1

GE 电力数字化

电力价值网络面向电力集团公司的数字化方案

数字化十大发展趋势

32

1 可再生能源与分布式能源的影响(DER)

随着大规模风能和太阳能的电价成本逼近电网的平

均电价成本，电力行业必须积极运用数字化技术，

以在满足环境法规的前提下，实现更加高效、灵活

的运行。1

2 人工智能(AI)

基于能源行业的创新人工智能应用正在不断涌现，

这些应用包括无人机对远程运输物资的检查的分

析，到预测设备的故障来防止非计划停机的发生。

3 破坏性网络攻击

大多数电力企业开始意识到信息攻击的巨大威胁，

并了解自己没有充分的措施来加以应对，这促使企

业加速采用具有高可靠性的信息安全解决方案。

4 新电网中的多向技术

数字化智能电网技术、多向电流技术以及高质电力的

应用将越来越多地定义本行业的未来。

5 电力消费者的浪潮

电力产消者正开始以变革性的方式塑造能源行业，他

们要求能源供应商使用分析算法以及数字化平台来

预测用户的使用情况，预测并管理双向电网流量，并

且提供设计精良的移动端客户体验。

6 首席官的角色转换

根据Gartner咨询公司的研究报告：“CIO正在OT与IT方面

发挥越来越重要的核心作用，因为电力行业正在经历

着由物联网（IoT）带来的，将人、商业与事物连通的数字

化转型时代。”新兴的首席数字官（CDO）及首席变革官

（CTO）正在推动数字化进程。2

7 云+端势在必行

相较于现有的IT基础设施，云+端提供了强大的阶跃

优势，其中包括提供更快的速度，更可靠的端到端

连接安全性，更低的成本，更好的性能与可靠性、

可扩展性，以及跨地域资产的可见性。3

8 人才挑战

数字化，移动终端，可穿戴设备及分析技术的应

用，将加速能源产业工人的生产力，同时也会加快

流程化资深劳动人口知识储备的进程，防止知识积

累随着人员退休而流失。4

9 平台经济

能源行业将越来越多地被数字化平台重新定义，这

种数字化平台被应用开发者与企业用于扩展协作，

其快速构建的能力能够帮助企业解决所面临的大量

挑战并驱动新的价值创造。5, 6

10 全新商业模式

能源和电力公司在越来越多的利用数字化技术改变

其商业模式，从而使其能在由分布式发电、可再生

能源、智能电网、储能技术、数字化技术、非传统

竞争对手和产销者推动的快速变革的能源市场中竞

争而保持不败之地。

“电力公司的传统商业模式正在受到直接和间接的攻击。电力公司正在重新发掘自己的角

色，并开始了一场深度的转型之旅。电力行业将在去中心化，发散化和数字化三个维度中

得以重生。”

—Roberta Bigliani, IDC 能源洞察

参考:1 “可再生能源未来路线图”，国际可再生能源署20162 加特纳2017预测：微数据中断准备的能源与效用3 2015年通用电气工业互联网的报告4 美国参议院能源与自然资源委员会5 平台经济：技术驱动的商业模式从外部变化，埃森哲20166 全球平台调研，全球企业中心2015

54

转型中的电力行业

电力行业正在经历一场变革。电力已经持续100多年的线性模

式正受到挑战，测试，连接和重塑，同时电气化的规则也正在

转变并产生广泛深远的影响。整个相互关联复杂的能源生态系

统迫切需要电力领袖能够理解这些变革带来的影响。分布式发

电、可再生能源、智能电网、电力存储和电力产销者正在加速

这场变革。通过拥抱数字化，企业能够获得全新的领悟、能力

和商业模式，捕捉巨大的机会。

50 亿互联网用户

2020

3 万亿IP 设备

2030

4 亿电动汽车

2040

50%CO2 排放减少

2050

电力数字化转型路线图（至2025年）

智慧发电 电力交易市场 输电 配电

设备性能管理

输配电优化与集成

整合的用户服务

电力之外

居民用电

工商业用电

$1.3万亿工业价值:

服务平台

智能设备

“云”服务

先进分析算法

$3870亿设备性能管理价值：

降低维护成本

减少设备非停

降低关键设备事故率

$2万亿+社会价值:

降低碳排放

创造全新的就业机会

为用电者创造价值

来源：世界经济论坛白皮书工业数字化转型：电力行业，2016 年 1 月

6 7

智慧发电的定义和特征 智慧发电大于发电信息化

智慧发电就是通过将电力设备的属性数字化，在数字环境中通过大数据算法和专家知识进行实时的逼真分析，实

现物理设备全寿命周期的状态预测和管控，为企业在电力市场中的运行提供实时寻优的手段。同时依托开放的云

平台工具，企业内外的专家可自行开发和加载算法及应用，通过迭代效应，实现智慧发电，形成生态圈共荣共赢

的局面。

• 集团层面的智慧：生产信息实时通透, 机群多维度对标寻优, 市场行情智能预判, 实现集团收益最大化。

• 电厂层面的智慧：数字模型识别风险，先进控制改善效能，确保安全和环保合规，提高电厂营收。

智慧发电的必要元素

集团层面 电厂层面

全集团信息的通透性，资产智能调度优化 设备的运行性能最优化

专家级决策能力的全集团覆盖 全厂设备绩效的实时监测

资源的智能整合能力，提高效率 基于故障模型的自动诊断

基于大数据云计算的前向预测 设备全寿命周期的监督管理

技术特征：设备监控技术、数据的云计算、

人工智能和分析算法

发电集团的智慧化能力：更强调大数

据挖掘能力、智慧分析能力和快速迭代能力

发电信息化

DCS 系统实现可靠控制，提供组态界面，使复杂操作逻辑容易理解

SIS 系统使整厂数据得到了集中，并实时地向管理层进行数据呈现

3D 建模则使员工培训和设备运维变得直观

传统分析软件可以对生产运行数据特定方面进行分析提炼

但是

DCS无分析控制

一体化

SIS无未来洞察

3D建模未绑定机理

模型

传统分析软件

缺乏融会贯通

8 9

GE智慧发电升级整体方案

GE智慧发电升级

GE智慧发电方案：以客户产出为导向，利用数字化技术贯穿整个生产业务流，大数据分析赋予数据以人工智能，

让数据“自己说话”，从而升级为智慧发电。

2%出力

5%非计划停机

25%运行和维护成本

1.5%效率

5%非计划停机

CO2

3%CO2

蒸汽发电燃气发电

Predix大数据分析云

平台

集团

电厂

智慧管理

智慧生产监控

智慧控制

智慧设备

EAM

SIS系统

设备管理软件 (APM)

大数据分析 数字镜像 算法模型 实时数据

运行优化 (OO) 经营优化 (BO) 客户化软件界面

实时数据库

DCS控制系统

仪表及设备燃气轮机 BOP

智能仪表

防火墙

MarkVI控制系统

事件管理

监测诊断 智慧信号

先进控制优化算法

性能优化客户化展示

发电监测与优化系统

（GMOC）

端计算节点（EDGE）

GE智慧发电升级整体方案

发电企业的现有信息化环境

ERP

EAM

设备管理软件 (APM) 运行优化 (OO) 经营优化 (BO)

Predix大数据分析云

平台

集团

电厂

智慧管理

智慧生产监控

智慧控制

智慧设备

EAM

SIS系统

大数据分析 数字镜像 算法模型 实时数据

客户化软件界面

实时数据库

DCS控制系统

仪表及设备燃气轮机 BOP

智能仪表

防火墙

MarkVI控制系统

事件管理

监测诊断 智慧信号 锅炉优化

先进控制优化算法

性能优化客户化展示

发电监测与优化系统

（GMOC）

端计算节点（EDGE）

GE智慧发电升级整体方案

发电企业的现有信息化环境

ERP

EAM

10 11

GE数字化电力解决方案

对于新建电厂，数字化的过程起始于创建整体电厂系统模型，并通过数字镜像（通过一系列基于物理的方法以及

高级分析方法在虚拟电厂中模拟当前的系统状态）融合物理模型于3D布置之中。这些系统级模型利用基于物理的

专业知识以及T比特量级的运行测试数据来模拟设备级和电厂级的性能、成本、排放量和生命周期。GE正在开发

机器学习算法，在整个电厂寿命周期内逐步发展数字镜像，建立“虚拟”场景，协助改善电厂的设计和运维。

数字化是电厂在动态市场中保持竞争优势的秘诀。GE作为您的合作伙伴，可以根据您的设备、需求和独特的运行

条件提供定制化策略。

GE的数字化产品平台

控制技术

以工业互联网控制系统（IICS）为基础的集成电厂控

制技术。

效益

为电厂提供统一的用户体验和通用工具；

提供实时自适应控制架构，保护设备；

可连接分析算法并作出响应，改善运行，提高效果。

解决方案

高级的软件模型和分析算法，创建一个虚拟电厂，与控

制技术和传感器技术配对，针对个性化运行提供应用。

效益

采用“虚拟”场景，改善电厂设计和建设（从概念设

计到投入商业运行），降低风险；通过个性化运行和

决策支持应用来扩展电厂能力，提高盈利。

3 0家新

入驻Predix

云的企业

核电 风电 水电气电煤电 变电站配电

工控安全防护

设备性能管理 提高可靠性

运行优化 提高生产率

数字化工作者

经营优化 提高盈利性

产销者太阳能 输电

市场情报及预测

运行评估

全厂优化

效率 灵活性 可用性 容量 排放

业务组合优化

实时业务资讯

检修周期优化

合规性管理

厂级财务分析

集团级财务分析

机器及设备健康

可靠性管理

合规与完整性管理

设备策略优化

监控与诊断

决策

洞察

A2A

AES

BC Hydro

Bord Gais

Competitive PowerVentures

DukeEnergy

Dynergy

EDF Energy

Engro

E.On

Exelon

Gas NaturalFenosa

General ElectricCompany of Libya

GMR Power Corporation

HalmorePower

HUBCO

Invenergy

Municipal Electric Authority of Georgia (MEAGPower)

New York Power Authority Orient EnergySystems

PSEG

RasGas

SAIF

Salt River Project

Sapphire

Saudi Electric Company

Sembcorp Fujairah

SSE

Starbuck

Tennessee Valley Authority

12 13

工业互联网平台一个为了庞大的工业数据量和强大分析算法而创建的平台，旨在加速企业运行与业务创新

PREDIX端

实时决策分析的过程恰恰正是在其所最被需要的位

置进行——紧邻机器端。

PREDIX云

实现跨电厂、跨机群、跨电力价值网络数据的大集成，

并提供用于优化商业洞察和商业行为力的软件服务。

GE

GE

用户界面/移动应用

端到端的安全性

解决方案服务

云服务

数据构架

数字镜像

资产 分析算法 数据 访问权限 运行

连通性

工业设备

运行优化

设备性能管理(APM)

经营优化

Predix云平台

企业级系统

端分析引擎

端分析 Predix机器

全企业范围Predix 和相关应用的实施

将接近

200 万智能电表的数据

整合到同一个平台。包括超过 5000

个继电器，2000 个路由器，及 30 个

不同的系统 ( 包含运行系统、IT 系统

和其他原有系统）

总计 38GW 发电容量的电厂群

分布在全美 48 个州与加拿大全境

部署于各种能源形式的电厂，包

括化石能源电厂、核电厂、风能电厂及太阳能电厂

“所有的运行数据都将直接汇入P red ix。通过将所有数据收集到由GE托管的P re d ix云平台 —— 而不将数据分散在诸多分散的系统中 —— 为大数据分析和机器学习提

供了可能。”

—Brian Hoff, Exelon创新总监

20,000+在册的Predix开发

人员

400+合作伙伴

60万亿美金将在未来15年期间投资

在物联网领域

14

数字镜像: GE数字化解决方案背后的核心创新

>550,000GE 数字镜像

已经创建完成

什么是数字镜像?

每个数字镜像就如同工业设备（譬如一台燃机）的数

字复制品，用于监测、分析和提升其性能。

它们如何工作

数字镜像连续的收集设备上的传感器数据，并通过高

级算法和自学习的人工智能算法来获取关于设备性能

和运行上的独特洞察。

数字镜像的成果

数字镜像预测各种客户面临的问题并作出响应，提高

设备、机群和电厂运行性能和财务业绩。

15

16 17

设备性能管理 (APM)了解目前的运行情况，为今后的变化提供建议

APM是连接不同数据源的一款软件应用。它利用高级分析工具把数据转化为可执行的洞察力，同推动跨组织的合

作和知识管理。依托于Predix平台，APM还为开发新的分析和应用程序提供了灵活性，能够适应不断变化的需求，

在增加设备可靠性和可用率的同时降低维护成本。

变电站配电 产销者

设备性能管理

机器与设备 健康

可靠性管理

合规与完整性管理

设备策略优化

发电 • 电网 • 产销者

核电 风电 水电燃气燃煤 光电 输电

GE设备性能管理产品路线图

基于风险的策略GE合作伙伴生态系统

GE电力价值网络扩展

GE数字化设备性能管理

基本监控

100%

80%

65%

50%

< 40%

基本

失效

模式

的覆

盖率

2015 2016 2017 2018+

到2018年最关键的NERC失效模式实现100%覆盖

今天GE的设备性能管理覆盖65% NERC最关键失效模型，目标是到2018

年将覆盖率提高至100%。

电力行业最全面的故障覆盖

“Whitegate为爱尔兰10%的家庭提供电

力，保证可用的电力满足国家电网的需求

就变的非常关键。GE的全新软件技术是一

个理想的解决方案，帮助我们提高电厂可

靠性和可用率，将非计划停运转变成计划

性维护。

—Rory Griffin, 运行工程师—Whitegate, 设备运行部,

Bord GáisEnergy

使用设备性能管理的电厂要比不使用的电厂可靠性更高，年度非计划

停机时间更少。(来源:2015ORAPData)

设备性能管理的能力证明

设备性能管理应用于燃气/燃煤发电

+10%启动可靠性

+3%全厂可用率

设备性能管理应用于可再生能源

+1.5%电站/场可用率

-5%维护成本

设备性能管理应用于电网

+15%设备利用率

900800700600500

400

300

200

10090807060

50

40

30

20

10

年度

非计

划停

运时

间

DISTRIBUTION OF PLANT RELIABILITY

更可靠的

更不可靠的

20 30 40 中间值 60 70 80

不使用 APM使用 APM

18 19

运行优化 (OO)了解目前的运行情况，为今后的变化提供建议

运行优化工具通过分析电厂内部数据、历史运行数据或外部信息，提出前瞻性建议，以便通知相关人员，降低生产成

本，提高电厂的灵活性，适用于任何生产商提供的设备。从电厂厂长到首席执行官 (CEO)，每一级操作都拥有跨系统的

一致操作可见性，从而为您提供所需的洞察力来实现处理运行问题，满足业务需求，协调人员和系统，在激烈的市场

环境中实现资源最化优利用，达到实现“真正的”电厂发电能力，减少成本和减少停机时间的目的。

变电站配电输电 产销者

运行优化 (OO)

发电 电网 产销者

整厂优化

• 效率 • 灵活性 • 可用性 • 容量 • 排放

• 电压优化

• 分布式能源集成 DMS, (DERMS)

• 数据管理(SCADA, OMS,EMS)

• ADMS

• EMS

电网优化

能源管理系统

核电 风电 水电气电煤电 太阳能

提高效率

增加出力

增强可用性

降低维护成本

加强灵活性

平衡损耗

改进可靠性复杂有效的分析优化软

件赋予电力企业实时权

衡利弊的能力。

“业务优化提供可视化的业务指标及洞察力，助力我们

实现降本增效”

—PSEG火电负责人Richard Lopriore

燃烧效率提高2%提高5%出力

减排20%

经营优化 (BO)预测电厂发电能力和市场趋势，提高生产准确度

经营优化工具是一套基于云平台的软件，用于帮助电力生产商充分利用预测性分析，在电力交易、燃料采购和机

组组合管理等方面做出更好的决策，是运行与业务间的纽带。该解决方案由两部分组成：

经营优化 (BO)

发电 • 电网 • 产销者

市场情报及预测

业务组合优化

财务绩效

实时业务资讯

产销者核电 风电 水电气电煤电 太阳能 配电输电

输入

需求

发电量合同

燃料消耗

输电限制

市场价格

市场现状

输出

财务输出• 预期收益

• 营业额

• 成本（生产，运行维护，排放）

物理数据• 优化的机组发电排期

• 燃料消耗预测

• 燃料消耗

业务组合

优化优化模型

投标及报价

实时同步第三方及标准化组织信息

20 21

信息安全保护关键设备及运行

信息安全

安全评估服务

安全管理策略

信息安全培训

信息资产保护(CAP)

运行安全屏蔽

天然气蒸汽 变电站配电 产销者核电 风电 水电 光电 输电

发电 • 电网 • 产销者

安全基准 安全保护 危险预防

安全检查修补程序更新

人员培训

入侵检测白名单黑名单

事件监测异常侦测

自适应保护

低 高成熟度

低高

风险

安全基准

即使网络环境被认为是“完全隔断的”，

也能立即识别可能影响运行的安全问题。

安全保护

设置安全监控和防御层，以符合信息安

全标准并加强信息安全能力。

危险预防

我们追求主动和基于预测的安全措施，

例如对云端收集的数据进行攻击场景模

拟。“数字镜像”可以复制运行环境并

进行模拟防御，以测量威胁的影响并提

高安全性。

为何当下关注信息安全?

• 非计划停机平均每天损失约5 0万美金（以

500MW的机组作为模型计算单位）。

• 22万5千名乌克兰市民在信息安全攻击下遭遇

停电（2015年12月）

• NERC CIP v5 对违反安全合规的行为予以每天1

百万美金的处罚。

64% 的能源与电力公司高管认

为他们的安全战略不符合当前的风

险环境。(来源: 安永公司)

0%的电厂用户使用有效的网络安全

监测

GE最新的评估结果表明

96%的电厂用户在使用易受攻击的

操作系统

92%的电厂用户正在使用早已淘汰

的端解决方案

88%的电厂用户的接入操作不符合

行业标杆要求

96%的电厂用户存在使用1个或1个

以上“双宿主系统”的情况（为了规避

防火墙）

8%的电厂用户至少在一次系统检测

中探测到恶意软件

最长12年以上管理员密码长期

不做修改的纪录

22 23

数字化工作者数字技术将提升各个技能不同水平的工作者的能力

核电 风电 水电燃气轮机燃煤机组 变电站配电 产销者

数字化工作者

现场服务的移动管理

现有装机的管理

现场服务计划

工单管理

现场服务标准、报告和指标展示

质保和合同管理

部件和返修管理

M T W T F SS

发电 • 电网 • 产销者

数字化工作者需要为其职责

配备最高效的装备

魔力先锋行业领导奖

现场服务管理

2016 GARTNER

18%技术人员生产力提升

8%降低服务成本

13%降低设备修理时间

13%提升服务收益

运行灵活性解决方案

灵活适应变化条件的高级控制系统

通过运行灵活性高级控制解决方案重新定义您运行的灵活性，这套技术解决方案能够赋予您在电厂运行过程中前

所未有的控制能力。不管您是否需要更健康的机组启动过程，更多的负荷输出，更快速的负荷响应或者更低的机

组性能老化，运行灵活性均能提供强有力的帮助来实现您的需求。

这套运行灵活性解决方案在很多新机组模型中既可以升级安装，也可以作为选项或者标准组件供选择。

运行灵活性技术结合了基于模型的控制(MBC)策略，MBC是GE航空发动机部门推出的一个先进的控制软件平台，带

有专业的电厂级分析功能。MBC提供在线、实时的燃机模拟器，可实现快速的、精确的自适应控制。

在十多年时间内，运行灵活性解决方案已经应用在全球500多台燃气轮机上，并成功运行了200多万个小时。

整个电厂运行和维护的灵活性、可靠性

使用我们的灵活性套件产品提升电厂的灵活性，以便在快速变化的市场中提供灵活、可靠的电力。

不管您是需要快速并网、保持更长的在线时间，还是需要提供辅助服务，我们定制的软硬件改造方案和服务模块

能够使您的电厂在辅助市场中更具竞争力，并加快响应速度。

灵活性套件

可靠的快速启动• 启动可靠性

• 提高可用性

• 排放量减少/合规性

• 减少燃料成本

• 创收机会

提高电厂绩效• 功率提高

• 效率提高

• 受控的环境排放量

快速响应不断变化的运行要求• 电网合规性

• 燃料范围广

• 快速负荷变化能力

• 高可靠性

经济的调节能力• 提高可用性

• 排放量减少/合规性

• 降低燃料成本

• 降低循环成本

启动 执行 响应 备用

负荷

智能维护方案，优化成本和计划服务 • 降低成本 • 提高可靠性 • 提高可用性

24 25

更多数字化解决方案

锅炉燃烧优化 — 基础空气燃料优化程序

锅炉燃料优化基础空气燃料优化软件包集成了一流的软件，连续调整锅炉参数，实

现最优性能。

• 提高锅炉效率高达0.5%.5%

• 减少NOx排放高达20%

• 更严格的CO控制制

– 降低US EPA MATS要求的锅炉检验和

调整的费用

锅炉优化 — 用于节约燃料的锅炉优化软件

用于节约燃料的锅炉优化软件，具有改良的吹灰器控制和优化的锅炉燃烧控制，不

仅能够改善机组效率，还可以节约燃料。

• 改善锅炉效率高达1.5%

• 降低燃料成本

• 减少四管故障和结渣

• 减少NOx达20%，同时减少了温室气体

• 在使用SCR机组中使氨消耗量和氨逃

逸率降至最低

• 改进蒸汽温度控制

• 减少飞灰含碳量和烟气黑度

• �改进负荷变化期间的运行一致性和控制

• 满足US EPA MATS锅炉调节要求

发电机健康监测 — 最高水平的保障

GE的远程发电机状态监测提供状态检修所需的关键信息，为操作人员评估发电机状

态的提供全面服务，同时还有助于防止非计划停机和损失。

如要获得最高水平的保障，可选择远程连续在线监测系统，从我们专家的每周检查

和深入报告中受益。

• 早期故障识别

• 延长检修间隔

• 帮助防止非计划停机

• 更加精确地预测和优化检修作业

25

战略性的资本配置方法

26

数字化便于详细了解整个电力价值网络的资产配置，

位置，健康状态和历史信息以满足资本规划和策略制定。

数字化对跨电力价值网络规划的其他贡献：

设备管理和运行洞察 — 利用数据洞察力，针对当前和

未来的负载，设备健康，临界状态，寿命和性能实现

更好的测量和预测。

财务趋势和预测 — 利用数字化，以确保更大的预测

精度，利用新的和多个数据源，以了解和优化上游供

应，市场和内部财务情况。

客户智能和服务 — 通过利用分布水平和客户现场数

据，了解整个价值网络中客户的具体需求。

规管和合规 — 利用数字化围绕立法和法规（环境，网

络安全等）创造灵活的情景规划，减少对新的和现有

的基础设施的影响，利于开发新的商业模式和服务。

云计算 — 通过利用云计算技术和数据管理，整个电力

价值网络的资本规划能够基于一个公共的数据源得以实现。

新的商业模式 — 商业模式的转变会带来资产规划，资

本化，折旧和退役过程的显著变化，研究这些模式变

化对电力价值网络资产的影响，能够为新模式提供更

加精准的影响评估。

规模化的数据+分析

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数字化在电力价值网络中产生的效益

电力价值网络的效益

设备管理：减少高达5%非计划停机时间减少和提高15%设备使用率提高（电网）

安全：避免了因灾难性安全事件$100万美金违规罚款以及数百万美金的生产损失

Predix：高达15%IT成本的降低；高达30%加速数据应用创新；横跨电力价值网络的数据共享带来巨大收益

数字化工作者：降低高达8%的服务成本

真实客户收益*

燃气发电

2%燃料效率的提升

6%发电出力的增加

燃煤发电

15%NO2排放降低

1.5%热耗改善

核电

高达$2000/MW每年运行维护成本减少

* 仅为客户收益实例，并非保证结果 .

可再生能源

10%运行维护成本减少

8%发电量的增加

输配电

33%系统中断的减少

20%+电网承载能力

的提高

终端消费者

高达10%–20%总体能耗的减少

高达50%照明成本

的减少

28 29

GE数字化解决方案生态系统

发电（包括可再生能源）

电网发电侧交易 售电及电力用户

数字化需求响应 储电管理

电动汽车基础设施

智慧环境

微电网

虚拟电厂

尖端

的数

字化

方案

与商

业模

型

电力用户数字化转型

能源消耗管理

数字化工作者

业务组合优化

用户

数字

化体

验

整厂优化

非停优化

电压优化

分布式能源集成

电网稳定性管理

非停优化

可再生能源集成

数据管理 (SCADA, DMS, OMS, EMS)

现有数字化方案

电力交易策略（当期+远期）

财务及绩效指标分析

可再生能源发电集成

研发中数字化方案*

投资规划

市场情报及预测

资产绩效管理

工控安全防护

数字

化业

务流

程

图例

* 不保证所有方案完成研发

与超过400个合作伙伴在2016年度签约了战略合作协议

技术合作伙伴 ISV

SRR

SSITP

软件销售公司/经销商

全球战略系统集成商

独立软件开发商

GE公司正积极与其他行业领导者和创新者展开合作，以建立一个坚不可摧的生态系统为目标，同时致力于推进全

新数字化工业时代的进程。

30

数字化转型

与长期业务目标及业务指标一致的愿景、策略及蓝图是数字化转型的必备条件。以下能力将成为决胜因素：制

定策略、付诸实践、建立生态、企业文化转型及抓住商机。•

• 策略为首 — 建立远景->评估环境->知己知彼->抓住成

功要素。

• 先机为要 — 提高现有运行效率并在组织级建立公

信力。

• 利用合作伙伴的杠杆效应 — 扩展与合作伙伴合作的

深度与广度，实现内外共同加速转型。

• 转型需要全球化 — 复杂的转型通常涉及人员、流程

及技术。

• 数字化是捷径 — 数字化带来新的业务模式，为内部

运行及最终用户提供创新价值。

业务模型创新

成果为导向

生产力

转型

业务增长

能力及运行模型

改变游戏节奏

数据及相连的基础架构

充分利用平台优势

合作伙伴生态

共同成长共同进步

数字化人才及能力

建立数字化传统

中国大唐集团与GE数字化团队合作，率先建立国内最领先的“北京国际电力数据监测诊断中心”，该

中心将通过大数据分析来帮助电厂提高运行性能并降低维护成本。中国大唐集团的该中心在未来将进一步升级打

造成为服务于中国乃至亚太区域电力市场的智能数字化中心，促进区域电力价值网络和生态系统的整体升级，该

中心的建成也代表着中国电力数字化转型的重要里程碑。

31

GE数字化专业服务为转型保驾护航

战略级项目服务

指导新效益机会的挖掘

交付服务

迅捷的方案部署=抢战业务先机

支持服务

监测及响应服务大大降低事故对生产冲击

设计思维

勾勒时尚高效的架构及交互界面

管理型服务

完整透明的运行

E培训服务

专业培训+现场指导=迅速实现自主运维

32

新的电力商业模式

当发电集团等电力行业公司在寻求发展机遇时，将增加

在数字化驱动和数字化赋能的商业模式上的投资、试验

和部署，为用户、电网以及生态系统中的其他单位提供

新的价值源泉。

电力能源

数字化电厂、可再生能源、储能、

分布式能源

现役和新装的电源机组采用数字

化方案来监视和管理资产设备，

驱动新的运行效率，优化价值创

造的机遇。

电源连接

虚拟电厂（VPP）、微电网、分布

式能源管理系统（DERMS）、区块

链技术

数字化方案赋予了能源整合、系统

连接以及新的终端交易机制，在生

态系统中驱动价值流动。

零售和服务

能源效率、移动服务、智慧城市、

零售市场、社区能源、智能环境

电力和电力行业客户将数字化方

案用于新的商务方案中以超越传

统能源服务，提升面向终端用户

的能力。

33

1%热效率提升

CO2排放降低2–3%

部署至全球热电机组的提升=

50000风机机组发电量

数字化：高效环保的驱动力

3%减少CO2排放

20%降低启动燃料消耗

20%优化潜藏的输电容量-避免铺设新电力线

所需成本

25%可再生能源消减的减少而减少二氧化碳的

排放量

3%提升燃料效率

10%降低NOx排放

“Dynegy公司一贯追求在实现安全生产及

环境责任的基础上经济的提升出力、可靠

性及效率。通过与GE的合作，Dynegy公司

对旗下四座设施进行了最新的数字化升级

以达到既定目标。”

—Dynegy执行副总Marty Daley

“通过与GE的合作我们提高了泰国电力局

在曼谷南北电厂的灵活性及效率，在降低燃

料消耗、提高空气质量的同时提高了全国电

力冗余性”

—泰国电力局助理总裁CharinKanjanarat先生

34 35

成功案例

发现数字化的力量 客户案例

为工业物联网应运而生的发电数字化方案 GE电力数字化部门您数字化转型的合作伙伴

可靠性 盈利性 安全性生产率

7500+受监控的设备

$3M+每年的财务效益

£6MM每年节省的保险开支

2–3% MW出力提升

高达3%燃料效率提高

$2MM每天避免的停机损失

保护运行系统免受

已知恶意软件的攻击。

安装了侵入侦查系统，来实现

零停机时间。

使美国主要的发电集团符合

NERC CIP 合规体系。

+ $2MM竞价团队获得额外的发电市场份额

+ $5MM净收益-超过32,000 Hrs

2%部分负载运行期间节省的燃料

上述数据均为客户成果，而非方案性能规格书上的性能承诺

经营优化 (BO)盈利性和增长

运行优化 (OO)生产率和灵活性

设备性能管理 (APM)可靠性和稳定性

网络安全产业操作防御措施

先行控制/边缘计算边缘分析和操作

Predix 工业物联网云平台

100多 年的能源经验

提供全球 >25%或 1.5 TW 的世界电力

>13,000 电力工程师和数据科学家

>5,000 注册专利

到2020年，物联设备将增加到现在的 5倍

第一年的成本节省

120万欧元

额外潜在的成本节省

120万欧元

第一年的成本节省120万欧元

额外潜在的成本节省120万欧元

建设一个更高效、更可靠的电厂

—— 怀特盖特电厂，科克郡，爱尔兰 可靠性

挑战

怀特盖特电厂是隶属于博德瓦斯能源公司

的燃气联合循环电厂，其装机容量为445

兆瓦。它坐落在科克郡以东25英里处，担

负着向爱尔兰全境10%领土供电的使命。

欧洲政府法规要求生产更多的可再生能

源，转而引发了对电厂更强烈的可靠的按

需发电容量的需求。鉴于上述情况，博德

瓦斯能源公司意识到需要让怀特盖特发电

站准备好迎接未来电网的挑战。

对策

博德瓦斯能源公司需要制定一个特定的解

决方案，来实现怀特盖特发电站的实时状

态检测，以确保其连续可靠运转，避免非

计划停机。他们选择了GE电力数字化部门

的设备性能管理(APM)方案。该方案成功地

在整个电厂部署了141个传感器，这些传

感器可以每时每刻地监控发电设备，从而

对电厂的运转性能有一个全面的了解，并

智慧地为怀特盖特电厂的工程师们提供了

决策辅助建议。

除此之外，博德瓦斯能源公司正充分利用

GE的OpFlex高级控制方案，以提升GE发

电机组的发电容量。该控制方案由GE的

工业物联网平台Predix提供大数据支持，

将所有电厂和发电设备的信息通过该云平

台实现云端的统一流通，实现向集团总部

实时提供电厂运行、机组性能和商业交易

的信息和数字洞察。

成果

在怀特盖特电厂部署的G E设备性能管

理（APM）方案、高级控制方案以及GE

Predix工业物联网云平台减少了由电厂停

机及电厂低效运行导致的冗余成本。当电

厂组件面临故障临界状态时， APM方案中

蕴含的300个算法会提早地预判出潜在故

障并发出预警，这相比对电力供应中断的

事后处理来得更为高效。

整套方案产生了228万欧元的积极财务影

响，包括节约的成本和避免的冗余成本，

同时在部署后没有出现任何设备停机，这

主要归功于系统对核心设备和21台“辅助

设备”的全面覆盖。

36 37

提前检测到故障每年节约超过

300万英镑

避免发电机进入失效状态，节约

10万英镑的维修费用

保险费用大幅降低，每年节约

600万英镑

共监测1026台资产设备

了解苏格兰及南方能源公司如何增强电厂

可靠性可靠性

挑战

苏格兰及南方能源公司(SSE)是英国领域

最广的能源公司，市值149.5亿英镑，拥

有20,000名员工，业务涵盖发电、输电、

配电、供电及电力服务。该公司也是爱尔

兰增长最快的能源公司。

由于在过去的几年中，火力发电机组发生

了一系列技术故障，发电可靠性成为需要

改进的焦点。苏格兰及南方能源公司确立

了下述目标以改善检修工作：

提前发现潜在故障，避免以往故障的再次

发生

• 提升设备使用率

• 管理并控制资本性支出(CAPEX)

• 降低保险成本

• 状态检修

对策

运用GE的设备性能管理(APM)解决方案，

苏格兰及南方能源公司(SSE)将单纯的数

据转化成为运行员工能付诸实践的知识。

苏格兰及南方能源公司(SSE)设立了设备

运行中心(EPC)，以持续监视11个不同地

点设备的健康。该系统追踪一系列因素，

比如燃烧动压、透平振动、锅炉温度、蠕

变分析和安全状况报告管理等。

预见性分析推动了以模型为基础的状态监

视，使得苏格兰及南方能源公司(SSE)能

够在出现生产问题之前知晓即将发生的小

问题，也使得为预防非计划停机采取积极

行动成为可能。

成果

自引进GE资产设备管理(APM)解决方案以

来，苏格兰及南方能源公司(SSE) 的设备

故障情况大幅减少，设备利用率和生产力

也随之提升。早期故障检测每年为该公司

节约将近3万亿英镑。

设备运行中心(EPC)现在能够高效率监测

多地点设备运行情况，员工自信的知晓即

将发生的故障。总体保险成本每年降低约

7.5万亿英镑。伴随着检修工作改进，对

资本性支出的控制预计也会增强。

实现65MW满足排放要求的最低负荷

最低化的机组启动燃料费用

负荷变化率

±50MW/分钟，

是普通值的2.5倍

挑战

A2A，意大利最大的多元公共事业公司，需

要升级他们下属的基瓦索发电站，使其对

电网不断变化的需求能够更好地响应，从

而在竞争激烈的市场中快速提升生产率。

为了重新启动其升级后的电厂，A2A公司需

要大幅度地提升其效率，同时降低对环境

的影响。为确保A2A能够在公共服务市场，

特别是在他们公司所在区域赢得竞争胜

利，其中一个最为关键的因素是要把满足

排放要求的机组的最低负荷水平降低。

对策

GE通过和A2A公司交易商、工程师和生产

团队的紧密合作，来证明基瓦索发电站能

够通过充分的数字化改造来使其在激烈的

竞争市场中获得成功。

在意大利北部的伦巴蒂大区，GE团队在4

个联合循环发电站的9台9FA燃气轮机上部

署了GE OpFlex软件。在基瓦索发电站，GE

运用OpFlex的Dry Low NOx 2.6+燃烧技术对

2台9FA 燃气轮机进行了升级改造。

GE部署了运行优化的数字化解决方案来

收集机器内部的传感器数据，应用分析算

法，帮助A2A公司发电站管理层理解如何

通过OpFlex 控制软件更好地应对市场情

况，降低运行成本，减少发电站对自然环

境的影响。

成果

A2A现在拥有了必要的直观手段和运行的灵

活性，足以让发电站高效地、经济地并网

运行，并很好地应对多变的市场环境。

GE的数字化方案帮助A2A实现了每台机

组其满足排放要求的最低负荷水平降低

到65MW，这在GE 9FA机群中是最好的纪

录。OpFlex Fast Ramp方案使得负荷变化

率达到每分钟±50MW，是普通值的2.5

倍，A2A公司从而得以迅速应对市场需求。

A2A公司的发电站从2015年11月并网发电

以来，每月生产几百小时的电力，在市场

竞争中更具优势。A2A公司通过提升发电

站响应能力，有力地满足了快速变化的电

网需求。

生产率

我们的机组，包括两台在卡萨诺和赛尔米德

电厂的联合循环机组将从GE先进的数字化

解决方案中获益。

Valerio Camerano, 首席执行官，A2A

“”

38 39

减少10-17%氮氧化物排放NOx

减少0.5%热耗

一致性的选择性催化还原

反应制程，降低氨还原剂用量和

氨逃逸。

欧文斯伯勒市政公共服务公司运用数字化

技术来提升效率，减少排放。

挑战

欧文斯伯勒市政公共服务公司(OMU)是肯

塔基州最大的市政电力系统。它旗下的埃

尔默史密斯发电站拥有两台燃煤锅炉，为

超过26,000名用户供应可靠的电力。欧文

斯伯勒市政公共服务公司(OMU)曾经面临

严峻挑战，需要解决电厂高排放的问题，

并一直在寻求高效、经济的方法来应对机

组运行灵活性的额外需求来适应分布式能

源不断变化所带来的负荷波动。

对策

欧文斯伯勒市政公共服务公司(OMU)是GE

电力数字化方案部门整套数字化运行优

化软件的早期使用者之一。他们在2003-

2005年间，安装了GE运行优化产品套装

的一部分 － 锅炉优化软件包。该软件整

合了燃烧优化和吹灰优化两个功能，实时

减少了温室气体(GHG)排放，改善了热耗

率和吹灰状况。该软件通过精确控制燃料

和空气混合的比率，并调整吹灰装置运行

的顺序 ——指定吹灰装置在启动时序来

改善吹灰状况。

结果

欧文斯伯勒市政公共服务公司(OMU)在实

施了GE电力数字化方案部门提供的运行

优化方案后，已经减少了10-17%氮化物

NOx的排放, 减少了0.5%的热耗；并且，

由于采取更加高效的维修方式，炉管爆裂

等问题引发的设备停运等情况已经大幅度

减少。

欧文斯伯勒市政公共服务公司(OMU)的长

远目标很简单：在煤炭能源领域不断创造

新的运行纪录。OMU与GE已经构建了战

略合作伙伴关系, 志在一起建立具有示范

效应的数字化电厂。这彰显了两者的共识

——数字化的分析策略能够改善用户设备

性能，提升运行效率，从而造就前所未有

的商业成果。

生产率

联合循环机组启动增速

40%联合循环机组启动成本降低

50%与未实施OpFlex方案的

发电站相比，运行时间增长高达

60%

挑战

意昂公司是英国一家领先的电气公司——

主营发电和电气零售。

由于天然气价格高昂，能源需求低，电力

售价低，欧洲很多联合循环燃气发电站都

不能实现经济调度。

每年运转超过4,000小时的发电站现在发现

只有不到1,000小时的运作是有利可图的。

这经常只在实时电力市场可能出现，并且

当点火价差非常高时, 比如当间歇性的可再

生能源（如风能）需要被替代的时候。

在这个讲究时效性的环境中，运行成功需

要类似于单循环发电站的快速、可靠、低

成本的联合循环式发电站。

对策

G E作为意昂公司的战略伙伴，开发了

OpFlex先进控制技术改造包，实现灵活、可

靠的联合循环启动。

这个改造包由OpFlex Variable Load Path (VLP)

方案和OpFlex AutoTune MX方案组成。前者

使得燃机负荷和排气参数可以自定义，以

最佳匹配底循环需要；后者可以提供全自

动燃烧室调整，这样在整个负载范围和VLP

运行区间都能保证燃机的可靠运行。

成果

在意昂公司实施VLP方案和AutoTune MX方案

后, 联合循环机组启动增速40%，成本降低

50%，结果与未升级前发电站相比，运行时

间增长高达60%。

自2013年以来，该方案已在5个不同场地的

10台机组进行验证。2015年12月累计运行

20,000小时，启动1,000次。

盈利性

意昂公司通过更迅速、更低成本的联合循

环启动模式获得更大利益。

40 41

2-3% 的输出改善*

每32K小时*500万美元

客户收益

对停机安排的影响为0

NRG

*项目预估基本建模和历史P JM能源定价

NRG实现设备寿命和性能之间的最佳平衡，

从而实现利润最大化盈利性

挑战

NRG作为美国领先的综合型电力公司，

为全美提供着48,000兆瓦发电容量，满足

3800万普通家庭的用电及为将近3百万零

售商提供零售电力服务。

为了实现其最大化电力输出，NRG一直致

力于通过平衡其机群中GE机组的维修要

求来提高其在电力生产中运行效率。

对策

GE已经为其运行优化方案开发出一种独

到的通透性洞察分析算法。它使得发电

方可以制定改善发电站营利的短期和长期

方案。这一新方法改进了GE数字镜像模

型，转而从多方面检查涡轮机的运转以调

整运行条件和主要设置。使得客户在市场

衰退期储存电力成为可能。发电站运用

GE的先进控制软件，可以在基本负载条

件下安全运作，而存储起来的电量则可以

在市场出现峰值价格和条件下使用。这

样，NRG公司就能够平衡用电高峰期和停

机安排并直接采取行动。因此，可以让商

业团队有能力获取更多潜在的发电量。

NRG在其中一个发电站安装了新的GE解决

方案，并正在衡量和优化其使用，同时与

GE软件和工程团队合作，希望在2016年

末实现更广泛的实施。

此外，GE数字镜像模型可以监测NRG的计

划停机时间，确保未来停机日期不会改变

及了解停机时的最大总可用电力输出。

成果

NRG在使用新的GE分析产品，希望获得

对资产维护和商业机会之间权衡的充分控

制。NRG将执行识别最佳维护窗口的“前

瞻性”方法，允许通过有利的市场定价，

使其涡轮机运行达到峰值，从而提高盈利

能力。这可以通过利用在部分负载时存储

发电能力在峰值期间取出使用，同时保持

设备寿命，实现此目标。

此新系统是基于建模和历史PJM能源定

价，通过峰值放电改善2-3％的发电输

出，这可以提供超过500万美元的额外盈

利能力，但对其关键停机安排没有影响。

客户

美国采用天然气和地热资源的最大发电集团之

一，拥有50多家发电厂。

挑战为了应对公开披露的BlackeEnergy恶意软件，

该电力集团期望其能确保不被恶意软件肆意攻

击，危及正常运行。

对策

GE构建了信息安全框架,其OpShield 方案安装在客户

电厂的一个设备上进行了概念验证，结果证明该方

案有效地发挥了侵入侦查和攻击预防作用，并具备

了使运行技术环境免受安全破坏的各种措施。

成果

该方案的轻松“热”安装特性，能够提供直接侦

查其OT网络的媒介，从而来定义“正常”通信的

基本规则，并建立起监测异常情况的各项策略。

确保了该运行环境符合 NERC CIP的规定，满足了

该客户的主要目标。

91%2013年，91%的发电机构都经历了

计算机攻击。1

1百万美元每次违反NERC CIP规定的

平均成本。2

40%在所有的信息安全攻击中，40% 都针对

能源领域。（这是第二大危害因素）。3

来源：1. Baytar, T. (2014,)ct 14).；电力行业内的信息安全；国际电力工程第22卷/#92. NERC CIP 2013 可靠性报告：http://www.nerc.com/pa/RAPA/PA?Performance%20Analysis%2ODL/2013_SOR_May%2015.pdf3. Barron-Lopez. L. (2014, Jul 15)；信息威胁使能源行业 面临紧急状态；TheHill.com

客户

一家大型天然气经销商，为一百多万

客户提供服务。

挑战该经销商期望了解其SCADA网

络/系统的安全缺陷。

对策

开展了完整的数据和系统易损性评

估，以确定客户要求的安全缺陷以及

用于改善该缺陷的投资方向。

成果

该客户详细了解了其自身的信息安全

状况，包括由第三方来管理和维护的

SCADA系统内部组件的缺陷。本次研

究最终给客户带来了诸多抗风险的可

行措施。

安全性

4342

我们的承诺

GE秉承如下信念，承诺并致力于帮助我们的客户完成史无前例

的工业转型：

• 获取电力是一项基本人权；每个人都需要可负担的、可靠

的、可持续的电力。

• 在一个动态变化的工业环境中纵横自如需要理解整个电力的价

值链。

• 任何单项技术都不解决问题。而基于可获取的资源、分布式系

统、区域动态和客户需求的多维度方案组合才能满足需求。

• GE的现有装机以及在新建电网、电厂和系统上的投资，结合数

字化技术作为关键驱动力，将给我们的客户带来巨大的价值。

>$10亿GE 年度投资

~30%或1.5TW的全球电量

>20,000GE Predix

开发人员

>5,000电力领域专利

~1/3全球电力由GE的

技术生产

*Predix is a trademark of General Electric Company. 43

6Minds+Machines来自全球各地的电力行业领袖

代表了15%的全球电力

24 位客户嘉宾发言

44

“我们的数字创新坊把能源和电力公司的创新者和GE的软件工程师、

数据分析科学家以及设计专家聚集到一起，将他们的数字化转型愿景

付诸实践。这些共创中心正是这群人通过Predix来实现将行业、企业

推向商业经典和实现企业宏伟蓝图的创新工作坊。”

—Bill Ruh, GE Digital首席执行官

数字创新坊 美国加利福尼亚州，圣拉蒙市

45

数字创新坊 中国，上海

数字创新坊 法国，巴黎

46

GE 数字化总部 美国加利福尼亚州，圣拉蒙市

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