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

���� 中国暖通智控行业白皮书 HVAC Intelligent Control Whitepaper 卷首语 潘云钢 中国建筑设计研究院有限公司 资深总工程师 从建筑的暖通空调系统诞生之日起，设备和系统的控制与管理就随之诞生了。我国的暖通空调系统，从人工手动控制与管理起 步至今，经历了：手动操作、强电启停连锁、气动控制系统、常规电子仪表控制、基于计算机的数字自动控制系统（DDC）应用等阶段。 依靠数据驱动来 分析。显然，在多环节、多参数作用下，对多维矩阵的求解，依靠传统的单值控制和单环反馈控制模式已经越来越不能适应新的 需求。暖通空调“自控”，面临重大需求的挑战。 从“自控”到“智控”，并不仅仅是一个名词上的变更，而是暖通空调系统控制领域从内涵到外延的又一次深刻的变革。要在满足 传统反馈控制的特点上，通过先进算法、数字孪生等技术，优化求解，才能实现各种控制需求。 AI技术的飞 自己头脑中设定的目标来进行，这也就是“智控”的主要含义。 尽管AI的数据与算力远远超过传统“自控系统”，但在AI深入应用的过程中，有一个值得重视的思想就是：AI的应用应与被控对 象的数理逻辑相结合。AI的感知层，更适合用于哪些目前我们还没有完全掌握规律的环节；AI算力的发挥，也应在已经被人们掌 握、且明确无误的数理逻辑基础上来进行。只有这样，我们才能做到事半功倍。 《中国暖通智控行业白皮书》系统的梳理了我

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

9%；其中，光伏发电1254万千瓦，风电274万千瓦，生物质发电192万千瓦，水电 345万千瓦。 4/26 项目背景-面临的问题 问题1 问题2 问题3 问题4 Ø2019年底，安徽 省可再生能源总装 机达到2065万， 在能源结构占比 27.9%，在光伏出 力最大的春秋季中 午全省最低负荷 2000万左右。 可再生能源装 机比重高 Ø2018年底，全省 风电总建设规模 246万，核准在建 246万，核准在建 或者未建的风电近 500万千瓦，其中 一半左右的风电集 中在皖北平原。 风电建设短时 过快 Ø皖北负荷小， 电网结构薄弱， 已建成煤电光伏 较多、电网输送 断面已经不足。 皖北电网薄弱 Ø春秋季中午时 段面临消纳问题， 而夏季和冬季局 部时段电力短时 供应不足。 电网消纳和电力 供应问题同在 5/26 6 /26 目录 Contents 设计方案 经济分析 前景分析及建议 04 01 项目背景 u 华润濉溪孙疃50MW风电场位于安徽省淮北市濉溪县，由华润电力控股有限 公司投资新建，风电场装机容量为50MW，并配套建设10MW/10MWh电化 学储能，是安徽省首个风电+储能项目。 设计方案 7/26 设计方案—总体方案 u 建设规模：设计容量为10MW/10 MWh，由5台2MW/2.0MWh 储能电 池单元和5台2.0MW 逆变升压一体装置 组成，还包括储能电站系统及相应的配

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。

3 发电量计算..................................................................................... 23 5 风电项目建设方案................................................................................ 23 5.1 工程概况 . 35 8.2.2 市调接入数据需求........................................................... 35 8.2.3 从 营销系统（含负控系统） 接入数据的需求........... 36 8.2.4 从电力中长期交易平台接入数据的需求....................... 36 8.2.5 数据采集方式.......... 一体化”，探索增量“风 光储一体 化”，严控增量“风光火（储）一体化”。推进多能互补，提升可再生能源消纳水 平。 当前，我国正处于能源绿色低碳化转型的关键时期。在能源转型过程中， 单一能源品种利用已经受到多方掣肘，在功能及多能互补集成优化作为一个 重要的抓手和突破口的今天，多能互补融合发展是能源绿色低碳转型的新方 向，也将成为“十四五”时期能源发展的重点。 通过风、光、水、火、储多能有效结合、发挥各类电源优势、取长补短、

3 发电量计算......................................................................................22 5 风电项目建设方案.................................................................................23 5.1 工程概况 ..34 8.2.2 市调接入数据需求............................................................34 8.2.3 从 营销系统（含负控系统） 接入数据的需求............35 8.2.4 从电力中长期交易平台接入数据的需求........................35 8.2.5 数据采集方式.......... 一体化”，探索增量“风 光储一体 化”，严控增量“风光火（储）一体化”。推进多能互补，提升可再生能源消纳水 平。 当前，我国正处于能源绿色低碳化转型的关键时期。在能源转型过程中， 单一能源品种利用已经受到多方掣肘，在功能及多能互补集成优化作为一个 重要的抓手和突破口的今天，多能互补融合发展是能源绿色低碳转型的新方 向，也将成为“十四五”时期能源发展的重点。 通过风、光、水、火、储多能有效结合、发挥各类电源优势、取长补短、

化新征程》的重要讲话，习近平提到：到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳 排放将比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森 林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方, 风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿 kW 以上。 2021 年 2 月，国务院印发《关于加强建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导 意见》提出，加快大容量储能技术研发推广；“十四五”规划纲要专栏 1.5%，考虑我国一次能源消费总量基 数庞大，风电、光伏等非化石能源所需新增利用规模巨大，新能源以及储能、氢能等 新型产业发展前景极为广阔。据全国新能源消纳监测预警中心数据显示，截至 2020 年 9 月底，中国风电、光伏并网装机均达到 2.2 亿 kW，合计为 4.4 亿 kW，距 2030 年 12 亿 kW 的累计太阳能、风电装机最低要求仍有逾近 7.5 亿 kW 的装机差额，如果以此 的装机差额，如果以此 数据按 10 年平均计算，即意味着风、光每年的新增装机将不低于 7500 万 kW。 xx 省 xx 市的太阳能、风能资源丰富，可利用土地资源广阔，光伏发电、风电 等新能源开发条件较好，具备建设风电、光伏、压缩空气储能、制氢等“绿色能源” xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 2

17 03 优先发电电源逐步入市，与煤电机组同场竞争，资产经营风险增加 ......................... 19 04 多年合约机制有望进一步完善，逐渐成为可再生项目主要风控手段之一 ................. 20 05 作为与现货市场衔接的必然手段，中长期分时段交易将进一步推广 ....................... 21 第三章 现货电力交易 . . . . 29 10 随着工商业用户全面入市、电网代理购电逐步退出，售电公司将迎来更大市场 ......... 29 11 售电公司“洗牌”持续，短期内发售一体企业优势维持，长期看风控和客户服务是核心竞 争力 ..................................................................................... 02 煤电继续发挥价格基石作用，未来电价将持续反映新能源占比的变化 03 优先发电电源逐步入市，与煤电机组同场竞争，资产经营风险增加 04 多年合约机制有望进一步完善，逐渐成为可再生项目主要风控手段之一 05 作为与现货市场衔接的必然手段，中长期分时段交易将进一步推广 现货市场 06 现货市场加速推进，预期十四五期间省级市场全面建成 07 现货市场限价将逐步放松，但其对中长期价格传导作用仍然受限

为应对清洁能源在空间及时间上的分布不均衡问题，未来的清 洁能源场站将升级为若干以灵活性为核心的源网荷储一体化项 目，虚拟电厂本地平衡后并入电网；风光水火多能互补一体化 项目打捆参与特高压外送。同时屋顶光伏、分散式风电等分布 式设施将碎片化资源充分转化并通过数字化智能化技术实现聚 合，为电源侧提供重要补充的同时提高能源系统的灵活性。 在产销一体化的模式下，清洁能源场站的涉网特性逐步向传统 能源靠拢，从而提升系统抗扰动能力，并通过与储能的充分配 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 储：多维调度，数创新态 未来储能设施将广泛存在于电力系统中各个环节。在发电侧， 储能设施作为调节资源为风、光等清洁能源平衡波动性，实现 2023 23.22 2022 7.16 2021 2.11 2023年中国储能市场新增装机（GW）分场景 中国储能市场新增装机规模（GW, 2021-2023） 火储调频 0.83% 风电配储 14.96% 光伏配储 21.43% 独立/共享储能 50.83% 其他 0.38% 台区及其他 1.57% 工商业储能 9.90% 其他 0.10% 电网侧 52.40% 用户侧