数字孪生驱动的智慧火电应用案例

现有的火电厂监控信息系统存在如下问题： 

（1）数据采集量小，不能满足经营管理、发电生产、设备运维等业务部门对火电机组考核、管理、分析需要；

（2）功能相对分散（包含经营管理子系统、燃料管理子系统、绩效管理子系统等），且部分系统功能不完善，需要建立能够提供支持生产优化和辅助决策的智能信息管理系统；

（3）缺少汽轮机、空压机、鼓风机、锅炉等重要设备的机理模型，无法实现设备性能的实时评价

（一）案例背景

本项目采用数字孪生技术，建立火电机组设备模型、机理模型和管理模型，实现数字模型与机组设备的双向同步和实时互动，支持安全环保、总体绩效、机组优化、燃料管理等功能，满足智慧电厂对高水平生产管控的要求。

（二）系统框架

（三）实施步骤

以火电厂汽轮机数字孪生系统为例，具体实施步骤：

构建汽轮机数字模型：基于工艺机理和运行数据建立迭代升级的汽轮机数字模型，从DEH系统中实时获取汽轮机运行状态，实现数据模型与物理实体的信息同步，并基于运行历史数据修正模型。

构建汽轮机三维模型：包含各部件的造型、装配体效果、设计作业指导的流程、以及交互界面的设计。

（四）案例特点

物理设备与数字模型的融合：开发了火电机组的工艺机理模型、设备模型和生产管理模型，基于数字仿真提供优化控制、设备运维、能效分析、燃烧管理等功能；同时融合了11个既有的信息化系统，建立辅助决策分析模型，为企业经营管理提供支持；

三维可视化：支持图片、模型库导入导出、支持光照与透明等渲染效果，支持设备三维模型与动态的生产数据的融合展示。  

（五）案例成效

完善火电厂监控信息系统：解决了监控功能单一的问题；建设智能决策支持系统：满足了不同业务数据交互与同步、海量数据智能分析与决策、领域数据规范管理的要求和应用；探索设备作业指导新方式：实时显示运行参数，增强了展示效果；作为员工更熟悉重要设备原理和结构的新方式，提升员工维修维保技能；

建立可视安全监控新模式：建立电厂1：1的三维数字地图，融合视频监控系统、门禁系统等园区监测信息，巡检人员佩戴定位系统，可实时远程展示厂区信息和巡检人员在虚拟地图中的位置信息，当发生危险警报或异常状况时及时提醒危险区域人员。

该白皮书由工信部中国电子技术标准化研究院联合20余家数字孪生领域开发商、集成商、科研院所、高校联合编写，梳理数字孪生技术和产业应用发展状况，分析数字孪生技术热点、行业动态和未来趋势。此外，白皮书还收录了系列典型应用案例。