改革開放以來，我國電力裝機(jī)已實(shí)現(xiàn)從5700萬千瓦到17.8億千瓦的階段性跨越，電力工業(yè)的發(fā)展已能有力支撐經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展需求。如今，電力行業(yè)已從初期的高速度增長階段跨越為高質(zhì)量發(fā)展階段，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、構(gòu)建環(huán)境友好型社會已成為現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的硬性要求。

西門子作為一家老牌德國工業(yè)集團(tuán)，已在全球的工業(yè)轉(zhuǎn)型中積累了豐富的數(shù)字化發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。在不久前發(fā)布的西門子2018財年第二季度報中，西門子實(shí)體業(yè)務(wù)(Industrial business)利潤額達(dá)到了23億歐元，實(shí)體業(yè)務(wù)利潤率為11.0%。財報顯示，該季度的強(qiáng)勁業(yè)績主要受益于數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)的杰出表現(xiàn)。西門子股份公司總裁兼首席執(zhí)行官凱颯(Joe Kaeser)在6月6日舉辦的“一帶一路”國際合作論壇上說：“西門子數(shù)字化業(yè)務(wù)的表現(xiàn)非常好，目前是世界上開展數(shù)字化業(yè)務(wù)最大的工業(yè)集團(tuán)，參考過去幾個季度的財務(wù)數(shù)據(jù)，市場份額不斷增長，遠(yuǎn)超競爭對手。”

西門子如何將這些工業(yè)成果運(yùn)用到中國市場，助力中國能源轉(zhuǎn)型是現(xiàn)今值得探討的話題。

能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型推動發(fā)電行業(yè)數(shù)字化升級

西門子發(fā)電服務(wù)集團(tuán)首席執(zhí)行官Tim Holt認(rèn)為，發(fā)電行業(yè)正向著“3D”方向轉(zhuǎn)變，即去碳化(De-carbonization)、去中心化(Decentralization)、數(shù)字化(Digitalization)。

從2015年5月國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》行動計(jì)劃開始，我國就持續(xù)聚焦發(fā)展智能、綠色的先進(jìn)制造業(yè)，隨后連續(xù)發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》等一系列利好數(shù)字化工業(yè)發(fā)展的政策文件，指引著數(shù)字化發(fā)展的方向。

Tim Holt預(yù)測：“到2030年，全球可再生能源裝機(jī)將占到新增裝機(jī)容量的87%，分布式發(fā)電比重將達(dá)到65%，35%的發(fā)電容量將是客戶的自建電廠。” Tim Holt指出：“現(xiàn)存的大部分電廠在過去的設(shè)計(jì)中主要考慮的是基礎(chǔ)負(fù)荷的保障，但如今，隨著能源轉(zhuǎn)型的發(fā)展，電廠的運(yùn)行狀況從全年滿負(fù)荷發(fā)電向部分負(fù)荷運(yùn)行甚至停機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，電廠的需求也從基礎(chǔ)負(fù)荷保障向發(fā)電的可靠性、靈活性、可利用性和更低的成本、更優(yōu)的風(fēng)險管理轉(zhuǎn)變。資產(chǎn)所有者由過去關(guān)注硬件投資，逐步轉(zhuǎn)向數(shù)字化服務(wù)等軟件投資。”

智能化運(yùn)營使發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔、高效的目標(biāo)

截止2017年底，我國煤電裝機(jī)容量已達(dá)到9.8億千瓦，煤電占我國電源總裝機(jī)容量的55.2%，同比降低了2.1%;2017年我國煤電投產(chǎn)3404萬千瓦，同比降低26.3%，煤電裝機(jī)增速降至2000年以來的最低水平。煤電占比下降、增速放緩已是我國電力行業(yè)的大趨勢。按我國電廠的設(shè)計(jì)壽命和基礎(chǔ)電源的長期定位來看，這些現(xiàn)存電廠至少還得運(yùn)行近30年，而這些電廠在市場化的大背景下要想維持競爭力只能更清潔、靈活，獲得更優(yōu)的發(fā)電性能。Tim Holt舉例：“在美國，大部分電廠已有30年的運(yùn)行周期，這些電廠可能每年只有幾周的時間用來發(fā)電以供應(yīng)基礎(chǔ)負(fù)荷。那么他們必須利用智能技術(shù)，壓低發(fā)電成本，提高啟動期的發(fā)電效率，抓住盈利窗口期以滿足全年運(yùn)營資本支出等費(fèi)用。另外一些電廠平時也不是滿負(fù)荷運(yùn)行，就必須要做到隨時靈活調(diào)整，但在調(diào)整的過程中又要保證環(huán)保。清潔、高效的要求就只能通過智能來實(shí)現(xiàn)。”

除了對單個電廠進(jìn)行數(shù)字化改造以期實(shí)現(xiàn)清潔、高效的目標(biāo)，西門子還基于自己的MindSphere物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)群的集成運(yùn)營。2017年10月，西門子與華潤電力簽署協(xié)議，將為其旗下機(jī)群部署集成化聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)營中心。該遠(yuǎn)程運(yùn)營中心將借助MindSphere對華潤電力19臺機(jī)組進(jìn)行集成和聯(lián)網(wǎng)，以提高機(jī)群透明度，從而進(jìn)行資產(chǎn)診斷和運(yùn)營優(yōu)化，幫助提高電廠的運(yùn)營效益。Tim Holt表示：“本次遠(yuǎn)程運(yùn)營中心項(xiàng)目是西門子數(shù)字化電廠解決方案的標(biāo)桿。通過對電廠發(fā)電機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化接入、集成及分析，西門子將為電廠提供有助于改善性能、提高可靠性和可用性的分析和建議。”

只有做到及時預(yù)防和積極響應(yīng)才能達(dá)到“智慧”的目標(biāo)

Tim Holt表示：“西門子在提供數(shù)字化服務(wù)還是處于初創(chuàng)階段，其數(shù)字化業(yè)務(wù)組合主要分為三個部分，第一部分為提升性能，比如在用電高峰時段利用軟件滿足用電需求，實(shí)現(xiàn)超額發(fā)電;第二部分是滿足合規(guī)要求，例如開發(fā)控制氮氧化物排放量的應(yīng)用;第三部分為風(fēng)險管理，即利用相關(guān)軟件對設(shè)備進(jìn)行早期預(yù)防與維修，預(yù)防機(jī)組非計(jì)劃性停機(jī)。”

在德國，西門子正在推出“電廠4.0”，即全自動無人值守電廠。Tim Holt介紹：“電廠4.0實(shí)現(xiàn)了在電廠總部安排專人對電廠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)。西門子還將進(jìn)一步研發(fā)以無人機(jī)和攝像頭替代人員對電廠進(jìn)行每日巡檢以達(dá)到無人值守的目標(biāo)。同時，它可以預(yù)先診斷出哪些零件可能發(fā)生故障，甚至在早期預(yù)警時就能自己下單備件，并安排維修活動和日程。未來，它還會在有遠(yuǎn)程專家的支持下減少現(xiàn)場助手的人員數(shù)量。”

Tim Holt表示：“現(xiàn)在大多數(shù)電廠都有自己原本的控制系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)只存在于收集數(shù)據(jù)而不是智慧地使用數(shù)據(jù)。數(shù)字化電廠要做到‘智慧’的層面不只要有大量的數(shù)據(jù)，更要通過數(shù)據(jù)分析讓電廠人員了解機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，做到提前預(yù)防并積極響應(yīng)。只有在碰到問題之前或之時快速地解決問題才是數(shù)字化電廠的意義所在。德國4.0電廠的最終目標(biāo)也就是實(shí)現(xiàn)自預(yù)防、自響應(yīng)的高度智慧標(biāo)桿。”