发电厂数字化转型策略分析

王振铎

关键词：数字化转型；发电厂；数字生态系统；组织文化

中图分类号：TM621 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）02-0103-03

1 概述

目前，火力发电仍然是主要发电方式，有着悠久的历史和成熟的技术。然而，它用工量大，污染严重，能源损耗高、效率低。近年来，生态环境逐渐恶化，火力发电的环境保护逐渐受到政府和企业的重视。为了实现“碳中和、碳达峰”的目标，构建绿色能源生态，推动电力企业商业模式和价值链的变革，实现长远发展，满足客户的期望和需求[1]。基于此，火力发电厂必须转变生产方式，加快数字化转型步伐，以满足数字经济的要求。

2 电厂数字化改造的特点

数字化转型是在数字化转型和升级的基础上，进一步提升企业核心业务，建立新的商业模式的高层次转型。这是一种“颠覆性”的创新和改革，而不是简单的“技术升级”。电厂数字化改造的特点如下。

1）运营。数字化转型可以用机器人取代人工劳动，结合物联网应用，解放从事烦琐和危险工作的劳动者。

2）流程管理。通过数字化展示整个工作流，可以使工作流可视化、可管理、可控，减少重复工作，提高工作流的自动化水平，促进企业管理流程的扁平化、协同化发展。

3）组织结构。由于数字技术的出现，将创建新的管理部门。因此，在一定程度上，企业的组织结构被推动发生了巨大变化。

4）决策。可以将大数据作为决策分析的工具，最大化数据的价值，帮助电厂做出自动判断和科学决策。

5）客户关系。数字化为建立客户渠道以及数据资产的运营提供了手段。因此，它确保了企业与用户之间的协作关系的管理，从而形成供电增值业务。

3 电厂数字化现状

电厂信息化建设过程中，缺乏总体规划，各信息系统独立建设，缺乏接口，数据不可访问，影响部门协作，浪费企业资源，制约企业发展[2]。发电厂数字化程度与实际需求之间仍存在一些差距，无法构建良好的企业数字化生态系统，主要体现在以下几个方面。

1）基础设备层数字化不足。大量基本设备仍由模拟或开关信号控制，数字化程度低，建设和维护成本高。

2）数据利用率不足。随着基础设备层上传的数据逐渐增加，但实时信息无法及时上传到上层监控和管理，这限制了上层高级应用软件的应用深度。

3）数据挖掘的程度不够。由于缺乏大量数据资源的整合，数据分散且缺乏一致性，这使得管理人员很难从中获得有用的信息，从而做出有效的决策。

4）该平台没有足够的支持能力，新技术的应用也不够。工厂的信息基础设施无法满足平台和网络的需要，新技术无法应用。

4 发电厂数字化转型的四个原因

4.1 发电厂自身发展的需要

世界已进入数字经济时代，我国政府高度重视数字化在建设强大的数字经济中的作用[3]。作为关系国家能源安全和保障人民生产生活的重要能源部门，实施国家数字经济和新基础设施战略是企业自身的责任，企业需要及时抓住数字经济发展的机遇，发挥新基础设施的产业效应，利用数字技术作为一种手段，以数字方式推动电厂的转型和发展。

4.2 实现新电力系统建设的必要性

随着电力市场改革进程的加快和“碳中和、碳达峰”发展目标的制定，给发电厂尤其是火电厂带来了巨大的挑战，每个企业都需要探索数字化转型之路，以提升其核心竞争力。建设绿色、低碳、安全、高效、智能、响应灵敏的智能能源系统和以新能源为主体的新型电力系统，是推动能源清洁低碳转型、应对全球气候变化的迫切需要。

5 电厂数字化转型的目标

数字化转型是一个长期的工作，需要分阶段实施。根据电厂的现状，数字化改造分为短期目标、中期目标和长期目标。

短期目标：实现电厂数字化。数字电厂是基于广泛使用现代数字信息处理技术和通信，集成智能传感和执行、控制和管理技术，创新的设备运行、维护、安全和状态诊断，与部门协作建设数字电厂，安全控制，最佳指标，最低成本，满足电力市场的需要，提高发电厂内部控制水平，适应外部环境的能力，增强区域性。

中期目标：以数字化和信息化为基础，利用现代先进的传感和测量技术、自动控制技术、分析和决策技术以及与物理电厂高度集成的信息和通信技术，实现智能电厂，最大限度地减少燃料损失，减少维护成本和企业中的工人数量。

长期目标：实现电厂的智慧。利用互联网、物联网、人工智能、大数据分析、云计算等信息技术、虚拟现实等技术，深入挖掘电厂系统和数据，最终实现更安全、更高效、更少劳动密集、更绿色、更盈利的智能生产运营，在智能发电的基础上，通过发电与其他产业的整合和延伸，形成循环经济，建立健康的生态系统，提高效率，通过发电和其他行业的整合和延伸，承担更多保护环境和服务社会的功能。

6 电厂数字化转型策略

数字化转型需要在三个方面进行全面规划：技术、组织文化和生态系统。如果忽视任何方面，数字化转型就不可能成功。以下是对电厂数字化改造规划的三个方面的分析。

6.1 技术

在信息化建设的基础上，应用现代先进的ICT技术，使电厂逐步实现“数字化智能化”的技术升级。

6.1.1數字电厂的实现

数据是电厂数字化转型的基础，需要建立一个标准化、一致的统一数据平台，将数据与应用分离，使用现有信息系统中的数据，并从对象数字化、流程数字化和规则数字化三个方面激发其价值，构建互联的智能基础设施，一个新的集成平台，形成以数据为中心的运营，从数据中提取价值，成为企业的核心竞争力，支持业务模式的演进和升级。数字电厂的目标是及时、全面、准确地获取电厂各个方面的信息，并将其全面应用于生产和运营管理。电厂数字平台如图1 所示。

发电厂将所有信息和管理内容数字化，利用网络技术实现可靠、准确的数字信息交换和跨平台资源的实时共享，从而优化决策，为机组提供科学指导，降低发电成本，提高上网电价，减少设备故障，并实现电厂的安全和经济运行以及节能和效率。

6.1.2实现智能电厂

智能电厂与数字电厂具有相同的架构，包括基本设备层、实时控制层、生产管理层和电厂决策层等[4]。智能电厂在数字电厂结构内容的基础上得到了不同程度的丰富和发展。例如，从控制系统的角度来看，智能电厂的总体框架如图2所示，主要分为三部分：生产管理系统、技术支持系统和外部控制系统。

在生产管理系统方面，从设备、控制和管理层面对核心技术进行研究和应用，广泛采用先进技术，集成智能传感器和执行器，推动发电企业智能化运营。在外部控制系统方面，结合电力市场改革的要求，整合现代管理理念，推动发电企业数字化转型，促进生产管理创新与商业模式创新的良性互动，促进本质安全，发电企业的智能管理和智能决策。

6.1.3实现智慧电厂

智慧电厂是电厂数字化改造的最终目标。正是利用物联网、工业互联网、大数据、人工智能、工业机器人、虚拟现实等高新技术，加强信息管理和服务，明确掌握生产过程，提高生产过程的可控性，减少人为干预，及时、准确地收集生产过程数据，科学制定生产计划，建设节能高效、绿色环保、环境舒适的人性化工厂[5]。

6.2 组织文化

组织文化是公司数字化转型成功的最核心因素[6]。在数字化转型过程中，如果一个组织缺乏与数字化相匹配的文化、意识和愿景，它的数字化转型能力肯定会受到严重阻碍。以下是建立组织文化的步骤。

首先，明确企业领导者在数字化转型工作中的关键作用。数字化转型不仅涉及流程再造、数字化平台建设和商业智能的大规模应用，还涉及员工数字化工作能力的提升，还涉及领导者领导的数字化转型。尤其是，公司向数字化转型也带来了情感上的挑战，对领导的有效性和成功构成了明显的威胁。领导人未能明确认识和解决利益相关者的关切和要求，将产生适得其反的后果。

其次，聘请精通数字技术的领导者加入高管团队。对于传统行业而言，数字化转型的结果充满不确定性；战略可能是有计划的，但战术需要不断调整；对数字化的少量支持是必须的，但对数字化的一些看法和期望并不是一成不变的。因此，拥有深厚技术背景和项目经验的高级管理人员可以深刻理解公司的战略目标，控制数字化转型的方向和节奏，确保公司数字化转型战略的实施。

最后，成立数字创新部，负责项目开发、实施和运维支持，定位为公司一级业务单元，协调和推动公司业务和管理模式创新的数字化转型和变革。

6.3 员工数字化能力的发展

从数字化转型开始，企业应首先重新定义个人的角色和责任，使其与企业转型的目标相一致，并明确数字企业所需的员工能力，从而重点发展其普通员工的数字化能力。一般来说，数字技术人员需要具备专业的技术技能，并领导公司的数字创新工作。

6.4 为电厂建立健康的生态系统

促进产业系统生态化。专注于能源转型新业务、新能源数字产品和新能源服务平台，推动从产品、服务或组织设计到数字生态系统设计的跨境业务合作[7]。首先，为电力客户服务。通过准确的客户画像和深度数据价值挖掘，为客户提供可靠、便捷、高效、智能的新体验服务和增值服务。其次，服务于能源行业。利用数字技术，实现对可再生能源发电的全息感知、智能分析和准确预测，并利用数据推动能源行业的创新管理、能源效率提高和绿色发展。最后，服务于政府的有效治理。围绕服务政府治理现代化，围绕发展规划、能源安全、环境监测、民生改善、应急保障等领域，充分利用数字技术为政府服务，创新社会治理，推动公共服务共建共享，推动数字经济高质量发展。与电厂相关的生态系统企业如图3所示。

图3分析了电厂数字生态系统中的相关利益相关者。数字化转型产生了一个健康的数字生态系统，也适应了相应利益相关者的需求。

1）煤炭企业。煤炭企业根据发电厂的需要提供环保、优质的原材料，提高自身原材料的质量。

2）设备供应商。设备供应商应提供电厂所需的数字和智能设备，并升级产品技术以满足电厂的需求。

3）顾客。为了得到更低的电价。数字化转型的最大好处是客户，电力公司的客户是（工业用户、商业用户、农业用户、住宅用户等），客户的电力成本大大降低。

4）环保部门。电厂减少了煤炭损失和环境污染，国家环境监测部门的满意度也有所提高。

5）安全部门。采用检测机器人等智能设备，减少了工人数量，降低了成本，提高了效率，企业安全生产得到了安全监控部门的认可。

6）电力集团公司。发电厂所属的電力集团公司可根据电力市场需求调整产业结构和能源结构，以满足电力市场的需求。

7 结束语

数字化转型是适应数字经济发展的积极选择。电厂数字化改造可以实现生产过程的可视化和智能化管理，减少工人数量，降低成本，确保安全生产，实现供应链、产业链和价值链的集成。更重要的是，它是以低碳能源取代高碳能源，以信息技术和智能促进节能减排和能效，实现“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的重要途径。