2022云栖精选—新型电力系统建设下的数字孪生

简介: 摘要:本文整理自大唐电商技术有限公司大数据部经理赵川,在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分:1. 公司介绍2. 数字孪生技术的应用与挑战3. 未来展望

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一、公司介绍

 

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大唐电商技术有限公司(犀维网)属于国家高新企业,于2016年注册成立。主要负责中国大唐集团电子商务平台(犀维网)的建设和运营。

 

大唐电商技术有限公司致力于打造行业一流的“共享化、智慧化、数字化”电子商务平台,为能源行业提供优质供应链交易与供应链金融服务,解决企业级供应链电子商务发展难题,营造更加透明、便捷、互利的线上采购交易环境。

 

大唐电商技术有限公司通过数字化转型开启高度智能化、精确化电商新模式,助力电力能源行业,打造供应链全场景的数字化应用蓝图。

 

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20208月,国务院印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》。作为中央直接管理的特大型国有企业,中国大唐肩负着为国家提供能源供应和安全保障的重大使命。

 

面对全球能源治理格局加快重塑的现状,顺应发展趋势,借鉴外部经验。立足企业实际,公司提出了打造数字大唐,建设世界一流能源企业的数字化愿景。

 

大唐电商技术有限公司将努力成为广泛数字感知、多元信息集成、开放运营协同、智慧资源配置的智慧能源供应商。

 

随着电力企业的数字化转型和信息通信技术的进步,数字孪生已经成为行业内关注的热点技术。无论是智慧电网还是智能电厂,大唐电商技术有限公司都通过数字孪生技术实现决策辅助、风险预警等多重应用,是电力系统实现数字化转型的重大抓手和新机遇。

 

数字孪生充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,构建起虚拟世界对物理世界的描述、诊断、预测和决策的新体系,并优化物理世界资源配置效率。

 

数字孪生涉及数据采集传编技术,多领域多尺度数字建模、仿真模拟,VR呈现、人工智能等关键技术,其中数字建模和仿真模拟成为数字孪生的核心技术。

 

其次,数字孪生是推动电力企业数字化转型的重要载体,是打通产业链、供应链、加强数据驱动、集成创新的重要步骤。

 

第三,数字孪生是构建新型电力系统、促进绿色低碳转型的重要支撑。是电力企业增效降本的重要途径。

 

随着电力企业各项业务规模的扩大和新型电力系统的需求,电力行业面临诸多挑战,原有的电网生产模式已经不可持续,必须在保障能源供应的同时,对整个电力体系进行重塑,管理非连续性的和动态变化的环境也将致使利益格局深刻调整,迫切需要通过数字化技术,助力生产作业模式改变、设备运维成本控制、系统运行效率提升。

 

二、数字孪生技术的应用与挑战

 

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随着电力企业的业务规模拓展和新型电力系统的需求,企业面临很多挑战。原有的生产模式,不能持续支撑整个电力系统。企业迫切需要通过数字化技术,助力生产转型、提高运行效率、降低设备运维成本。

 

技术架构作为支撑集团供应链、数字化转型的重要组成部分,自下而上分别是基础设施层、业务支撑层、业务应用层、业务展示层。其中,业务支撑层主要包括主数据处理、数据共享、数据穿透以及算法模型搭建。

 

在此之上是支撑整体业务的业务应用层。供应链主要包含需求计划管理、采购寻源管理、采购执行管理等等。

 

最上层是业务展示部分,体现了供应链的流程协同。生产环节的业务人员只需要通过手机APP,就能将基础信息登录到数据中台,进行标准化的数据治理,实现端到端的供应链协同。如果发现了异常行为或突发事件,工作人员可以通过监管协同,进行统一管理。

 

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数据洞察体现了企业对于整个业务的把控。发电企业一般会从业务管理的角度,对整体数据进行分析和建模。比如设备运行状态、风机运行速率,短期内的运维风险等等,都可以通过数据洞察实现。

 

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在多端应用方面,企业的生产运行人员可以通过手机APP的形式;领导可以通过管理驾驶舱,掌控集团的供应链,最终实现供应链的数字网络。

 

如上图所示,数字网络以数字为内核,包括领导驾驶舱、移动管理报表、高效会议报告、自助式分析、以及异常指标预警,都是数字孪生体系的重点领域。

 

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如上图所示,是目前正在运行的火电厂。火电厂通过终端设备模拟,将火电厂重要设备的运行状态、日常生产运维、每日煤耗、采购流程管理、日常智能巡检等等,都通过数字孪生体系进行实时的管理和应用。

 

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上图的数字孪生供应链应用,是基于供应链管理,制定的流程体系。

 

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数字孪生技术架构,通过阿里云技术,进行日常报表归纳、基础性的统计分析、数据分析等等,方便管理人员轻松获取需要的数据。

 

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如上图所示,是基于集团一万三千多个风机设备,搭建的实时数据运营中心模型。地图上标注的不同点位,是公司不同状态下的风电场。它有可能正在采购环节,也有可能正在运行。

 

如果发生异常情况,模型会提前预警。上图中标红或标黄的地点,说明出现了异常情况。

 

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上图展示了,公司某管辖范围内所有风机电厂的整体情况,包括采购实施进程,实施项目等重点问题。

 

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除此之外,数字孪生技术已经应用到电厂环境模拟,系统通过模拟不同的天气情况,测试不同天气对风机叶片的影响。

 

如上图所示,项目进程节点清晰的展示在模型当中,风机型号、整体发电效率都可以通过模型实时展现。企业在进行集中采购策略研究时,可以通过积累的数据样本,为下一年采购策略提供具体的数据支撑。

 

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企业通过数字孪生技术,还能模拟监测风机叶片、主机塔筒的运行情况。系统根据历史异常情况,在数字孪生体系中进行模拟。为下一年的风机选型,提供有利条件。

 

在异常数据预警方面,目前有80种不同的预警策略,集中在招标、非招和电超三个主要运营领域。每个运营领域基于国家政策和集团管理规定,将价格分析、供应链周期分析结果,及时提供给采购管理人员,提高企业采购效率,有效控制采购成本,约束设备运行情况。

 

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上图是风机运行情况的算法及分析模型,比如设备效能分析、故障统计分析、智能生产报表等等。

 

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上图展示了项目档案登记页面,包括立项、采购、签订合同、项目执行、以及项目所在地的基本情况,都是数字孪生体系的一部分。项目档案都是一键线上归档,方便基层运行人员操作,提项目人员的工作效率。

 

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上图是基于某项目的项目经理画像分析,可以看到项目经理曾经负责过的项目,以及绩效。

 

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在质量管理体系方面,质量管理人员可以通过手机APP,实时反映现场质量问题,提高问题反馈效率。质量负责人也可以通过异常流处理,及时提出解决方案。工程师可以根据APP收取解决方案,及时处理异常。整个流程都可以在线上完成处理和归档。

 

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在供应商方面,系统会对设备供应商进行综合评价,主要基于供应商基本信息、所属行业、人员规模等资质信息。通过对接第三方数据,能够查看供应商是否存在失信行为呀、法务违规等问题。

 

通过平台的数据中台,收集供应商历年的采购行为、映标次数、活跃性、履约质量。如果发现供应商存在异常行为,企业会根据异常行为进行综合评价。

 

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目前,数字孪生体系仍面临挑战。在顶层设计层面,尽管国家相关部委出台相关政策,但是仍然缺乏数字孪生技术应用顶层设计,应联合产业多方智库力量尽快研究明确数字孪生中长期发展规划,为技术产业发展指明方向和路径。

 

在技术攻关层面,数字孪生技术中的多学科融合、基础理论研究、关键技术突破、数据收集和处理等方面,仍存在许多短板问题尚待破解。

 

在产业发展层面,数字孪生技术的实现涉及到企业研发、生产、供应链、生产管理等系统的改造,投资大、沉没成本高。数字孪生产业基础薄弱,目前仅能成为大企业“锦上添花”的高端技术应用,难以成为广大小企业“雪中送炭”的普适技术应用。

 

在生态合作层面,数字孪生产业链长,分工细致、碎片化程度高,跨领域之间的技术融合及资源整合难度大,技术体系复杂,垂直行业壁垒高筑,网络中不同厂商设备的技术实现和支持的功能不一致,相互兼容性差,需要产业各方协同创新、优势互补、形成合力。

 

在标准化层面,数字孪生技术应用初期,缺乏统一规范标准,造成推广应用难度增大。企业应开展数字孪生标准制定,完善术语、通用架构等基础共性标准,形成统一的话语体系和规范性指导框架。

 

三、未来展望

 

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目前,大唐电商技术有限公司已经完成初始级和应用级的数字供应链建设。接下来,会努力实现全周期数字孪生模型。

 

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在未来,大唐电商技术有限公司会努力实现上述四个目标,即业务全程在线、集成协同、数据驱动、生态智能。

 

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目前,大唐电商技术有限公司的合作方式主要有五种。

 

第一,采购加盟。面向采购管理方式相近,流程相同,有网络化公开采购需求,且未建设自有平台的能源企业,以采购商名义加盟入驻平台,共用平台功能,共享供应商资源,以最小的投入、最短的时间、高标准快速应用,实现采购管理规范化、网络化,短期内有效提高采购管理水平。

 

第二,销售加盟。面向有自主产品的制造商、销售商,将具有核心竞争力及价格优势的产品加盟犀维商城“商品资源接口平台”,与央企同类平台对接共享,形成网状销售模式,有效扩大销售规模。

 

第三,在线定制服务。面向平台广大采购商、供应商用户,围绕采购交易业务为核心,提供金融融资、广告宣传、数据认证等增值服务,在基于平台撮合交易的基础上,在线自由定制专属服务。

 

第四,数据分析服务。面向同类电子商务平台,包含数据治理,报表分析,手机端应用,大屏可视化展示等多种产品方案,满足会议展览、业务监控、风险预警、地理信息分析等多种业务的展示需求。

 

第五,整体解决方案。面向采购管理与业务需求类似的电力行业采购用户,提供平台业务数据、供应商资源、产品资源的共享、共用,并提供门户开发、应用开发等专属解决方案,节约用户平台自建和运营成本。

 

面向采购管理与业务需求类似的大型集团采购用户,提供基于平台技术架构、功能应用全新部署,并提供日常系统优化升级、功能开发、技术运维等一体化解决方案,节约用户在平台建设过程中的人力投入,提升平台建设质量与效率。

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