《核电数字化》

能源转型系列

数字化转型及在核电的应用

——政策引领 科技创新 技术赋能——

【课程背景】

伴随“双碳”政策的推进，整个能源行业面临着提效节能的改造使命。人工智能、物联网及大数据等数字技术的发展为构建数字新能源、新型电力系统带来了方案。但在实际的操作过程中，仍存在着以下几大问题：

n 对数字化转型的认知不够深化，需要系统、全面的理解数字化转型的意义和原理

n 在实际操作过程中缺少更多有价值的应用案例，缺少应用指导

n 在实际落地过程中，由于对整体落地要素及关系理解不深，落地较难

【解决方案】

数字核电系统建设的核心理念：

n 系统性认知数字化转型的意义、标准和内容

n 从技术层面、业务层面、组织层面、决策层面理解数字化技术带来的实际应用

n 数字化转型不仅对基础设施、业务，同时对组织内外其他部门的协同性带来影响

n 完成数字化转型，实现整个数字核电系统转型，需要强大的数据中台和组织协同要求

【参与人员】

本课程适宜于：中高层管理人员、业务主管

【学员任务】

1. 【3小时】任务一：理解表述核电数字化的定义、标准和内容架构

2. 【3小时】任务二：解读数字化在设备管理、安全生产和绿色生产的价值和原理

3. 【3小时】任务三：解读数字化在可持续性、作业效率和经济系统的价值和原理

4. 【3小时】任务四：解读核电数字化落地实践的指导原则、路径和要领

任务一：核电数字化转型的定义、特点、标准、内容架构（3小时）

【任务解析】解读当前核电数字化转型诞生的背景，明确核电数字化转型的定义、特点、标准和内容，对核电数字化转型有一个系统性整体的认知。

一．背景与定义：“双碳”政策与科技发展，驱动传统核电向数字化、智能化、智慧化发展

1.解读能源“十四五”规划相关内容，明确电力系统的发展改革方向

2.能源高质量发展，加速推进能源互联、智慧电厂和新型电力系统建设

3.智慧核电建设，从源头上把控，实现绿色高效高质发展

4.核电数字化转型，设备可靠，电网安全，生产绿色，决策科学的一套新能源电力生产系统

5.发展历程，从信息自动化、数字化、智能化到智慧化核电的建设

【政策&案例】

1. 能源局相关“十四五”规划内容的解读

2. 西门子与华润电力合作，将共同建设基于MindSphere混合云技术的集中监视与分析专家系统

二．核电数字化转型的特点与标准：围绕业务效率、效益和科学管理，对现有自动化核电进行智慧化改造

1.有助于实现核电基础设施可靠、电网安全、业务高效和绿色环保

2.是以数字化技术，如新型传感、物联网、AI和数字孪生技术为技术支撑

3.借助BIM系统，搭建3D可视化监控系统，数据赋能决策管理

4.需要执行力、信息化、节能环保、预警机制、学习型企业和企业文化六大体系来支持

5.是一个复杂而漫长的过程，需要结合自身业务，确定改造的顺序

【概念解析】

1. 能源互联网链型图解析

2. 相关数字化技术解析：物联网传感、AI、数字孪生、BIM系统、3D建模

三．核电数字化转型内容：多视角系统认知核电数字化，构建核电数字化立体图画

1.设施视角，以数字化技术监控基础设施，实现核电安全生产、稳定生产

2.业务视角：一切的改造为了让工作更加美好：经济、设备、安全、环保、可持续、效率、决策

3.技术视角：借助数字化前沿技术，赋能业务场景，实现业务绩效

4.管理视角：流程透明化、结果数据化，科学决策赋能管理提质

5.组织视角：新组织、新文化、学习型企业与员工个人的自适应学习体系打造

【核心解析】

1. 智慧核电整体系统结构图解析

2. 组织协同、组织文化与学习型企业

四、核电数字化的现状和未来展望

1.现状：从信息自动化向数字化、智能化方向挺进

2.未来：区块链技术重构能源体系，数字核电成为重要一环

3.国内外智慧核电发展情况简述

任务二：数字化在设备管理、安全管理和绿色生产中的应用（3小时）

【任务解析】以业务视角为切入点，分别从技术特点、业务应用等方面就设备管理、安全管理和绿色生产等主要业务场景进行解读。

一．以一体化大数据管控平台支撑，融合智慧设备，架设稳定可靠的设备管理体系

1.基于DCS实现主辅控一体化控制，跨平台打通数据接口，消除信息孤岛，优化控制功能和智能管理

2.借助现场总线系统，链接智能现场设备和自动化系统，实现设备的诊断

3.机组自启停控制系统（APS），显著增加记住控制自动化水平，实现减员增效

4.依托数字孪生技术，实现核电站涡轮发动机的数字可视化，预测性维护并减低维修费用

5.基于BIMbase，实现整个核电设备PLM可视化、数据化、智能化管理

6.新型控制算法，实现设备控制“自分析、自诊断、资管理、自趋优、自恢复、自学习、自提升”能力

8.依托系统设置、数据采集分析，协助完成修建计划决策

9.通过一体化信息管理系统，汇集整体数据，借助AI系统，实现远程、自主化运维

【案例】

1. Ansys Twin Builder™方案打造核电站涡轮发电机的数字孪生体，实现预测性维护并降低维修费用。

2. 中国核动力研究设计院研发的反应堆远程智能诊断平台PRID，使用自主开发的智能诊断分析算法，对关键设备准确、及时开展智能诊断分析，提出运维策略，开创了信息化、一体化、智能化的核电关键设备运维新模式。

二．3D可视化+智能传感+AI+大数据分析+预警系统，构建安全核电

1.智能巡检：采用AI视频智能分析系统，对人、车、物、场等实现智能自动化巡检任务

2.智能监控：基于互联网+的安全管理系统和3D可视化虚拟系统，实时监控人员动态

3.电子围栏：虚拟电子围栏自动报警，防止非工作人员误入设备间造成危险

4.核岛传感：借助新型传感器+大数据，提前预测爆管风险，减少泄漏事故发生

【案例】

1. 大唐姜堰智慧电厂设备运维场景分析

2. LoRaWAN®传感器在核岛安全中的应用

三．核电数字化，依托大数据建模、互联网电商等实现资源在生产环节和流通环节的绿色高效

1.基于BIM 5D，融入工程造价系统，可以最大限度节省原材料浪费

2.构建“虚拟电厂”，实现多类型电能供给整合，通过互联网技术解决智慧用电，C2M反向管理

3.融入新能源智能电网系统，通过区块链技术，降低电能传输过程中的线损

【案例】

1. 浙江通过数字化、智能化电网技术，搭载 1000 万千瓦“虚拟电厂”，整体实现节能减排。

2. 元美汇，借助区块链通证经济，实现全利益相关者与客户的共同体经济

任务三：数字化核电中的可持续性、作业效率和经济系统（3小时）

【任务解析】在整个数字新能源发展方向来看，核电融入到整个全国智能电网系统，依托区块链技术的整体布局，给核电的可持续性、经济系统带来了新契机。我们将会在本节课探讨核电发电中生产效率、管理决策以及对未来经济体系的影响。

一． 融入智慧电网系统，共同构建新型电力系统，实现核电新能源的可持续性发展

1.新型智慧电力系统，借助分布式发电技术，实现资源的有效整合利用

2.虚拟电厂的出现，优化产业用电结构，改善整体经济系统

3.整合区域新能源电厂，实现协同性发展

4.借助数字化技术，安全生产，有效管控风险，实现核电的可持续发展

【解析】

1. 华为光伏智慧方案解读

2. 分布式发电

二． “数据+算力+算法”，极大提升工作效率和管理决策

1.从问题分析到数据自动及时反馈，敏捷性思维，渗透整个工作环节

2.“智能传感+大数据+AI”贯穿整个业务工作流程，自动化、智慧化替代人工决策和指令下达

3.借助信息化系统，打通全业务链条，组织内外高度协同，工作效率体验升级

4.智慧生产效率加速：人工智能与设备激励相结合，优化生产性能和运行效率

5.3D可视化数字孪生技术，助力人才培养训练，加速人才培养效率

【案例】

1.机遇BIM+数字化技术，以直观方式展示发电工艺，快速呈现数据，提升决策效率

三．依托核电数字化转型，科学决策，降低费用投入，提升产品品质，拉升整体经济效益

1.通过一体化大数据管理分析平台，科学预测制定原材料采购，避免资源占用浪费

2.智能化管控生产工艺，实现高品质发电，节能减排，创造碳汇交易机遇

3.架设新型虚拟电厂，整合资源，实现经济效益多元化

4.核电数字化，降低一线执行工作人员成本，降本提效

5.通过app，跨界嫁接更多合作机构，数据共享，实现新型业务新发展

【案例】

1. 上海某虚拟电厂项目解析

2. 某电厂通过搭建区域电力交易平台，独立售电，实现电力资源收入的多样化

四．相关案例分析

1. 江苏国信扬二电厂、华能集团玉环电厂基于大数据、人工智能的“设备故障预警及诊断”智能技术

3 . 国家电投集团内蒙古能源有限公司的精细化运营

任务四：核电数字化转型落地建设实践（3小时）

【任务解析】核电数字化转型的建设是一个复杂而漫长的过程，涉及到“业务+技术+管理”的结合，这是一个跨学科、跨部门的项目，本节课将会从核电数字化转型落地建设的事件出发，分享相关内容。

一．智能核电的建设，是一个“业务+技术+管理”的组合式命题

1.解析智能核电的模型架构，从业务管理、技术嵌入到组织管理的全方位结合

2.新组织的成立，围绕项目展开新的组织协同，新文化

3.首席数字官，负责整体核电数字化转型的项目管理

4.搭载数字化转型的数字化中台，强化中台战略

【解析】

1. 智能核电的整体功能架构图

2. 组织协同与项目管理

二．业务提效：罗列各业务场景，明确智能化的顺序，逐次实现，并最终实现智慧化

1.根据业务链条和内部协同，拆分各场景

2.寻找有成功经验的业务场景优先智能化，解决场景工作效率、效益问题

3.以最快实现项目效益为原则，探求有可能实现智能化的业务场景

4.整合外部科研、专家团队，提出需求，形成共同体，寻求解决方案

5.围绕业务智能化，组织相关人员展开培训，并确保高效运用技术工具

【关键概念解析】

1. 业务链及业务链上的元素

2. 从产业互联网的智慧化借鉴落地要素

三．中台战略：构建“容器”型系统，私有化搭建智能核电的生态系统

1.中台战略：业务中台、技术中台、数据中台和组织中台

2.容器型产品开发，确保外部三方合作伙伴统一开发语境，提升业务的耦合度

3.借助前沿开发技术，确保物联网、AI的可落地型和实现

4.强化算法模型，实现丰富的业务数据模型，辅助管理决策

5.链接内部协同，实现组织内外部OA办公、数据调用、操作权限、操作记录等组织型功能

【概念解析】 中台战略、容器型产品、算法

四．管理创新：新组织、新文化，构建高协同性组织管理体系

1.价值认同，跨部门、跨学科围绕项目落地的基础

2.角色认知，确保能力边界与激励体系拥有充分而正确的角色认知

3.价值扩展，组织内部与外部合作的前提

4.价值共享，构建新型的业务结构，谈好商业合作

5.新组织文化，创新型文化建设和学习型组织的营造

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