西门子中国执行副总裁:数字化手段让电厂学会自主“思考”

“从油气到发电、输配电再到相关服务业务和新能源,将这几块业务整合并作为能源公司上市,意义在于打通了能源产业链,实现能源整体转型的能力随之提高。”德国老牌工业巨头西门子公司(Siemens)宣布剥离其历史悠久的油气与电力集团(Gas and Power,GP)两个多月之后,西门子(中国)有限公司执行副总裁、西门子大中华区油气与电力集团总经理姚振国向澎湃新闻详述个中考量时说道。

西门子的油气与电力集团由石油和天然气、常规发电、输电和相关服务业务组成,拥有150多年历史。今年5月,西门子宣布GP集团将被分拆上市,同时向后者转让全球排名前三的风机制造商西门子歌美飒可再生能源公司的多数股权,由此缔造出一家业务规模达300亿欧元、覆盖石油天然气全产业链解决方案、常规发电与可再生能源发电、高中低压输配电及相关发电服务的能源公司。

外界认为,剥离分拆举动与其能源业务持续疲软有关。姚振国表示,目前西门子的运营模式是希望按照行业特点发展业务,例如已剥离上市的医疗板块。能源行业涉及面广,单一、分散的能源业务已很难带动能源整体转型,打通和剥离既符合市场上大型能源集团客户的现实需求,也有助于提高运营效果。

数字化贯穿新GP集团的发电、油气、输配电、新能源业务。近日,西门子中国油气与电力MindSphere应用中心落户苏州。该应用中心将汇集算法专家、行业专家、软件开发等人员,通过利用西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere开发能源领域的数字化应用,以数字化盘活能源资产。

数字化手段在电厂“疾病”爆发前扼杀“病菌”

姚振国认为,以数字化手段优化资产性能、降低成本,通过挖掘和利用发电设备每天产生的海量数据,从中习得规律形成设备“病历本”以作出最佳决策,已成为电力行业的新课题。

应用类似“诊断”原理的案例遍布甚广。在瑞典,在西门子软件帮助下,海上风机能自我学习,自动分析风速、风向等数据,调节设置,实现风力的最大利用。而在瑞士日内瓦地下100米深处,科学家正利用大型强子对撞机,模拟137亿年前的宇宙大爆炸,希望破解宇宙诞生之谜。西门子软件分析对撞机的海量数据,提前预警元器件故障。

早在近20年前,西门子的发电设备就自带远程诊断功能,客户可自行决定是否打开该功能。若远程诊断功能被启用,西门子分析团队根据设备运行数据制定主动预防性维护措施,尽可能防止或减少非计划停机时间。

基于开放的工业物联网平台MindSphere的设备分析诊断功能,与传统的远程诊断中心有何区别?

Vinod Philip解释道,一方面是更便于进行机组群管理,通过数字化可将历史上所有机组群的故障出现频率和事故分析原因组建出一套数据库,形成“病历本”,提前预警以提高设备的运行效率和可用性;另一方面是物联网及人工智能算法的加入使得西门子可基于数据提供更多运行建议,比如多种电源的起停协调;与传统意义上的西门子为客户提供单向诊断服务相比,MindSphere作为公有云开放平台,用户可自行开发应用上传至该平台,也可以使用MindShpere私有云方案部署成熟的西门子垂直行业的数字化解决方案,例如预测性维护、性能优化等。

据介绍,基于西门子以往客户经验估算,燃煤电厂在部署数字化方案后,非计划停机时间可减少7%,非计划减负荷运转可降低8%,运维人力成本可下降达20%;对于中小型燃机电厂来说,非计划停机时间可减少13%,非计划减负荷运转可降低16%,运维人力成本可下降达33%。

同时拥有水电、火电、核电和新能源资产的综合能源企业国家电力投资集团有限公司已成为电厂数字化的探路者。目前,国家电投河南远程诊断中心连接监视国家电投旗下的20台发电机组,装机容量突破1000万千瓦。非计划停机给电厂带来的损失巨大。据国家电投河南远程诊断中心专家吕宏彪介绍,一次非计划停机对电厂来说损失高达几十万上百万。

上述每台机组都有成千上万个运行参数由传感器实时采集,如机组的负荷、水泵的电流等,并传输至远程诊断中心的集中数据库。经过特训的智能模型如同“大脑”一般机敏,能自动分析这些海量数据,一旦发现异常,便会立即预警。技术专家根据预警的优先级,利用西门子SPPA-M3000电厂生产管理平台,对设备进行诊断,并在平台中进行诊断报告的编写、查询和发布等。

除了帮助电厂更灵活安排维护周期、优化电厂资产之外,对中国市场来说,数字化电厂还有另一项功能。“比如,将来如果中国开放电力竞价上网,西门子服务专家还能结合电厂运行状态、电网数据等,帮助电厂决定最佳的竞标电价,使其经济收益最大化。”西门子(中国)有限公司油气与电力集团数字化业务负责人汤禹成博士说道。

整合、分拆能源资产是适应能源转型趋势的需要

近年来,多元化经营的大型集团正在褪去其时代魅力,剥离和拆分业务成为巨头们提高决策灵活度、抗衡风险的共同选择。

去年宣布“公司愿景2020+”计划、调整内部组织架构时,西门子股份公司总裁兼首席执行官凯飒(Joe Kaeser)曾表示,真正能够存续发展的并不是规模最大的公司,而是那些适应能力最强的公司。“在过去,项目业务、产品、软件和服务企业具有各自不同的需求,但仍可以实现集中和有效管理。现在,这一时代已经过去了。”

在上述战略调整中,西门子决定下设三大“集团运营公司”:油气与电力、智能基础设施和数字化工业,以及三大“战略公司”:西门子医疗、西门子歌美飒和西门子阿尔斯通。但该计划在今年内已两度出现变数:2月,与法国交通运输巨头阿尔斯通合并交通业务的计划因欧盟委员会否决而告终。三个月后,西门子宣布剥离能源资产。

西门子股份公司油气与电力集团火力发电服务业务首席执行官Vinod Philip接受采访时称,GP剥离不会影响数字化战略,因为能源市场的数字化(digitalization)、去碳化(decarbonization)和分布式(decentralization)需求仍未改变。西门子将借助其专业的金融服务、公司强有力的区域销售网络,及其强大的品牌授权许可等有利条件继续支持新公司的发展。

姚振国解释称,能源业务的运营周期与工业软件不同,决定了两者的运营模式也不一样。这是西门子剥离出能源专业化公司的原因之一。另一方面,全球能源转型呈现出电气化趋势,将一次能源、二次能源及储能业务打包,有利于提高能效,增强企业应对能源转型的能力。“中国的大型能源集团也越来越意识到打通产业链的需求。比如五大发电集团兼具多种发电方式,但运营效率仍有待提高。我们已与多家能源集团签订了能源转型、提高能效的战略协议。”

西门子自身也正在探索多能互补以提高能效的出路,为其能源业务注入新的活力。其中之一是以氢能串联起能源上下游产业链:在上游,西门子提供适合光伏和风能等可再生能源的发电和输配电设备及解决方案;在中游,提供高效电解水制氢的核心技术。在下游,由其提供适用于工业等领域的氢能应用设备,如可以使用氢气或氢气—天然气混合燃料的燃气轮机等。

2018年,利用上述工艺流程的全球首个兆瓦级别电解水制氢工厂已在德国实现盈利:工业园区内风机产生的电一部分被直接送入电网,另一部分则用于电解水制氢。得到氢气一部分注入当地输气管网,和管道内的天然气混合供用户使用,一部分会被运送至周边化工企业,还有一部分则会供给当地加氢站供氢燃料电池公交车等车辆使用。