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國(guó)家能源集團(tuán)煤質(zhì)快速檢測(cè)研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域取得重大突破

新華網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2024-10-25 12:19:56

  10月24日上午10點(diǎn),在國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦,安裝于準(zhǔn)能選煤廠785商品煤膠帶機(jī)中部的煤質(zhì)快檢核心設(shè)備,正在對(duì)當(dāng)天裝車(chē)外運(yùn)的商品煤煤質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。僅兩分鐘后,涵蓋發(fā)熱量、水分、灰分、硫分等多項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息已傳輸?shù)降较掠斡妹簡(jiǎn)挝?,這套設(shè)備可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天10列裝車(chē)共計(jì)4.1萬(wàn)噸商品煤全部過(guò)檢,每車(chē)傳輸10組數(shù)據(jù),一天共傳輸100組數(shù)據(jù)。

  而在中國(guó)華能集團(tuán)錫林郭勒熱電廠,來(lái)自國(guó)家能源集團(tuán)勝利能源公司的商品煤,正源源不斷地通過(guò)長(zhǎng)距離輸煤皮帶輸送到該廠煤倉(cāng)。依托煤質(zhì)快檢與皮帶秤數(shù)據(jù)的不落地快速結(jié)算模式,勝利能源已實(shí)現(xiàn)煤炭數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取和實(shí)時(shí)結(jié)算,檢測(cè)精度達(dá)到傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測(cè)水平,交易資金沉淀成本也大幅降低,由原來(lái)的一月一結(jié)變?yōu)楫?dāng)日結(jié)算,每月可減少財(cái)務(wù)資金成本17余萬(wàn)元。

  這些突破煤炭購(gòu)銷(xiāo)傳統(tǒng)模式的鏡頭,正是國(guó)家能源集團(tuán)融合光譜煤質(zhì)快檢技術(shù)為煤炭消費(fèi)領(lǐng)域帶來(lái)的重大技術(shù)突破。10月24日,“AI智測(cè)·炭索未來(lái)”融合光譜煤質(zhì)快速檢測(cè)技術(shù)發(fā)布會(huì)在北京舉行,由國(guó)家能源集團(tuán)攜手中國(guó)電子科技集團(tuán)旗下??低暵?lián)合研發(fā)的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測(cè)技術(shù)”正式發(fā)布,標(biāo)志我國(guó)煤炭數(shù)質(zhì)量管控領(lǐng)域邁入全新的人工智能時(shí)代,并首次在煤炭生產(chǎn)、電力、運(yùn)輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應(yīng)用。

  煤炭是國(guó)家能源的基石,2023年我國(guó)原煤生產(chǎn)和進(jìn)口煤量共計(jì)51.84億噸,全國(guó)規(guī)模以上煤炭企業(yè)營(yíng)收達(dá)3.5萬(wàn)億元。煤炭質(zhì)量數(shù)據(jù)是煤炭生產(chǎn)、銷(xiāo)售結(jié)算、利用的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。長(zhǎng)久以來(lái),依賴化學(xué)手段的傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù),存在過(guò)程復(fù)雜、操作差異大,存在流程長(zhǎng)、數(shù)據(jù)緩、風(fēng)險(xiǎn)大、結(jié)算周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題,嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。一列煤從上游裝車(chē)站臺(tái)裝車(chē)發(fā)出,到下游用煤?jiǎn)挝恍盾?chē)驗(yàn)收采用傳統(tǒng)破壞性化學(xué)分析方法,中間至少有2次檢測(cè),很難保障上下游煤質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的一致性,這也是長(zhǎng)期困擾購(gòu)銷(xiāo)雙方“卡脖子”的難題,難以適應(yīng)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展需要。

  此前,國(guó)內(nèi)外進(jìn)行過(guò)大量的煤質(zhì)快檢技術(shù)研發(fā),逐步形成中子活化、雙能伽馬射線、X射線吸收、近紅外光譜(NIRS)等技術(shù)路線,但由于檢測(cè)精度不高、放射源安全隱患等因素,一直未形成大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的成熟可靠技術(shù)。此次發(fā)布會(huì)重磅推出的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測(cè)技術(shù)”,是一項(xiàng)集煤質(zhì)快檢核心裝置、AI模型與數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)于一體的原創(chuàng)性技術(shù),實(shí)現(xiàn)人工智能、光譜學(xué)及化學(xué)等多學(xué)科交叉融合,可對(duì)煤炭成分中的熱值、水分、灰分、硫分進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè);基于雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能技術(shù),利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效融合兩種感知信號(hào),對(duì)大量煤炭成分進(jìn)行數(shù)據(jù)表征,并結(jié)合魯棒訓(xùn)練,從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、魯棒、無(wú)損的煤炭成分分析,一舉攻克了傳統(tǒng)煤炭檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)延遲、失真及成本高等難題,實(shí)現(xiàn)煤炭供需兩端全流量實(shí)時(shí)在線、全自動(dòng)檢測(cè)。

  該技術(shù)可以在線檢測(cè)6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標(biāo),整列車(chē)采樣完成后僅需2分鐘獲取檢測(cè)結(jié)果,相較于至少8小時(shí)的傳統(tǒng)檢測(cè)周期,實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)獲取;樣品代表性指數(shù)級(jí)增強(qiáng),單列車(chē)的檢測(cè)煤量可達(dá)1噸以上,是傳統(tǒng)1克煤樣檢測(cè)量的百萬(wàn)倍,樣品代表性和檢測(cè)效率大幅提升;全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)人干預(yù),改變了傳統(tǒng)采樣、制樣、化驗(yàn)的復(fù)雜流程,構(gòu)建了高效、透明的在線檢測(cè)模式。2024年在國(guó)家能源集團(tuán)四大產(chǎn)煤區(qū)、港口、銷(xiāo)售、電廠、化工產(chǎn)業(yè)共9家單位示范應(yīng)用的10臺(tái)產(chǎn)品設(shè)備,檢測(cè)煤量超4億噸,且歷經(jīng)高低溫、粉塵、震動(dòng)以及高濕度、電磁干擾等各種嚴(yán)苛環(huán)境條件,均穩(wěn)定運(yùn)行。

  作為骨干能源央企,國(guó)家能源集團(tuán)采取“集團(tuán)化作戰(zhàn)”方針,統(tǒng)籌有效資源、整合優(yōu)勢(shì)力量,組織調(diào)動(dòng)“煤電運(yùn)化”全產(chǎn)業(yè)鏈35家子分公司上千人參與科技攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)。歷時(shí)兩年時(shí)間,廣泛收集國(guó)內(nèi)外300多萬(wàn)條歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù),以10萬(wàn)多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集,實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤種范圍99%以上的覆蓋;檢測(cè)煤種覆蓋全集團(tuán)全部自產(chǎn)、外購(gòu)等合計(jì)超過(guò)398種,檢測(cè)精度達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)方法水平,累計(jì)平均偏差趨于零,煤炭數(shù)量和質(zhì)量具備“在線測(cè)量”基礎(chǔ)。

  集團(tuán)公司所屬電科院南環(huán)院作為技術(shù)研發(fā)的牽頭實(shí)施單位,發(fā)揮自身在煤質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的專業(yè)、技術(shù)、人才優(yōu)勢(shì),早在2019年就啟動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)領(lǐng)域的科技研發(fā),2022年聯(lián)合海康威視確定了融合光譜煤質(zhì)快速檢測(cè)的技術(shù)路線,先后完成試驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室原理機(jī)研發(fā);2022年至2023年,完成在線檢測(cè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),成功研發(fā)出包括多維感知、雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、高質(zhì)量數(shù)據(jù)集、AI模型等一系列自主核心技術(shù),探索實(shí)現(xiàn)了實(shí)體產(chǎn)業(yè)鏈與技術(shù)創(chuàng)新鏈的跨學(xué)科、跨行業(yè)融合,形成“央企聯(lián)合+技術(shù)融合”的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展新范式。

  同時(shí),國(guó)家能源集團(tuán)聚焦產(chǎn)業(yè)引領(lǐng),提升一體化效能,依托區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)時(shí)采集接入煤電化運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈條,從煤礦、外購(gòu)煤站臺(tái)、港口、電力、化工等297家單位、累計(jì)1134臺(tái)的軌道衡、汽車(chē)衡、煤質(zhì)快檢等設(shè)備源頭實(shí)時(shí)采集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù),形成了全環(huán)節(jié)、全流程完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控鏈條,打造“全景、真實(shí)、準(zhǔn)確、快速、透明”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)。歷經(jīng)28次數(shù)據(jù)集擴(kuò)充,3次迭代更新,搭建煤質(zhì)快檢AI模型,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度突破,對(duì)國(guó)內(nèi)外上百種煤種的檢測(cè)通過(guò)率都保持在95%以上;以區(qū)塊鏈+數(shù)字化平臺(tái)管控,實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)“實(shí)時(shí)、透明、共享”。截至10月21日,國(guó)家能源集團(tuán)以煤質(zhì)快檢技術(shù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各外部用戶單位超1000萬(wàn)噸的快速結(jié)算,其中勝利能源對(duì)華能、大唐、京能、蒙能、華潤(rùn)等所有內(nèi)外部客戶累計(jì)結(jié)算172天,結(jié)算煤量900余萬(wàn)噸,累計(jì)偏差僅13大卡;與華能錫電結(jié)算5964噸,熱值偏差6大卡,遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),起到良好的示范效應(yīng)。

  華能北方聯(lián)合動(dòng)力黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)陳炳華在發(fā)布會(huì)上表示,今年4月27日,華能北方公司成功實(shí)現(xiàn)基于勝利能源公司的煤質(zhì)快檢與皮帶秤數(shù)據(jù)的首筆煤炭交易快速結(jié)算,做到煤炭數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取、實(shí)時(shí)結(jié)算,實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、少人化管控。截至10月21日,雙方通過(guò)煤質(zhì)快檢已完成結(jié)算434萬(wàn)噸,結(jié)算結(jié)果與我方人工化驗(yàn)結(jié)果的差值全部符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)半年的應(yīng)用,不僅驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)的穩(wěn)定性、高效性和可靠性,而且證明煤質(zhì)快檢技術(shù)所重塑的購(gòu)銷(xiāo)新模式具備很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

  目前,國(guó)家能源集團(tuán)正聯(lián)手??低?,加速煤質(zhì)快檢技術(shù)的譜系化、產(chǎn)品系列化、應(yīng)用規(guī)?;?、管控體系化發(fā)展,按照“戰(zhàn)略管控+一體化運(yùn)營(yíng)”總體定位,構(gòu)建起全集團(tuán)“體系化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控體系,并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的研制和推廣,為行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交流等提供共同的語(yǔ)言和基準(zhǔn),推動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)不斷向更高水平發(fā)展,加速行業(yè)認(rèn)可和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。計(jì)劃到年底,國(guó)家能源集團(tuán)將在新疆、寧夏、晉陜蒙核心區(qū)、蒙東四大產(chǎn)煤區(qū)相關(guān)礦點(diǎn)、外購(gòu)煤站臺(tái)和部分電力、煤化工企業(yè)部署應(yīng)用80多臺(tái)煤質(zhì)快檢裝置,將實(shí)現(xiàn)對(duì)“煤炭、電力、港口、化工”等上下游的煤質(zhì)快檢覆蓋。



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