VGB POWERTECH 7 (2021) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

VGB PowerTech 7 l 2021
Digital transformation of the coal sector
Digital transformation
of the coal sector
Qian Zhu
Kurzfassung
Digitale Transformation des Kohlesektors
Die globale Energiewirtschaft befindet sich in
einem grundlegenden Wandel durch Dekarbonisierung,
Dezentralisierung und Digitalisierung.
Dies stellt die Energiesysteme und den
Kohlesektor, insbesondere die Kohleverstromung,
vor große Herausforderungen. Der Energiesektor
hat einen Digitalisierungsprozess eingeleitet,
der die Art und Weise der Stromerzeugung,
-übertragung und -verteilung verändert
und ihm helfen wird, die Herausforderungen zu
bewältigen.
Eine Reihe digitaler Technologien wie das industrielle
Internet der Dinge (IIoT), Big Data,
Analytik und künstliche Intelligenz (KI), digitale
Zwillinge, die Cloud und Mobilität wurden
entwickelt und finden Anwendung in den
Stromerzeugungsprozessen. Die Digitalisierung
von Kohlekraftwerken mit diesen innovativen
Technologien wird deren Effizienz, Erschwinglichkeit,
Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit erhöhen.
Die Digitalisierung von Kraftwerken
wird auf fünf Schlüsselfunktionen beruhen:
Verbindung, Überwachung, Analyse, Vorhersage
und Optimierung. Heute bildet die immer
schnellere und allgegenwärtige Konnektivität
die Grundlage für eine digitale Anlage, indem
sie die Verbindung von Sensoren, Geräten, Anlagen
und Menschen ermöglicht. Das IIoT liefert
die Bausteine einer digitalen Anlage und ermöglicht
die Erfassung, Übertragung, Analyse
und Verwaltung von Betriebs-, Prozess- und
Anlagendaten. KI-gestützte Analytik ist die
Kerntechnologie für die nächste Generation der
Kohleverstromung. Die fortschrittliche Analytik
bietet in Verbindung mit Big Data Werkzeuge
zur Identifizierung oder Vorhersage von Problemen
und zur Festlegung geeigneter Maßnahmen
mit Echtzeitreaktionen, um die Probleme
zu lösen oder zu vermeiden und den Energieerzeugern
zu helfen, fundierte Entscheidungen zu
treffen, um die Leistung und das Rentabilitätspotenzial
von Anlagen, Werken und Flotten zu
maximieren und so die bestmöglichen Ergebnisse
zu erzielen..
l
The global power industry is undergoing the
fundamental changes of decarbonisation, decentralisation
and digitalisation. These pose
significant challenges to energy systems and
the coal sector, especially coal-fired power
generation. The power sector has begun a
digitalisation process that is transforming
the way electricity is generated, transmitted
and distributed, and will help it meet the
challenges.
A suite of digital technologies such as the Industrial
Internet of Things (IIoT), Big data,
Analytics and Artificial Intelligence (AI),
Digital Twins, the Cloud, and Mobility have
been developed and are finding applications
in power generation processes. Digitalising
coal power plants with these innovative technologies
will increase their efficiency, affordability,
reliability, and sustainability. Digitalisation
of power plants will be based on
five key functions: connection, monitoring,
analysis, prediction and optimisation. Today,
the ever faster and ubiquitous connectivity
provides the foundation to a digital
plant by enabling the connection of sensors,
devices, assets and people. The IIoT provides
the building blocks of a digital plant, allowing
for collection, transmission, analysis and
management of operations, processes and assets
data. AI-enabled analytics is the core
technology for the next generation of coal
power production. Advanced analytics, in
conjunction with Big data, provides tools to
identify or predict any issues and determines
the appropriate actions with real-time responses
to resolve or prevent the problems,
and help power producers make informed
decisions to maximise the performance and
profitability potential of assets, plants and
fleets to achieve the best possible outcomes.
Key digital technologies for
power generation applications
Digital transformation of power generation
will be based on five key functions: connection,
monitoring, analysis, prediction and
optimisation. Today, the ever faster and
ubiquitous connectivity provides the foundation
for a digital power plant by enabling
the connection of sensors, devices, assets
and people.
A suite of digital technologies such as the
Industrial Internet of Things (IIoT), Big
data, Analytics and Artificial Intelligence
(AI), Digital Twins (F i g u r e 1 ), the
Cloud, and Mobility have been developed
and are being applied in power plants. The
IIoT provides the building blocks of a digital
power plant, allowing for collection,
transmission, analysis and management of
operations, processes and assets data. Software,
such as artificial neural networks
(ANN) and simulation models, provides
Descriptive Diagnostic Predictive Prescriptive Visualisation AR
Design
- Specifications
- Models
- Process
- Engineering data
Production
- Human
- Machine
- Material
- Method
- Quality data
DATA
SERVICE
MODEL
1st Principle
- Physics
- Chemistry
- Engineering
- Simulation...
Data
- Statistical
- Machine learning/
Artificial intelligence...
Author
Dr Qian Zhu
International Centre for Sustainable Carbon
(ICSC)
London, United Kingdom
Operation
- Real time and historical
status and configuration
data Diagnostic
- Maintenance records
Business
-Transaction records
Fig. 1. Constituents of a digital twin (Malakuti and others, 2020).
Visualisation
- 3D models...
AR
- Augmented reality
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