《中国核能行业智库丛书（第四卷）》已完成出版发行，这是一本发产业先声的智慧文萃，是行业专家们从不同角度、不同深度对产业前途命运进行思考的思想文库。自2021年12月起，协会微信公众号将精选大部分文章与广大读者共享。今天推出的是数字化转型板块文章《核能数字化转型与智能化应用思考》。

庄火林

中国核工业集团有限公司总经理助理、首席信息官、首席网络安全官，研究员级高级工程师，享受国务院特殊津贴，

2002 年被国防科工委列为“511 人才工程”学术技术带头人，长期从事核电工程安装、信息化、网络安全等工作。

担任中国核能行业协会专家委员会建设安装调试组组长、第一届中国核能行业协会供应商评价委员会副主任。

《核能数字化转型与智能化应用思考》

当今世界，正经历百年未有之大变局；世界能源格局深刻调整，能源结构持续优化，应对全球气候变化、推进能源转型已成为国际社会的共识。中国核工业集团有限公司作为核科技工业的主体、核能发展与核电建设的中坚、核技术应用的骨干，在核能数字化转型与智能化应用方面开展了系列思考与应用。

1  新时代能源行业转型背景

1.1新时代对能源发展转型的要求

党的十八大以来，我们国家全面推动能源生产和消费革命，并提出了要构建清洁低碳、安全高效的能源体系。习近平总书记在 2020 年 9 月 22 日第 75 届联合国大会期间明确提出中国二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。“十四五”规划纲要提出：构建现代能源体系，加快发展非化石能源。而核能作为非化石能源的主力清洁能源，在保障能源安全、优化能源结构、实现减排承诺中具有不可替代的作用，是推动能源生产与消费革命的重要力量。

1.2核工业是核能开发利用的基础

核工业是核能开发利用的技术基础和物质基础，是现代化经济体系的重要组成部分。作为拥有完整核科技工业体系的中核集团，建立起了从天然铀开采、核燃料制造、核电站建设运营、核环保、核技术应用到装备制造的完整核科技工业体系。

1.3核能应用助力碳达峰碳中和

核能作为零碳排放的能源供给形式，是实现碳达峰碳中和的重要选项。中核集团正积极推动核电高质量发展，为落实碳达峰碳中和目标提供战略支撑。截至目前，中核集团共有 23 台在役核电机组，6 台在建机组，2020 年全年累计商运发电量 1 539.76 亿千瓦时，为美丽中国建设贡献了绿色核能的力量。此外，中核集团正在加速推进核能在供热、工业供汽、海水淡化、制氢、同位素生产等方面的应用。在太空、深海、海岛等特殊场景中，核能还具有清洁高效、可持续性强、多形式供能等独特优势。

1.4数字化转型是产业高质量发展的必然选择

2021 年 3 月，国家发改委发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四

个五年规划和 2035 年远景目标纲要》。《纲要》将数字经济部分单独列为一篇，表明数字经济已成为整个中国经济转型的核心部分。《纲要》明确提出要促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级，用产业数字化转型为实体经济发展注入强大新动能，推动经济高质量发展。

1.5新一代信息技术加速与各领域融合渗透

当今世界，云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术飞速发展，新技术的创新应用与经济社会的各个领域开始呈现融合渗透，并催生传统行业寻求新变革，培育发展新业态。能源互联网、无人工厂等新模式不断孕育，共享经济、平台经济等新业态加速兴起，推动着时代转型、生产关系变革、生产方式再造、经济结构重组。

2  核能数字化转型的思考与实践

2.1数字化转型已成为企业核心战略

新一代信息技术与核能行业的融合渗透，为核工业转型升级提供了新动能，将推动企业实现生产运营优化、产品服务创新和业态转变，在核电工程研发设计、核燃料元件智能制造、关键设备制造、智慧核电等领域不断形成新业态，推动核工业更安全、更经济、更可靠、更先进、更多样的高质量发展。

2.2数字化转型路径

数字化转型是一项复杂系统工程，企业可以从发展战略、新型能力、系统性解

决方案、治理体系、业务创新转型五个方面系统化、体系化地推进数字化转型进程， 并以新型能力建设为主线全方位牵引转型活动，持续建设、运行和优化新型能力， 从而获取可持续发展优势。

2.3数字化转型方向

核能行业应重点把握科技融合创新、生产运营智能以及产业生态协同三大转型方向。一是加快推进新一代信息技术与运行技术、制造技术、建造技术等的渗透和融合，实现核领域原始创新、颠覆性科技创新。二是推进数字孪生、人工智能等技术应用，实现现场全过程自动感知和自适应优化决策，建成智能车间、智能工厂、智慧园区。三是推动核能行业上下游企业间数据贯通和共享，实现业务协同，培育网络化协同、服务化延伸等新业态新模式。

2.4数字化转型和智能化应用部分实践

2.4.1科技融合创新

核安全级 DCS 是核电站的“神经中枢”，承担着守护反应堆安全的重要使命。中核集团自主研发的核安全级 DCS 龙鳞系统已经通过了最高等级的功能安全认证，部分关键指标达到国际领先水平，可面向核电站、研究堆、小堆、动力堆等多种反应堆的控制。

由中核集团发起，联合国内知名企业、高校、科研院所共同组建的核工业机器人与智能装备协同创新联盟，整合了各方优势资源，建立了符合核工业特色的机器人和智能装备研发应用体系，已在核设备检查、维修、应急、退役和后处理等方面开展研发应用工作。

已建立国内首个针对核电关键设备的智能运维平台，实现群堆状态下的反应堆关键设备的远程可视化智能诊断。

已开展基于大数据与人工智能的反应堆智能化应用研究。

2.4.2生产运营智能化

地浸采铀是天然铀开采的先进技术，不同于煤炭、石油和天然气开采，是通过溶浸液与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀，不使矿石产生位移，集开采、冶炼于一体的铀矿开采方法。中核集团大部分地浸铀矿山实现了水冶厂全自动和井场无人值守，达到国际同行先进水平。在巴彦乌拉铀矿建成的生产调度中心，实现了一人调控全厂。

核燃料作为核电的“粮食”，其生产环节主要包括纯化转化、铀浓缩和元件制造。中核集团完成了多个生产单元的自动化改进，开展了视觉识别与在线检验智能化技术研究和应用，在铀浓缩供取料、芯块制备、燃料棒库房等工序开展了

（AGV）自动转运、智能立体库建设和应用，降低了各岗位的劳动强度，生产效率和能力得到大幅提升。

核电是核能利用的主要方式，设备可靠性对核电站安全生产至关重要。中核集团研发的核电设备可靠性系统，为电厂设备可靠性管理提供了集智能化、标准化与规范化为一体的流程与方法，实现了用数据洞察引领管理突破，用智能分析刷新技术壁垒，为中核集团各电厂全面掌控机组系统、设备管理成效提供了信息化技术手段，该系统管理的设备有 160 多万台，为 1 000 多个系统进行评价，每天会产生15 亿条以上的数据流量。

核电工程建设具有投资大、建造工期长、现场环境繁杂等特点。利用“互联网 + 大数据”模式建设的工程安全生产协同指挥中心，可以实时掌握各核电项目现场的施工情况，实现安全生产监督、指挥、调度远程实时在线，对各类安全隐患自动预警，全面提升了项目安全生产信息化、现代化管理水平。

2.4.3产业生态协同

“十三五”期间，中核集团启动了数字铀矿山、核燃料智能生产和元件智能制造、数字核电等信息化专项工程，大力推动产业链协作。

1.数字铀矿山

基本建成了中核地质基础数据库，全面反映了我国建国以来铀矿勘查和评价的成果；开展铀成矿信息综合研究和大数据分析探索性研究、铀矿山资源储量动态评价技术研究，使天然铀资源开发可按天进行动态经济评价，为实现地质勘查、设计建设、开发运营和退役治理及长期监护全寿期的上下游一体化奠定基础。

2.核燃料生产与元件智能制造

在核燃料领域，已经形成铀浓缩专用设备、工程数字化仿真能力，实现了对设计方案的验证和优化，为试制、现场调试提供了有力支撑，即将铀浓缩工程级联系统、故障自动诊断系统。

3.数字核电

数字核电以满足核电全产业链、全产品周期、全业务过程的信息利用为目标， 以数字化交付成果为驱动，同步提高各领域的价值创造与管理创效能力，逐步提升数字核电产业链智能化水平，促进产业协同发展。各环节既是信息的利用者也是信息的贡献者，数字核电是产业链共同努力的结果。

以中核集团自主研发的反应堆关键设备智能运维平台为例，我们把它叫做反应堆“私人医生”，是将人工智能技术应用于关键设备的故障诊断与预测，实现群堆状态下的反应堆关键设备的远程可视化智能诊断。目前该平台为国内 9 个核电基地提供支持服务，覆盖国内二代（二代加）、AP1000 和 VVER 等多种堆型、30 余台核电机组，已累计为核电站提供 1 000 余次远程诊断。

3  智能化应用展望

2019 年，中核集团启动实施“创新 2030”工程，并研究制定了人工智能与核科技融合发展规划指南，从夯实基础、搭建产学研协同创新平台体系、推进智能化融合发展三个层面大力推动核工业智能化应用。

3.1夯实基础

夯实基础设施建设，打通数据壁垒，融合知识经验，确保安全可靠。加快安全技术应用、风险评估以及安全事件防范能力建设，确保核工业数据信息的本质安全。持续加强数据中心、5G 等新型基础设施建设，加快推进核科技产业数据采集、归一治理、调度共享等数据工程基础建设，稳步推进业务知识图谱，以及知识推理、知识共享能力建设等知识工程基础建设。

3.2搭建平台

重点围绕装备、技术、生态和赋能四个方面打造智能硬件创新平台、模型应用协同平台、产业协同创新和服务平台及工业互联网赋能创新平台，构建创新驱动、开放协同的平台和机制，带动核相关产业发展。

3.3融合发展

持续推动智慧铀矿山、核燃料智能生产、核工程智能建造、智慧核电运营、智能核环保、核装备智能制造、核技术智能应用、智慧院所、智能化安全保障建设，提升核工业整体智能化水平。

未来，中核集团将在高质量发展、数字化转型、现代化建设的新征程中，积极适应新发展格局，继续践行“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，为核能行业数字化转型与智能化应用贡献中核智慧、中核力量！