★中控技術股份有限公司張倩媛，王愷洲，靳允立，田利軍

1　背景

在“雙碳”戰略持續推進背景下，煤化工作為高能耗、高碳排行業，正面臨能源結構重構與綠色轉型的雙重壓力。大唐多倫煤化工作為中國大唐集團投資建設的第一個大型煤化工企業，錨定集團“高端化、多元化、低碳化”發展方向，積極探索煤化工“低碳”轉型路徑，通過化石能源的綠電替代，重構煤化工的能源基礎，加速綠色低碳轉型。

然而，在綠電替代的推進過程中，風光發電的波動性、不穩定性和間歇性與煤化工生產連續穩定性用能要求之間存在矛盾。為了解決這一難題，中控技術充分發揮在工業AI技術和多能源調度領域的技術優勢，通過構建多能源互補調度一體化能源管控平臺，助力大唐多倫煤化工燃煤自備電廠與綠電的完全耦合供電，保證煤化工復雜多變工況下的安全、穩定、經濟用能。

中控技術以“AI+低碳”為核心理念，基于自研時間序列大模型TPT（Time-series Pre-trained Transformer），通過數據驅動結合機理模型，整合燃煤熱電機組、可再生能源發電、儲能系統及下游煤化工產業，平衡化工區復雜多變工況下的熱、電負荷需求，全面打通源-網-荷-儲各環節，構建了感知-預測-調控一體化能源管控體系。

2　案例實施與應用

本項目中，中控技術自主研發的時間序列大模型TPT（Time-series Pre-trained Transformer）成為整個系統的智慧中樞。這一基于生成式AI與工業數據訓練的大模型，通過統一的工業建模實現跨工況智能預測與自主優化，并將能源系統在生產運行、工藝、設備及質量等環節產生的多源數據予以融合，構建出一個智能化的多能源互補調度一體化能源管控平臺，其核心機制為“預測-優化-控制”三級聯動。

2.1　精準預測

通過建立多時間尺度的優化調度模型，系統動態制定發電計劃與調控策略，實現多能源負荷的快速跟蹤與協同響應，全面提升企業調度能力與系統運行效率。

2.2　動態優化

通過多目標優化模型與多時間尺度AI預測模型，深度挖掘風電波動規律和生產負荷時序特性，實時優化動態更新風力發電出力、電網下電功率、熱電裝置負荷分配、儲能裝置充放電功率的長期調度曲線與閉環控制指令。

2.3　模型驅動

基于大量工業時序數據，通過“AI+機理”建模方法，精準構建鍋爐與汽輪機能效模型，優化熱電裝置多臺鍋爐間、多臺汽輪機間的負荷分配方案，進一步提升了熱電系統的整體能效與響應靈活性。

2.4　可視化與人機交互

平臺具備完整的調度計劃視圖與實時控制界面，實現從數據預測、優化策略到指令下發的全過程可視化與可控管理。

圖1多能源互補調度系統調度計劃界面

圖2多能源互補調度系統實時控制界面

3   技術創新與難點突破

項目針對煤化工“高負荷、強耦合、快響應”的運行特性，在系統架構、AI建模與工程落地方面實現多項創新，構建了可復制、可推廣的融合調度平臺體系。

3.1　核心技術創新

（1）“AI+機理”融合建模：首次將中控時序大模型TPT應用于多能源協同調度場景，將AI與鍋爐、汽輪機等設備系統機理模型融合。

（2）跨系統統一建模：支持跨時間尺度、多變量建模，適應MTP、甲醇、空分等工況頻繁切換與系統非穩態波動，保障復雜場景下調度策略的魯棒性與泛化能力。

（3）滾動優化與多目標協同控制：調度引擎融合電價、棄電成本、設備效率等多元運行指標，構建熱負荷、電負荷、儲能狀態的聯合調度優化模型，實現經濟性與新能源消納能力的協同提升。

3.2　實施重點與系統架構

為實現上述核心技術功能，平臺圍繞五大核心功能模塊構建“源-網-荷-儲”多能協同調度體系：

（1）統一多能設備響應模型：實現鍋爐、汽輪機、儲能、電網等多類設備的精準動態建模；

（2）構建多目標調度函數：綜合考慮成本、能效、綠電利用等多維目標，提升調度決策科學性；

（3）部署分鐘級滾動優化機制：基于AI預測結果動態刷新調度指令，增強系統靈活性與實時性；

（4）集成多時間尺度預測模型：提升對負荷、風電等關鍵變量的預測前瞻性與精度；

（5）打通多協議接口與系統集成：兼容DCS、EMS、SCADA等異構系統，實現數據全面采集與閉環控制。

平臺整體具備“感知—預測—決策—執行”閉環能力，為煤化工構建智能能源中樞。

3.3　典型難點與解決路徑

風光波動與連續負荷矛盾：通過TPT多時間尺度風電預測，聯動儲能緩沖機制和熱電快速響應策略，實現綠電的柔性接入與負荷穩定供能；

設備響應慢與建模難：引入AI與物理模型協同方式，結合優化算法，提升響應速度與建模精度；

系統異構與通信復雜：搭建統一數據中臺，適配多種工業協議，支撐源-網-荷-儲系統集成；

AI策略執行安全性保障：設計軟約束、擾動抑制及人工兜底機制，確保控制策略落地安全穩定。

4　應用成效與效益分析

中控技術打造的多能源互補調度一體化能源管控平臺，成功實現綠電與大型煤化工發電系統的深度耦合，從安全、質量、低碳、效益四個維度，為大唐多倫煤化工燃煤電廠的高效運行與綠色轉型提供了有力支撐：

（1）運行成果突出，節能降碳成效顯著

項目投產后，系統實現了可再生能源與燃煤熱電系統的高效耦合與動態平衡。預計全年可替代燃煤發電量達4.97億千瓦時，可再生能源替代率達87.5%，相當于年節約標煤15.17萬噸，減少二氧化碳排放41.94萬噸，為企業實現節能降碳目標提供了堅實支撐。

（2）系統能力躍升，價值效益全面提升

項目從安全、質量、低碳、效益四個維度實現系統性躍升：

安全：多維數據融合與閉環控制，實現全流程動態監測與風險預警，綠電能源接入后的系統運行波動風險明顯降低；

質量：智能化調度策略保障廠區用能穩定性，提高生產過程控制的可靠性；

低碳：大幅提升清潔能源替代比例，優化傳統能源消耗結構，實現碳排放持續下降；

效益：燃煤電廠的綠電能源利用率、儲能設備使用壽命、發電系統的能效與響應靈活性均得到大幅提升，降低綜合能耗成本，顯著提升企業經濟效益。

5　案例意義與推廣價值

大唐內蒙古多倫煤化工綠電調度優化項目成功上線運行，成為國內首個大型燃煤熱電耦合新能源的多能源互補調度優化系統，標志著中控技術在多能源協同調度領域實現了關鍵性技術突破，成功實現了綠電與大型煤化工生產的深度耦合，為地方能源結構調整和“雙碳”目標落實提供了有力支撐。

當前，工業AI與綠色能源的深度融合正在重塑煤化工行業的基因序列，中控技術將持續優化升級“AI+低碳”多能源互補調度優化解決方案，讓傳統煤化工裝置裝上“AI大腦”，打通“源-網-荷-儲”綠色動脈，全面助力煤化工行業實現綠色化、數字化、智能化的高質量全面發展。

摘自《自動化博覽》2025年8月刊