王国法院士建立煤炭智能柔性开发供给体系模型与技术架构

  我国在推进高质量发展进程中,受产业调整和能源转型等影响,煤炭市场波动异常剧烈,亟需建立以煤矿智能化为支撑的煤炭智能柔性生产和供给体系,充分发挥煤炭为能源安全兜底、为国家安全兜底的保障作用。

  

  近日,王国法院士团队在剖析提升煤炭高质量稳定供给能力存在的主要问题后,提出了煤炭智能柔性开发供给技术体系与建设思路,建立了煤炭智能柔性开发供给响应模型,提出了煤炭智能柔性开发供给运行模式。相关研究成果以《煤炭智能柔性开发供给体系模型与技术架构》为题(点击“阅读原文”下载全文)发表于《煤炭科学技术》2021年第12期。

  

  我国煤炭资源开发供给的不均衡和需求变化的不确定给能源安全稳定供给带来巨大挑战,主要表现在:煤炭生产区域不均衡加剧了煤炭供需的区域性失衡局面;煤炭需求季节性波动和时段性紧张局面加剧;煤炭对能源调峰作用的重要性逐年凸显,增强了构建煤炭智能柔性供给体系的迫切性与重要意义。

  

  研究定义煤炭智能柔性开发供给体系为:将新一代信息技术与煤炭开发、运输、仓储、需求预测等进行深度融合,建立以数字化为基础、智能化赋能的多层次网状煤炭开发供应链,实现对煤炭需求的超前精准预测,并基于预测结果对煤炭生产、运输、仓储等进行自动智能优化调节,实现煤炭资源安全、高效、稳定、柔性供给。

  

  

  

  煤炭智能柔性开发供给体系以煤矿生产系统柔性和运输柔性为核心,以煤炭开发供给柔性度为基础,以物联网、大数据、区块链等新一代信息技术为代表的支撑技术和以横向集成、纵向扩展等使能技术为支撑,实现煤炭供给的智能柔性生产、安全稳定供给、动态供需平衡目标。

  

  

  

  煤炭智能柔性开发供给支撑技术主要包括生产端支撑技术、运输端支撑技术、消费端支撑技术及基础平台支撑技术。

  

  1)生产端支撑技术。智能化柔性煤矿是煤炭智能柔性开发供给体系的关键,建设智能化柔性煤矿仍需深入开展井下海量多源异构数据融合分析、复杂环境与开采系统耦合机理、重大危险源致灾机理与智能预测预警等基础理论研究,并对井下智能地质探测仪器、高可靠性智能采掘装备、井下防爆作业重载机器人等短板技术进行攻关,解决制约复杂条件煤矿智能化发展的理论与技术短板;加大对高端综采综掘智能化装备、智能化无人值守运输提升装备、重大灾害应急救援智能装备和煤矿机器人等重大装备的研发和应用,为煤矿智能化建设提供高可靠性的先进装备保障;建设安全、共享、高效的全国煤矿大数据中心,开发煤矿多源异构数据的深度融合处理与高效利用技术、煤矿系统装备云端运维的远程专业化分析处理等增值服务,形成煤矿全时空多源信息实时感知,安全风险双重预防闭环管控,生产运营全流程人-机-环-管数字互联高效协同,智能决策自动化运行的能力和高质量运行新模式。

  

  2)运输端支撑技术。构建煤炭智能物流运输体系需要从煤炭企业自营铁路建设、公路运输建设、港口建设等多个方面入手,共同推动煤炭物流运输数字化、网络化和智能化水平提升,形成高效的煤炭物流运输系统。煤炭企业自营铁路需建设机车车载数据传输系统、车辆调度和导航系统、铁轨故障预警系统等;铁路运输专线要加快5G、物联网、自动驾驶技术的研发推广应用,大力提高列车安全、稳定和智能化调度运行水平;构建覆盖全国的煤炭运输地理信息平台和感知网络,推进铁路、公路、水路运输数字化展现。深度挖掘5G、物联网、大数据、区块链等技术在煤炭物流体系的运用潜力,研究基于区块链架构的“供应链-物流链”双链融合技术、基于大数据分析的智能化物流运营管理新模式,整合煤矿、铁路、公路、水路和港口信息资源,提高煤炭物流应急、调度、决策、监控分析和管控能力。

  

  3)消费端支撑技术。将电厂、化工、钢铁、建材等重点耗煤用户纳入监控体系,基于区块链技术的分布式采集存储及去中心化的思想,建设国家级煤炭消费智能监测系统,制定信息采集与传输、存储、共享与交换、服务等相关标准,保证煤炭的产-运-储-销-用数据全生命周期管理与多源异构数据的深度融合及高效利用,基于重点用煤行业、企业、区域的煤炭消费大数据,建立煤炭消费预报、预警技术体系,为煤炭产-运-储-销-用全链条柔性供给提供信息和决策支持。

  

  4)基础平台支撑技术。构建全国煤炭供需监测预警平台(中心),涵盖生产端、运输端、销售端、用户以及物流服务商、银行保险金融机构等各环节,将现有的煤炭行业和区域级交易统一纳入其中;基于新一代信息技术实现对煤炭的存量信息、消耗量信息、交易信息等全面及时可靠采集,对煤炭的实时交易信息进行监管;基于区块链技术实现煤炭交易的透明化、公平化,提高市场对煤炭供需的引导水平。研究广覆盖的多样用能精准监控技术,基于AI数据驱动模式的用能负荷精准预测,借助5G低时延、广覆盖的特性,结合人工智能技术的强感知、挖掘、预测能力,在获取海量用户数据基础上对能源、煤炭消费情况做出精准预测,实现煤炭流动展示、煤炭生产消费战略推演模拟等,建立煤炭供需科学决策体系。

  

  煤炭智能柔性开发供给体系运行主要包括4个方面:①进行智能化煤矿可柔性调节科学增产潜能评估和备案;② 建设“煤矿-集团-省级-国家级”煤矿生产和交易智能化平台,进行安全生产、 高效产能精准分析及预测,实现供需信息共享;③建立生产、销售、运输和消费监测分析服务机构与机制,确定合理的供应链柔性度;④强化政府指导调节和政策激励机制。

  

  

  

  这项研究得到了国家自然科学基金、中国煤炭科工集团科技创新创业专项资金的资金支持。

  

  引用格式:王国法,赵路正,庞义辉,等.煤炭智能柔性开发供给体系模型与技术架构[J].煤炭科学技术,2021,49(12):1-10.

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