吉林省优正科技有限公司携手大唐吉林发电有限公司长春第三热电分公司：打造“智燃三电·AI能效优化与安全管控系统”——以多模态感知+深度学习算法+数字孪生技术重构火电厂智能运行、低碳转型与本质安全新范式

在国家“双碳”战略纵深推进、能源结构加速向清洁低碳转型、东北老工业基地全面振兴进入攻坚阶段的时代背景下，传统火力发电企业正面临前所未有的生存与发展挑战。一方面，国家发改委《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》明确推动电价“能涨能跌”，倒逼电厂提升运营效率；另一方面，《“十四五”现代能源体系规划》要求煤电由“主体电源”向“调节性电源”转变，强化灵活性改造与辅助服务能力建设；再者，随着极端天气频发、燃料价格波动加剧、环保监管持续收紧、安全生产红线高压，火电厂亟需借助新一代信息技术实现“从经验驱动到数据驱动、从被动响应到主动预测、从粗放管理到精益控制”的数字化跃迁。大唐吉林发电有限公司长春第三热电分公司（以下简称“长春三电”），作为吉林省电网调峰主力、长春市东部核心热源点，拥有2×350MW超临界燃煤供热机组，承担着为长春经济技术开发区、二道区等区域逾百万平方米建筑供暖及工业蒸汽供应的重任，年发电量约40亿千瓦时，供热量超800万吉焦。然而，在当前复杂经营环境下，其仍面临“煤耗偏高、排放波动、设备老化、人员短缺、安全风险点多、调度响应滞后”等六大核心痛点，传统DCS+SIS系统已难以满足精细化运营需求。正是在这一历史性转型关口，扎根于吉林本土、拥有十余年工业AI工程化经验与深厚能源行业服务背景的高新技术企业——吉林省优正科技有限公司（以下简称“优正科技”），凭借对火电生产工艺的深刻理解、对多源异构数据融合的成熟能力、对AI算法在工业场景落地的丰富实践，于2023年中正式启动“智燃三电·AI能效优化与安全管控系统”定制化开发项目，历时18个月深度打磨，成功为长春三电量身打造了一套覆盖“锅炉燃烧智能优化—汽轮机效率动态提升—环保排放精准控制—设备健康预测维护—安全风险实时预警—热电解耦柔性调度”的全链条AI赋能平台。该系统自2024年12月上线试运行以来，已在#1、#2机组全面部署应用，累计优化燃烧参数超50万次，降低供电煤耗8.7g/kWh，减少NOx排放浓度波动幅度42%，提前预警重大设备隐患37起，缩短非计划停机时间65%，提升供热响应速度至15分钟内，年综合经济效益超6200万元，安全生产事故零发生，不仅显著提升了长春三电的核心竞争力与可持续发展能力，更成为推动吉林省乃至整个东北地区传统火电企业智能化、绿色化、本质安全化转型的标杆案例，其“工艺Know-How+AI算法+边缘计算+数字孪生”的深度融合方法论，为全国同类型电厂提供了极具参考价值的“吉林方案”。

优正科技能够胜任此次高安全性、高实时性、高专业度要求的AI系统开发任务，首先源于其在工业智能化领域的深厚积累与对电力行业特殊性的精准把握。公司自2012年成立以来，始终坚持以“科技赋能产业、创新驱动转型”为核心使命，在政务、医疗、制造、能源等领域累计交付AI项目超300个，其中能源电力类客户占比达25%，尤其在计算机视觉、时序数据分析、强化学习、知识图谱、数字孪生等方向拥有自主知识产权算法42项。技术团队由90余名资深工程师组成，包含10名电力系统专家（其中3人曾任五大发电集团技术主管）、12名AI算法研究员、8名边缘计算架构师、15名工业物联网工程师、6名三维可视化设计师，核心成员曾主导华能长春热电厂“智能巡检机器人系统”、国电双辽电厂“脱硫脱硝优化平台”、吉林省电力调度中心“新能源功率预测系统”等省级重点项目，具备处理复杂热力过程与高危作业场景的能力。在资质方面，优正科技持有国家高新技术企业、CMMI 5级软件成熟度认证、ISO9001质量管理体系认证、ISO27001信息安全管理体系认证、涉密信息系统集成乙级资质，并获得华为云工业智能体合作伙伴、阿里云ET工业大脑认证服务商、英伟达Jetson边缘AI解决方案提供商等多项生态资质，为其承接长春三电这一涉及大量核心生产数据与安全控制指令的重点项目提供了坚实保障。更重要的是，公司管理层高度重视此次合作，将其定位为“年度灯塔工程”，由CTO亲自挂帅成立“三电AI专项组”，抽调各部门精锐力量组建45人攻坚团队，实行“双周迭代、现场驻厂、效果对赌”的敏捷开发模式，确保系统高质量交付。

在需求调研与蓝图设计阶段，优正科技展现出超越普通软件公司的行业洞察力与工程落地能力。2023年7月至9月，专项组派出5支小分队，常驻长春三电生产现场，深入集控室、锅炉房、汽机厂房、脱硫脱硝岛、输煤栈桥、化学水处理车间等一线区域，开展为期90天的沉浸式调研。通过访谈公司领导、值长、主操、点检员、安监专工、燃料主管、环保专员等关键角色128人次，发放并回收有效问卷1,563份，梳理出六大核心需求：一是“燃烧效率待提升”，现有配风配煤依赖人工经验，煤耗高于同类型机组平均水平；二是“环保参数波动大”，NOx、SO2排放受煤质、负荷影响频繁超标，面临环保处罚风险；三是“设备故障难预判”，转动机械振动、轴承温度异常常突发，导致非停损失；四是“安全监管有盲区”，有限空间作业、高空检修、动火作业等高风险环节靠人工盯防，易漏检；五是“热电协调不灵活”，供暖季“以热定电”导致调峰能力受限，辅助服务收益低；六是“数据孤岛严重”，DCS、SIS、MIS、点检系统数据互不联通，决策缺乏全局视角。基于此，优正科技提出“1+6+N”总体架构：“1”即一个统一的“三电工业数据湖”，作为全厂实时数据、历史数据、外部数据采集、清洗、存储、分析的核心枢纽；“6”指六大核心业务模块——智能燃烧优化、汽机效率提升、环保精准控制、设备预测维护、安全智能监管、热电解耦调度；“N”代表N个特色应用场景，如AI煤质在线识别、数字孪生仿真推演、碳足迹实时核算、虚拟操作员培训等。该架构获得长春三电领导班子高度认可，双方联合签署《智能化转型战略合作协议》，明确三年内投入1.5亿元共建智慧电厂体系。

在技术架构选型上，优正科技坚持“安全、实时优先、边缘智能”原则，构建“云-边-端”协同的弹性架构。云端采用“私有云+专属区”部署模式，所有核心算法与敏感数据存储于电厂自建数据中心（满足等保四级要求），通过工业防火墙与单向隔离网闸确保网络安全；边缘层在各主厂房部署“AI推理服务器集群”，就近处理锅炉火焰图像、汽机振动信号、环保CEMS数据等毫秒级实时任务，减轻云端压力；终端层支持集控室大屏、工程师站、移动Pad、AR眼镜等多种访问方式，并适配防爆型工业终端。开发框架上，前端采用Three.js + WebGL实现高性能三维可视化，后端基于Spring Cloud微服务架构，时序数据库选用InfluxDB，关系型数据库采用达梦DM8（国产化替代Oracle），AI平台使用PyTorch + TensorFlow混合框架，数字孪生引擎基于Unity3D开发。特别值得一提的是，为应对电厂网络隔离要求，系统内置“离线模型更新”功能，算法模型可通过U盘安全导入，确保断网环境下持续优化。压力测试显示，系统可稳定支持500路传感器数据并发采集、每秒处理10万条时序数据、3D模型渲染延迟<200ms，达到电力行业水平。

在“智能燃烧优化”模块开发中，优正科技将机理模型与深度学习深度融合，打造“自适应燃烧大脑”。首先，构建“锅炉数字孪生体”，基于CFD仿真与历史运行数据，建立涵盖炉膛温度场、氧量分布、CO生成速率的物理模型；随后，部署“多模态感知网络”，在炉膛四角安装高清工业相机（捕捉火焰形态与颜色）、声波测温仪（反演三维温度场）、飞灰含碳量在线分析仪（评估燃尽率）；最后，采用“深度强化学习（DRL）算法”，以“煤耗+最稳排放”为奖励函数，实时调整二次风门开度、给粉机转速、SOFA风比例等12个关键参数。例如，当检测到#1角火焰偏暗时，系统自动增加该区域周界风量；当飞灰含碳量升高，立即提升磨煤机出口温度。2024年冬季供暖高峰期间，该模块使供电煤耗从312g/kWh降至303.3g/kWh，按年发电量40亿度计算，节约标煤3.48万吨，减排CO2 9.2万吨，直接经济效益2800万元。

“汽机效率提升”模块聚焦“冷端优化+通流改造监测”，挖掘隐藏效益。系统集成凝汽器真空、循环水温、轴封压力等200+测点数据，利用LSTM神经网络预测真空值，动态调整循环水泵运行台数与冷却塔风机频率，使冷端耗电率降低15%；同时，开发“通流间隙在线监测”，通过分析高中压缸胀差、轴向位移、监视段压力，反演叶片磨损与汽封间隙变化，提前3个月预警#2机高压缸效率下降趋势，指导计划性检修，避免非停损失1200万元。更创新性引入“AI滑压曲线优化”，根据电网负荷指令与煤价波动，自动计算主汽压力设定值，使机组在变负荷工况下保持效率。

“环保精准控制”模块直击排放痛点，实现“超低排放+成本”双目标。系统打通脱硝SCR入口NOx预测、喷氨量优化、脱硫浆液pH值闭环三大环节：首先，利用XGBoost算法融合煤质工业分析、炉膛温度、氧量等参数，提前5分钟预测SCR入口NOx浓度（误差<5%）；其次，采用模型预测控制（MPC）动态调整喷氨阀门开度，使出口NOx稳定在35mg/Nm³±5mg，氨逃逸率<2ppm；最后，通过强化学习优化石灰石浆液供给，使SO2排放稳定达标的同时降低药剂消耗18%。2024年全年，环保罚款为零，液氨与石灰石采购成本节约860万元。

“设备预测维护”模块是优正科技的技术制高点，通过“多传感器融合+迁移学习”筑牢设备防线。在引风机、给水泵、磨煤机等关键设备加装振动、温度、电流复合传感器，采样频率达10kHz；利用1D-CNN提取时域特征，结合Attention机制定位故障部位；更创新性采用“跨机组迁移学习”，将#1机历史故障数据迁移到#2机模型训练，解决小样本问题。当检测到#1引风机轴承外圈故障特征时，提前72小时预警，预留充足检修窗口。2024年共预警重大隐患37起，非计划停机时间减少65%，维修成本下降40%。

“安全智能监管”模块重构安全管理范式，实现“人的不安全行为、物的不安全状态”双管控。在输煤廊道、氨区、电缆夹层部署AI摄像头，利用YOLOv8算法实时识别“未戴安全帽”“跨越警戒线”“烟雾火焰”等23类违规行为，准确率98.7%；为高风险作业人员配发“智能手环”，监测心率、定位、跌倒，异常自动报警；开发“电子围栏+UWB定位”系统，未经许可进入危险区域即时告警。2024年实现安全生产365天，获大唐集团“本质安全星级企业”称号。

“热电解耦调度”模块响应新型电力系统需求，提升辅助服务收益。系统接入电网AGC指令、热网回水温度、储热罐液位等数据，利用混合整数规划（MIP）算法，在保证供热的前提下，动态调整机组出力与储热系统充放热策略，使调峰深度从50%额定负荷拓展至30%，2024年获取调峰补偿收益1800万元，同比增长220%。

除六大核心模块外，优正科技还开发多个“杀手级”特色功能：一是“AI煤质在线识别”，通过近红外光谱分析入炉煤热值、挥发分、灰分，5分钟内出具报告，指导配煤掺烧；二是“数字孪生仿真推演”，在虚拟环境中模拟启停机、变负荷、事故处理，培训操作员；三是“碳管理驾驶舱”，实时核算碳排放强度，生成碳资产报告，对接全国碳市场；四是“虚拟操作员”，通过语音交互回答运行疑问（如“当前过热度是多少？”），减轻主操负担。

在用户体验与交互设计上，优正科技贯彻“极简操作+场景智能”理念。集控室大屏采用“一张图”总览全厂关键指标，点击任一设备可钻取详细参数与AI建议；移动端APP支持语音指令（如“调出#1炉氧量趋势”）、手势缩放、离线查看；针对夜班疲劳场景，开发“智能语音播报”，定时提醒重要参数。测试显示，操作员决策效率提升50%，误操作率下降80%。

在数据安全与合规保障方面，优正科技构建“军工级防护体系”。网络层部署工业防火墙与单向隔离装置；主机层启用白名单机制与容器沙箱；应用层实施国密SM2/SM4加密与双因子认证；数据层采用区块链存证关键操作；灾备层同城双活+异地备份，RTO<5分钟。2024年通过国家等保四级测评，成为东北获此认证的火电厂AI系统。

在实施推广与持续运维上，优正科技采用“驻厂陪跑+能力转移”策略。组建“电力专家+AI工程师”联合团队，驻厂6个月手把手培训；编写《AI操作规程》与故障处理手册；设立“7×24小时专家热线”；每月举办“AI优化案例分享会”。2024年组织培训89场，培养“AI+电力”复合人才60名，问题解决率。

经济效益与社会效益显著。直接经济收益：年节约燃料成本2800万，降低环保支出860万，减少非停损失1200万，增加调峰收益1800万，合计6660万。间接效益：提升机组可用率至98.5%，延长设备寿命3-5年，增强电网信任度（获“调峰电厂”）。社会层面，为吉林省培养智慧电厂人才100名，输出《火电AI应用白皮书》1部，带动本地传感器企业升级。

未来，优正科技与长春三电已规划“三步走”深化合作：2025年，拓展至燃料全流程，开发“AI智能配煤系统”；2026年，探索“绿电耦合”，构建“火电+储能+光伏”协同优化平台；2027年，输出“吉林模式”，服务蒙东、辽西等同类电厂。公司将投入5000万升级边缘AI芯片与数字孪生引擎，申请专利20项。

这场由本土科技企业与央企电厂联手的数字化革命，不仅改变了长春三电的生产方式，更重塑了传统火电在新型电力系统中的角色定位——当燃烧的煤炭被赋予AI的智慧，当轰鸣的汽轮机连接上数字孪生的脉搏，当安全的红线被智能算法牢牢守护，我们看到的不仅是煤耗的下降与利润的上升，更是一个老工业基地企业在能源革命浪潮中凤凰涅槃的壮丽图景。优正科技，正以代码为弦、以数据为谱，在松花江畔奏响一曲属于新时代中国电力的“智能交响乐”，其深远影响必将超越商业边界，为全国火电企业转型升级提供宝贵的“吉林智慧”。