DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2022.03.1002 人工智能在钢铁能源管控 中的应用 Application of Artificial Intelligence Technology in Energy Management and Control of Iron and Steel Industry 供稿|赵耕 1，柳军 1，孙文权 2，张哲 1，刘向国 挑战，本文介绍了钢铁工业能源管控的现 状，分析了驱动人工智能在钢铁工业能源管控领域应用的重要技术，结合钢铁工业人工智能应用实 例讨论了典型人工智能技术应用于钢铁能源管控的可行性和存在的问题，指出钢铁智慧能源的未来 发展趋势为：如何实现机理、数据、知识等多模型合理深度融合；运算结果的可解释性提升。钢铁 企业智能化、绿色化需求必将使人工智能深度融入钢铁能源综合管控。 随着能源管理系统 日趋复杂、个性化产品需求日益强烈，传统的模型 方法与技术体系已遇到瓶颈，无法有效应对大数 据、物联网等新场景、新模式带来的挑战。而人工 智能热潮的到来，为上述问题的解决提供了新的 途径。 钢铁工业能源管控的现状与发展需求 钢铁生产是我国国民经济的重要支柱产业，也 是能源消耗大户。据 2017 年统计数字，我国钢铁协 会会员单位吨钢能耗 (折合标准煤消耗)570.5 kg/t， 较上一年度降低了

智能化能源管控平台 整体解决方案 需求分析 01 解决方案 02 特点 & 效果 03 业绩 & 效益 04 PA RT O N E 1需求分析 钢铁行业能源管理三个层级 LEVEL 3 LEVEL 2 LEVEL 1 基于全流程优化与系统节能思想的能源管理，重点关 注全生产流程及工序间的优化与协调，期望实现公司 整体节能效益的最大化。 基于能源介质平衡的能源管理，重点关注一次能源及 钢铁行业能源管控痛点问题 Ø 能源站所室分散，从生产效率、 管 理 效 益 和 人 员 优化上都存在很大提升空间； Ø 大多原能源管理系统只关注在生 产 监 视 、 报 表 数 据，能源生产平衡主要依靠人员调度指挥； Ø 缺少对用户在能效、能耗方面的数据分析； Ø 缺少能源各专业系统间的深层次分析和协同。 PA RT T W O 2解决方案 远程集控 视频安防 基础管理 基础管理 移动应用 智能专家 平台建设内容 一个系统平台 一个数据中心 五大支撑系统 平台功能架构 智能化能源管控系统平台 智能化管理 实现全流程管理信息化、数字化，利用大数据技术分 析能效能耗，预测能源产生和消耗，评价能源管理水 平，实现科学化的管理节能； 自动化运行 优化工艺流程，提高自动化运行水平，让生产操作简 单、易用、安全、稳定； 集约化操控 对基础设备进行升级改造，实现站所室全面无人值守

第四章 我国煤矿智能化科技攻关方向与重点任务 ............ 28 （一）信息基础设施向网络综合承载与数据融合应用发展 .... 28 （二）地质保障向精准探测与隐蔽致灾精准防控方向发展 .... 29 （三）掘进系统向数智少人化方向发展 .................... 30 （四）综采智能化向高阶数智开采方向发展 ................ 31 （七）矿井通风智能化向无人本安自主化方向迈进 .......... 33 （八）供电智能化向数字低碳方向发展 .................... 34 （九）煤矿灾害预警向多模态智能防控方向迈进 ............ 35 （十）煤矿大模型向通专融合的高价值场景驱动发展 ........ 36 （十一）煤矿机器人向具身智能方向发展 .................. 37 智能制造发展规划》，将矿山作为“行业智能化改造升级行动”的重 点任务。2021 年，国家发展改革委等四部门联合印发了《能源领域 5G 应用实施方案》，在智能煤矿板块提出建设煤矿井上井下 5G 网络基 础系统，搭建智能化煤矿融合管控平台、企业云平台和大数据处理中 心等基础设施，打造“云-边-端”的矿山工业互联网体系架构。2023 年，工业和信息化部、应急管理部、国家矿山安全监察局等 17 部门 联合发布《“机器人+”应用行动实施方案》，要求推动研制矿山机

尔英福科技有限公 司、上海易碳数字科技有限公司、江苏擎天工业互联网有限公司、 陕西能碳宝科技有限公司、中化能科碳资产运营有限公司、湖州新 能源云碳中和研究院、上海智洋数能科技有限公司、北京建谊集 团、鲲鹏智慧健康科技（深圳）有限公司、徐工汉云技术股份有限 公司、中国联合网络通信集团有限公司、南京旗云中天科技有限公 司、罗克佳华科技集团股份有限公司、中海华壹科技、中电科普天 科技股份有限公司、普天通信有限责任公司 2050 年碳中和，并发行 20 万亿日元转型债 券支持传统产业升级；加拿大《碳管理战略》计划 2035 年通过 CCUS 技术实现年 封存 1500 万吨 CO2，并设立 50 亿加元基金支持碳捕集商业化；这一轮全球政策 迭代表明，碳中和竞赛已从减排目标比拼转向负碳技术主导权争夺，各国正通过 立法强制、资本杠杆与产业联盟构建新型气候治理壁垒，重塑全球经济秩序。 双碳政策加码实施促进全球新 2024 年 8 月 国务院办公厅印发《加 快构建碳排放双控制 度体系工作方案》 要求将碳排放指标及相关要求纳入国家 规划，明确了“十五五”时期要建立强度 控制为主、总量控制为辅的碳排放双控 制度，建立碳达峰碳中和综合评价考核 制度，强调要如期实现碳达峰目标。 2024 年 8 月 底 中央网信办、国家发展 改革委、工信部等九个 部门印发《数字化绿色 化协同转型发展实施 指南》

提高职工的幸福感与获得感作为智能化煤矿建设的根本目标，通 过实施新一代信息技术提高煤矿智能化水平，促进煤矿安全、质 量、效率与效益的稳步提升。 （三）建设目标 按照《指导意见》提出的三阶段目标，重点突破智能化煤矿 综合管控平台、智能综采（放）、智能快速掘进、智能主辅运输、 智能安全监控、智能选煤厂、智能机器人等系列关键技术与装备， 形成智能化煤矿设计、建设、评价、验收等系列技术规范与标准 体系，建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿，提升煤矿安 对于晋陕蒙等大型煤炭基地的生产煤矿，应全面进行智能化 升级改造，重点提高采煤工作面智能化水平、掘进工作面减人提 效和远程控制、智能安全生产水平，井下水泵房、变电所等固定 2 岗位全部实现无人值守作业，形成基于综合管控平台的智能一体 化管控；对于中东部矿区等建设基础较薄弱的生产煤矿，重点进 行基础信息系统、机械化+智能化的采掘系统、重大安全隐患的智 能预警系统、智能安全监测系统等建设，实现减人、增安、提效； 对于云贵基 开展煤矿智能化顶层设计，采用先进生产工艺、技术与装备，全 面建设信息基础设施、智能化生产系统、智能化综合管控平台等， 形成完整的智能化煤矿安全高效运维体系。 2.露天煤矿智能化建设目标 生产煤矿重点提升基础网络、数据中心、感知系统、智能装 备、机器人等建设，重点建设远程操控系统、无人驾驶系统、远 程运维系统、综合管控系统等，实现开采环境数字化、剥采装备 智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化。

、主运输系统、 辅助运输系统、综合保障系统、安全管控系统、经营管理系统 等 9 个方面内容。 2.井工煤矿掘进工作面智能化建设基本内容包括：智能化运 算平台、智能化煤矿信息基础设施、掘进系统、安全管控系统 等 4 个方面内容。 3.井工煤矿综采工作面智能化建设基本内容包括：智能化运 算平台、智能化煤矿信息基础设施、综采系统、安全管控系统 等 4 个方面内容。 4.露天煤矿智能化建设基本内容包括：智能化运算平台、智 10 三 掘进系统 100 0.10 四 综采系统 100 0.15 五 主运输系统 100 0.15 六 辅助运输系统 100 0.10 七 综合保障系统 100 0.15 八 安全管控系统 100 0.10 九 经营管理系统 100 0.05 （2）井工煤矿智能化建设各部分考核内容按照各部分评分 表进行现场检查打分。 （3）各部分考核得分（即项目得分与加分项的合计分值） Mi一一智能化智能化运算平台、智能化煤矿信息基础设施、 掘进系统、综采系统、主运输系统、辅助运输系统、综合保障 系统、安全管控系统、经营管理系统等 9 项的井工煤矿智能化建 设考核得分； ai——智能化智能化运算平台、智能化煤矿信息基础设施、 掘进系统、综采系统、主运输系统、辅助运输系统、综合保障 系统、安全管控系统、经营管理系统等 9 项的权重值; 2.井工煤矿掘进工作面智能化建设评分方法 （1）井工煤矿掘进工作面智能化建设考核满分为

模式转变为以数 据和仿真模型为基础的根因分析，进而生成设备技改或策略改 进计划，为管理维护环节提供支持；电站运行中对设备的实时 控制从目前的启停和故障复位，转变为基于设备健康度的生产 风险预控；在交易环节通过功率预测与价格预测做好智能排程 与风光储协同控制，充分挖掘风光场站的出力灵活性潜力，实 现收益提升。 11 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 以基于电碳耦合关系，通过电能数据的精细化追踪，推算出相 应的碳足迹。这种数据驱动的碳管理，使得各个行业的减排进 程更加透明和可以量化，将为成为未来实现精细的碳排放管控 以及碳资产管理的关键抓手。 同时，随着碳市场的成熟，电力系统的减排贡献将得到全面掌 控与兑现，清洁能源通过参与碳交易实现其绿色价值，成为其 提升经济性的重要路径。 12 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 优化用能策略来自主控制用能属性与成本，而基于数智化技术 对用能、储能设施进行合理调控则是实现这一场景的基础。随 着绿色能源消费意识的提升和用能体验需求的升级，用户对能 源服务的期望已不再满足于仅仅通过调整分时段用能策略来控 制用电成本，以节能降耗、提升用能质量、绿色电力消费溯源 等为出发点的多样化电力增值服务正不断涌现。这意味着数智 化技术在能源消费侧应用的广度与深度也将随之拓展，例如基 于沉淀的用电数据，挖掘用能特征，提供定制化节能方案；以

模式转变为以数 据和仿真模型为基础的根因分析，进而生成设备技改或策略改 进计划，为管理维护环节提供支持；电站运行中对设备的实时 控制从目前的启停和故障复位，转变为基于设备健康度的生产 风险预控；在交易环节通过功率预测与价格预测做好智能排程 与风光储协同控制，充分挖掘风光场站的出力灵活性潜力，实 现收益提升。 11 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 以基于电碳耦合关系，通过电能数据的精细化追踪，推算出相 应的碳足迹。这种数据驱动的碳管理，使得各个行业的减排进 程更加透明和可以量化，将为成为未来实现精细的碳排放管控 以及碳资产管理的关键抓手。 同时，随着碳市场的成熟，电力系统的减排贡献将得到全面掌 控与兑现，清洁能源通过参与碳交易实现其绿色价值，成为其 提升经济性的重要路径。 12 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 优化用能策略来自主控制用能属性与成本，而基于数智化技术 对用能、储能设施进行合理调控则是实现这一场景的基础。随 着绿色能源消费意识的提升和用能体验需求的升级，用户对能 源服务的期望已不再满足于仅仅通过调整分时段用能策略来控 制用电成本，以节能降耗、提升用能质量、绿色电力消费溯源 等为出发点的多样化电力增值服务正不断涌现。这意味着数智 化技术在能源消费侧应用的广度与深度也将随之拓展，例如基 于沉淀的用电数据，挖掘用能特征，提供定制化节能方案；以

料 条 例 》 ， 国 际 海 事 组 织 （ IMO） 也 批 准 了 “ IMO净 零 框 架 ” 草 案 。 国 际 航 运 减 排 方 向 逐 渐 从 提 高 船 舶 能 效 转 向 管 控 船 舶 燃 料 的 全 生 命 周 期 排 放 ， 使 用 可 持 续 航 运 燃 料 已 成 为 国 际 航 运 业 实 现 净 零 排 放 目 标 的 根 本 路 径 。 但 当 前 航 运 业 运 燃 料 均 有 可 规 模 生 产 的 制 备 技 术 和 较 大 规 模 的 规 划 产 能 ， 但 实 际 落 地 产 能 有 限 ， 规 划 产 能 布 局 呈 现 明 显 的 地 域 集 中 特 点 。 此 外 ， 受 生 物 质 原 料 及 绿 电 价 格 影 响 ， 可 持 续 航 运 燃 料 的 制 备 成 本 明 显 高 于 传 统 化 石 燃 料 。 燃 料 的 大 规 模 管 道 ， 其 中 甲 醇 、 甲 烷 、 氨 、 生 物 燃 油 的 船 运 技 术 成 熟 ， 氢 的 船 运 技 术 仍 在 发 展 ； 管 道 运 输 则 呈 现 明 显 的 区 域 化 集 中 特 征 ， 整 体 规 模 有 限 。 港 口 加 注 方 面 ， 甲 烷 、 甲 醇 有 较 多 实 践 ； 生 物 燃 油 在 多 个 港 口 实 现 了 低 掺 混 比 的 加 注 ；

4 未上市特色公司标杆研究 5 海康威视标杆研究 3 常识数据 • 2017 年全国城市供水管道长度约 78.3 万公里，比上年增长 4.9% 。 • 水十条中提出“到 2020 年供水漏损率控 制在 10% 以内”的目标，全国 654 个城 市平均管网漏损率超过 15% ，最高达到 70% 以上，尤其农村更加严重，总体距 发达国家 6-8% 还有较大的差距。 • 2017 年全国城市排水管道长度达到 化验室水质管理系统 – 移动信息化平台 – SCADA 云平台解决方案 – 应急调度解决方案 – 管网建模解决方案 – 渗漏预警系统解决方案 – 智慧农村供水 – 供水分区计量管理系统 – 物联户表集抄系统 • 智慧排水 – 排水 / 污水泵站远程监控系统 – 智慧排水系统 – 污水排气阀溢漏监控系统 – 低洼点水位综合监控系统 – 入网企业流量及水质监测系统 • 水利监控 – 水文监测系统 底层技术提供 商 聚光科技、先河环保、 雪迪龙等 三川智慧、新天科技 华为，提供芯片搭建生态，例如边缘 计算物联网解决方案（ EC-IOT ） 窄带蜂窝物联网技术（ NB-IOT ）等 北控、首创、碧水源等 云服务 通讯 服务 阿里云 ET 环境大脑，提供平台搭建 生态 工程 总包 施耐德、西门子等 …… …… 软件系统集成 商 首创系、和达科技、武汉中地、 青岛积成电子等