

1. 華為光伏智慧方案解讀

2. 分布式發(fā)電

二． “數(shù)據(jù)+算力+算法”，極大提升工作效率和管理決策

1.從問題分析到數(shù)據(jù)自動及時反饋，敏捷性思維，滲透整個工作環(huán)節(jié)

2.“智能傳感+大數(shù)據(jù)+AI”貫穿整個業(yè)務工作流程，自動化、智慧化替代人工決策和指令下達

3.借助信息化系統(tǒng)，打通全業(yè)務鏈條，組織內外高度協(xié)同，工作效率體驗升級

4.智慧生產效率加速：人工智能與設備激勵相結合，優(yōu)化生產性能和運行效率

5.3D可視化數(shù)字孿生技術，助力人才培養(yǎng)訓練，加速人才培養(yǎng)效率

【案例】

1.機遇BIM+數(shù)字化技術，以直觀方式展示發(fā)電工藝，快速呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，提升決策效率

三．依托核電數(shù)字化轉型，科學決策，降低費用投入，提升產品品質，拉升整體經濟效益

1.通過一體化大數(shù)據(jù)管理分析平臺，科學預測制定原材料采購，避免資源占用浪費

2.智能化管控生產工藝，實現(xiàn)高品質發(fā)電，節(jié)能減排，創(chuàng)造碳匯交易機遇

3.架設新型虛擬電廠，整合資源，實現(xiàn)經濟效益多元化

4.核電數(shù)字化，降低一線執(zhí)行工作人員成本，降本提效

5.通過app，跨界嫁接更多合作機構，數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)新型業(yè)務新發(fā)展

【案例】

1. 上海某虛擬電廠項目解析

2. 某電廠通過搭建區(qū)域電力交易平臺，獨立售電，實現(xiàn)電力資源收入的多樣化

四．相關案例分析

1. 江蘇國信揚二電廠、華能集團玉環(huán)電廠基于大數(shù)據(jù)、人工智能的“設備故障預警及診斷”智能技術

3 . 國家電投集團內蒙古能源有限公司的精細化運營

任務四：核電數(shù)字化轉型落地建設實踐（3小時）

【任務解析】核電數(shù)字化轉型的建設是一個復雜而漫長的過程，涉及到“業(yè)務+技術+管理”的結合，這是一個跨學科、跨部門的項目，本節(jié)課將會從核電數(shù)字化轉型落地建設的事件出發(fā)，分享相關內容。

一．智能核電的建設，是一個“業(yè)務+技術+管理”的組合式命題

1.解析智能核電的模型架構，從業(yè)務管理、技術嵌入到組織管理的全方位結合

2.新組織的成立，圍繞項目展開新的組織協(xié)同，新文化

3.首席數(shù)字官，負責整體核電數(shù)字化轉型的項目管理

4.搭載數(shù)字化轉型的數(shù)字化中臺，強化中臺戰(zhàn)略

【解析】

1. 智能核電的整體功能架構圖

2. 組織協(xié)同與項目管理

二．業(yè)務提效：羅列各業(yè)務場景，明確智能化的順序，逐次實現(xiàn)，并最終實現(xiàn)智慧化

1.根據(jù)業(yè)務鏈條和內部協(xié)同，拆分各場景

2.尋找有成功經驗的業(yè)務場景優(yōu)先智能化，解決場景工作效率、效益問題

3.以最快實現(xiàn)項目效益為原則，探求有可能實現(xiàn)智能化的業(yè)務場景

4.整合外部科研、專家團隊，提出需求，形成共同體，尋求解決方案

5.圍繞業(yè)務智能化，組織相關人員展開培訓，并確保高效運用技術工具

【關鍵概念解析】

1. 業(yè)務鏈及業(yè)務鏈上的元素

2. 從產業(yè)互聯(lián)網的智慧化借鑒落地要素

三．中臺戰(zhàn)略：構建“容器”型系統(tǒng)，私有化搭建智能核電的生態(tài)系統(tǒng)

1.中臺戰(zhàn)略：業(yè)務中臺、技術中臺、數(shù)據(jù)中臺和組織中臺

2.容器型產品開發(fā)，確保外部三方合作伙伴統(tǒng)一開發(fā)語境，提升業(yè)務的耦合度

3.借助前沿開發(fā)技術，確保物聯(lián)網、AI的可落地型和實現(xiàn)

4.強化算法模型，實現(xiàn)豐富的業(yè)務數(shù)據(jù)模型，輔助管理決策

5.鏈接內部協(xié)同，實現(xiàn)組織內外部OA辦公、數(shù)據(jù)調用、操作權限、操作記錄等組織型功能

【概念解析】 中臺戰(zhàn)略、容器型產品、算法

四．管理創(chuàng)新：新組織、新文化，構建高協(xié)同性組織管理體系

1.價值認同，跨部門、跨學科圍繞項目落地的基礎

2.角色認知，確保能力邊界與激勵體系擁有充分而正確的角色認知

3.價值擴展，組織內部與外部合作的前提

4.價值共享，構建新型的業(yè)務結構，談好商業(yè)合作

5.新組織文化，創(chuàng)新型文化建設和學習型組織的營造

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