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一、項目背景

目前，火力發(fā)電依舊是中國的主要發(fā)電形式，占中國總發(fā)電量70%以上，而中國每年消費的35億多噸煤炭中有近半數(shù)用于火力發(fā)電行業(yè)。目前我國火電機組的運行控制方面仍然嚴重依賴運行人員操作經(jīng)驗，系統(tǒng)僅能達到半自動化的調整，存在巨大的控制優(yōu)化空間。

對此，京東集團以大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等時代前沿技術為基礎，建立并發(fā)展起核心的數(shù)字化風險管理能力、用戶運營能力、產(chǎn)業(yè)理解能力和B2B2C模式的企業(yè)服務能力。依托京東在人工智能及大數(shù)據(jù)方面豐富的技術能力與儲備，創(chuàng)新性地提出了基于AI技術的火電機組的控制方法，打造了“AI+火力發(fā)電”鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，開創(chuàng)了AI技術在電廠鍋爐領域應用的先例。

二、項目實施

1.總體實施思路與架構

火力發(fā)電機組系統(tǒng)高度復雜，內部反應復雜多變，運行調整可控變量眾多。如何使用人工智能算法動態(tài)的去優(yōu)化各種閥門調控、送水、送風，是一個世界性的難題。京東依托其在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能及大數(shù)據(jù)能力，針對火電機組燃燒優(yōu)化的需要和傳統(tǒng)建模優(yōu)化方法的不足，由專業(yè)的AI團隊研發(fā)基于深度強化學習的火力發(fā)電鍋爐燃燒優(yōu)化模型，將火電鍋爐的燃燒物理過程結構化建模嵌入到AI模型中，利用海量的鍋爐真實運行歷史數(shù)據(jù)及AI技術優(yōu)化提升電廠的智能化運行水平。

2.應用場景與技術方案

通過挖掘電廠海量歷史運行數(shù)據(jù)基于深度學習的火電燃燒模擬器和基于深度強化學習的火力發(fā)電優(yōu)化模型，將燃燒物理過程結構化建模嵌入到AI模型中，解決了復雜帶安全約束系統(tǒng)中高維連續(xù)控制變量優(yōu)化的難題。此優(yōu)化模型已完成產(chǎn)品化設計，可通過直觀的交互式界面，對操作人員提供各個控制參數(shù)的優(yōu)化指導意見，輔助提升燃燒效率。整個系統(tǒng)針對火電機組的磨煤制粉系統(tǒng)及鍋爐燃燒、風煙、水汽系統(tǒng)進行全局性優(yōu)化，算法框架分為三個主要部分：

（1）磨煤機控制優(yōu)化，對磨煤制粉系統(tǒng)進行從給煤量到閥門控制進行精準調控；

（2）鍋爐燃燒過程建模，構建燃燒系統(tǒng)仿真模擬器；

（3）基于深度強化學習的鍋爐燃燒控制優(yōu)化，在滿足安全約束的同時，對鍋爐燃燒控制策略進行尋優(yōu)。

三、實施效果

鍋爐燃燒優(yōu)化控制指導系統(tǒng)已在國電南寧電廠、國電廊坊電廠等電廠成功落地，實現(xiàn)鍋爐熱效率提升0.5%以上。按效率提升量測算，60萬千瓦鍋爐提升0.5%的燃燒效率，可協(xié)助電廠減少度電1.5g煤耗，可每年可節(jié)省價值288萬元的煤炭。目前，京東AI火力發(fā)電能源優(yōu)化技術已有十篇專利局受理專利，并獲得五項軟件著作權。此外，該技術榮獲2018年中國人工智能峰會（CAIS 2018）創(chuàng)新獎并入選機器之星2019年三十大最佳AI應用案例。與此同時，該火力發(fā)電AI優(yōu)化控制指導系統(tǒng)憑借其為低碳城市帶來的巨大減排潛力，引起社會的廣泛關注，先后獲得人民網(wǎng)、中國經(jīng)濟網(wǎng)、金融時報、中國青年報等十多家媒體報道。目前，京東集團面向全國2000多家電廠推廣AI火力發(fā)電優(yōu)化技術，預計每年可為國家節(jié)省630萬噸、價值50億元的煤炭，幫助減少160-210萬噸二氧化碳排放，節(jié)約15億元的環(huán)境污染治理成本，為我國電力行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益。