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鲲鹏为燃烧注入智慧，让电厂运营“洞若观火”

来源：中文资讯网作者：中文资讯网 2024-05-15 19:55:01

某火电厂的监控室里，一位运营人员正牢牢盯着眼前的电脑。屏幕上，智慧燃烧系统页面详细地展示了锅炉内部的燃烧信息及运行状态，包括全炉膛温度场、火焰状态、横截面温度场、燃烧稳定性、煤粉分配率等等指标……

借由这些关键信息，运营人员能够及时发现锅炉故障隐患，寻找优化燃烧反应的方案，一改过去仅凭人工经验“两眼一抹黑”的状况——这正是智慧燃烧给传统火电厂带来的变革。

近年来，在数字化、智慧化浪潮的推动下，电力产业已经来到转型升级的重要关口。勇立关口，华为云借助鲲鹏云服务，用AI技术为燃烧赋予智慧，让电厂的锅炉运行变得更加高效、稳定、安全、经济，为电力产业的转型提供“加速度”。

传统电厂遭遇“大考”

电力，是现代社会维持正常运转的“动脉”。

站在用电侧，新兴应用的涌现让电力需求与日俱增。以电动汽车为例，公安部发布的最新统计显示，截至2023年底，中国纯电动汽车保有量为1552万辆。电力规划设计总院预计，到2030年全国电动汽车充换电的理论最大负荷或达到25亿千瓦，将与我国全社会最大用电负荷基本相当。又以人工智能为例，生成式人工智能和大模型对算力的需求将拉动海量电力的消耗，某AI行业专家曾指出——“AI的尽头是光伏和储能！如果只考虑计算，我们需要烧掉14个地球的能源。”

站在发电侧，新能源装机量的逐年上升，对电力系统的调节能力提出更高要求。与传统煤电不同，以风光能源为代表的可再生能源具有高波动性、间歇性。为了配合出力不稳定的可再生能源，煤电等传统支撑性能源承担了调节的任务，在新能源出力的高峰期少出力或不出力，反之在低谷期多出力，从而实现削峰填谷，调峰调频。

显然，在电力行业深度调峰和灵活性调节客观需求下，煤电由常规主力电源向基础保障性和系统调节性电源并重转型的步伐加快，传统电厂正在遭遇一场“大考”。

然而，传统电厂主要以火力发电机组为主，想要实现灵活性改造绝非易事。

一方面，近几年随着电煤耗用量持续增长，煤炭市场日趋紧张，火电厂适合燃用的煤种越来越难以足量采购，电厂采购褐煤与动力煤掺烧以控制发电成本。但掺烧煤质复杂，煤质量波动增大，导致锅炉效率下降、稳定性差、锅炉易发生故障，电厂用电率和煤耗也随之上升。

另一方面，火力发电的燃烧炉内部反应复杂多变，运行调整可控变量众多，生产工艺流程复杂且需要实时调控，对于运行人员能力要求很高，如何做到最优运行是所有电厂头疼的难题，用智慧化手段解决这些挑战势在必行。

随着新一轮科技革命和产业革命的加速兴起，数字化、智能化技术与能源行业进一步结合，成为引领发电行业数字化转型的原动力。有国际咨询机构预计，到2025年全球电厂数字化比例将接近19%，帮助发电企业降低运营成本27%左右，从而降低全球发电行业碳排放量4.7%。

智慧燃烧交上“答卷”

面对行业共通难题，中国鲲鹏产业源头创新中心、深圳市数据动力科技有限公司与北京大学深圳研究院联合推出的“鲲鹏AI智慧燃烧解决方案”提供了简易的解题思路，交上了一份令业界满意的“答卷”。

过去，由于缺乏有效的监测手段，使得锅炉燃烧一直存在“黑匣子”问题。电厂运营人员无法直观、准确地获取锅炉内部信息及运行状态，也就无法及时发现故障隐患或是优化运营的方案。如今，借助这套智慧燃烧解决方案，运营人员像是有了一双“火眼金睛”，能够对锅炉中发生的一切“洞若观火”。

在这套解决方案中，传感器能够将燃烧器采集到的光学信号转化为数字信号，借由网关传输到统一平台，而后基于AI技术实现温度场精准构建，创建锅炉燃烧的数字孪生系统，并且实现对锅炉智能化、精细化的闭环控制。

具体来说，方案的核心优势如下：

炉内检测技术显著提升测量准确性

相较于传统的炉外软测量的方法，AI智慧燃烧方案采用炉内检测技术，将多光谱探头通过光纤直接接入炉内二次风管道处进行炉内数据检测，由此显著提升了测量的准确性。

炉内检测能够直接获取燃烧过程中的关键参数，避免了炉外监测因距离、热辐射等因素导致的测量误差。这种技术革新使得燃烧过程的控制更为精确，从而提高燃烧效率。

实时掌握锅炉“心脏”的运行情况

燃烧器是锅炉的“心脏”，对燃烧器这一关键区域的实时监测和分析，能够确保各工况下燃烧器的最佳运行状态。AI智慧燃烧方案不仅关注炉膛温度场的构建，更着眼于针对燃烧器附近的燃烧状况进行精准检测。这种检测策略能够实时掌握燃烧器的工作状态，及时发现潜在问题，从而进行针对性的调整和优化。

应用AI算法，基于燃烧器工程数据构建每只燃烧器的最优工况模型，最终构建锅炉燃烧整体AI模型，这一模型能够全面反映锅炉燃烧过程的复杂性和多变性，建立智能化的锅炉精细化调整系统，实现锅炉燃烧效率优化。

构建针对多煤质和全负荷AI控制模型

AI智慧燃烧方案将传统依赖人工经验的燃烧检测方式升级为数字化检验与控制系统，实现了燃烧过程的自动控制和精准控制。通过将专家经验进行数字化沉淀，并对锅炉历史运行数据进行智能分析，构建了燃烧过程闭环控制的自优化系统，实现了燃烧过程的持续优化和自适应调整。在此基础上，进一步建立了基于煤质和运行负荷的AI模型。这不仅提高了燃烧控制的效率和准确性，还降低了对人工经验的依赖，减少了人为因素导致的误差。

更进一步，该模型能够根据不同煤质和负荷情况，智能推荐最优工况参数调整方案，从而实现燃烧过程的闭环控制。

准确的煤掺配比，能够保证入炉发热稳定，降低原料成本；智能的温度控制策略，能够极大增强系统低负荷运行的稳定性；对燃烧不均匀、受热面结渣、高温部件超温等异常状态进行实时诊断，还能保证正常运行，延长炉体寿命……AI智能控制系统的应用使得燃烧效率提升，能耗和排放降低，也为电厂锅炉控制的智能化升级提供了有力支持。

总而言之，这套智慧燃烧解决方案有力提升了锅炉运行的经济性、稳定性和安全性，帮助电厂实现降本、提质、增效。据悉，某电厂在部署该系统后，100%负荷时，降低煤耗10.19g/Kw.h；负荷75%时，降低煤耗3.52g/Kw.h；50%负荷时，降低煤耗0.72g/Kw.h。

鲲鹏为智慧燃烧解决方案注入“灵魂”

在智慧燃烧解决方案中，华为云鲲鹏云服务可以说是为其注入了“灵魂”。

技术方面

鲲鹏处理器为AI计算提供了强大的动力。比如，鲲鹏920是目前业界领先的ARM-based处理器。该处理器采用7nm制造工艺，基于ARM架构授权，由华为公司自主设计完成。通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计，大幅提高处理器性能，能效比优于业界标杆30%。

华为云还为企业的数字化转型和智能化升级提供了稳定可靠、可持续创新、多元化的云服务。锅炉的燃烧过程是一个多变量、强耦合的非线性系统，也具备时变性特点，因此对燃烧过程的建模十分复杂。依托鲲鹏服务器强大的算力与加速推理能力，可以处理复杂的燃烧过程模型和大规模数据运算，也可以加速AI模型的训练和推理过程，实现对燃烧工况的实时分析与精准调控。

同时，华为云OBS存储服务提供了稳定、安全、高性能的存储能力，用于存储海量的燃烧过程监测数据、历史运行记录及模型训练所需的各类数据资源。

产业方面

鲲鹏计算产业已在大数据、分布式存储、AI计算、APC、Web等多个应用场景实现规模化商用。早在2019年，华为的鲲鹏、昇腾处理器就首次成功应用于我国电力行业，并在该领域持续拓展和深耕，积累了丰富的经验。

安全方面

电力关乎国计民生，是国家经济发展的命脉，因此保障电力安全供应至关重要。而鲲鹏生态可以为合作方提供全栈自研的AI计算能力，满足电力行业对于安全、稳定、高效的要求。

未来，更多能源行业企业将借助鲲鹏强大的数字化底座和全面完整的生态，不断加入数字化转型升级的大潮，共同助推能源产业的绿色、可持续发展。

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