从至少8小时缩减到两分钟 煤质快检技术取得原创性突破 |突破“卡脖子”系列④

长久以来，低效率、高成本的传统煤质化验手段，严重制约了煤炭清洁高效利用。如今，这一局面正在被改写，能源领域一场前所未有的技术革新已悄然开启。

10月24日上午，“AI智测·炭索未来”融合光谱煤质快速检测技术发布会在北京举行，由国家能源集团携手中国电子科技集团旗下海康威视联合研发的“融合光谱煤质快速检测技术”正式发布，标志我国煤炭数质量管控领域迈入全新的人工智能时代，并首次在煤炭生产、电力、运输、化工等全产业链成功示范应用。

图为融合光谱煤质快速检测技术装备

“我们的生活离不开煤炭，煤炭在碳达峰碳中和战略中发挥着兜底保障作用。如何对煤炭看的清、看的准，充分发挥它的价值，煤质检测，是一项非常重要的工作。”发布会上，国家能源集团党组书记、董事长刘国跃表示，本次发布的煤质快检技术成果，是国家能源集团和中国电科探索“央企联合+技术融合”路线、更好发挥国资央企三个作用的最新行动，也是以人工智能催生自主颠覆性技术创新的重大实践。与传统检测相比，这一技术一举突破多项“卡脖子”难题，推动煤炭供需两端全流量实时在线、无人干预检测成为现实，目前已在多家合作伙伴实现超千万吨的煤炭快速结算，未来将进一步向“大模型、大平台”延伸，打造全域全时态国家级数质量共享服务平台并拓展至其他大宗散货商品检测领域，对于促进人工智能高水平场景应用具有重要里程碑意义。

发布会现场 

长期困扰购销双方“卡脖子”

传统煤质检测技术难以适应绿色安全发展需要

据了解，煤炭质量数据是煤炭生产、销售结算、利用的关键基础数据。长久以来，依赖化学手段的传统煤质检测技术，存在过程复杂、操作差异大，存在流程长、数据缓、风险大、结算周期长等诸多问题，严重制约了煤炭清洁高效利用。

国家能源集团煤炭质量技术监督服务中心常务副主任、南环院党委书记张杰介绍，一列煤从上游装车站台装车发出，到下游用煤单位卸车验收采用传统破坏性化学分析方法，中间至少有两次检测，很难保障上下游煤质检测结果的一致性，这也是长期困扰购销双方“卡脖子”的难题，难以适应煤炭产业链供应链绿色安全发展需要。此前，国内外进行过大量的煤质快检技术研发，逐步形成中子活化、双能伽马射线、X射线吸收、近红外光谱（NIRS）等技术路线，但由于检测精度不高、放射源安全隐患等因素，一直未形成大规模商业化应用的成熟可靠技术。

他介绍，此次发布会重磅推出的“融合光谱煤质快速检测技术”，是一项集煤质快检核心装置、AI模型与数质量管控平台于一体的原创性技术，实现人工智能、光谱学及化学等多学科交叉融合，可对煤炭成分中的热值、水分、灰分、硫分进行精准检测；基于双模态神经网络的人工智能技术，利用深度神经网络有效融合两种感知信号，对大量煤炭成分进行数据表征，并结合鲁棒训练，从而实现快速、准确、鲁棒、无损的煤炭成分分析，一举攻克了传统煤炭检测技术检测数据延迟、失真及成本高等难题，实现煤炭供需两端全流量实时在线、全自动检测。

仅需两分钟获取检测结果

单列车的检测煤量可达1吨以上，是传统1克煤样检测量的百万倍

在国家能源集团准能集团黑岱沟露天煤矿，安装于准能选煤厂785商品煤胶带机中部的煤质快检核心设备，正在对当天装车外运的商品煤煤质进行实时检测。仅两分钟后，涵盖发热量、水分、灰分、硫分等多项指标的数据信息已传输到下游用煤单位，这套设备可实现当天10列装车共计4.1万吨商品煤全部过检，每车传输10组数据，一天共传输100组数据。

在中国华能集团锡林郭勒热电厂，来自国家能源集团胜利能源公司的商品煤，正源源不断地通过长距离输煤皮带输送到电厂煤仓。依托煤质快检与皮带秤数据的不落地快速结算模式，胜利能源已实现煤炭数质量数据的自动获取和实时结算，检测精度达到传统煤质检测水平，交易资金沉淀成本也大幅降低，由原来的一个月一结变为当日结算，每月可减少财务资金成本17余万元。

这些突破煤炭购销传统模式的镜头，正是国家能源集团融合光谱煤质快检技术为煤炭消费领域带来的重大技术突破。

据了解，国家能源集团组织调动“煤电运化”全产业链35家子分公司上千人参与了这次科技攻关会战。历时两年时间，广泛收集国内外300多万条历史煤质数据，以10万多组高质量光谱煤质数据集，实现了对煤种范围99%以上的覆盖；检测煤种覆盖全集团全部自产、外购等合计超过398种，检测精度达到传统化学方法水平，累计平均偏差趋于零，煤炭数量和质量具备“在线测量”基础。

国家能源集团所属电科院南环院作为技术研发的牵头实施单位，发挥自身在煤质检测领域的专业、技术、人才优势，早在2019年就启动煤质快检技术领域的科技研发，2022年联合海康威视确定了融合光谱煤质快速检测的技术路线，先后完成试验平台、实验室原理机研发；2022年—2023年，完成在线检测产品的开发，成功研发出包括多维感知、双模态神经网络算法、高质量数据集、AI模型等一系列自主核心技术，探索实现了实体产业链与技术创新链的跨学科、跨行业融合，形成“央企联合+技术融合”的新质生产力发展新范式。

同时，国家能源集团聚焦产业引领，提升一体化效能，依托区块链技术实时采集接入煤电化运全产业链条，从煤矿、外购煤站台、港口、电力、化工等297家单位、累计1134台的轨道衡、汽车衡、煤质快检等设备源头实时采集数量和质量数据，形成了全环节、全流程完整的数据监控链条，打造“全景、真实、准确、快速、透明”的煤炭数质量管控平台。历经28次数据集扩充，3次迭代更新，搭建煤质快检AI模型，实现检测精度突破，对国内外上百种煤种的检测通过率都保持在95%以上；以区块链+数字化平台管控，实现煤质检测数据“实时、透明、共享”。

“这项技术可以在线检测6毫米煤样的热值、全硫、灰分、全水等指标，整列车采样完成后仅需两分钟获取检测结果，相较于至少8小时的传统检测周期，实现煤质信息的实时精准获取。同时，样品代表性指数级增强，单列车的检测煤量可达1吨以上，是传统1克煤样检测量的百万倍，样品代表性和检测效率大幅提升。此外，全程实现自动无人干预，改变了传统采样、制样、化验的复杂流程，构建了高效、透明的在线检测模式。”张杰介绍，2024年在国家能源集团四大产煤区、港口、销售、电厂、化工产业共9家单位示范应用的10台产品设备，检测煤量超4亿吨，且历经高低温、粉尘、震动以及高湿度、电磁干扰等各种严苛环境条件，均稳定运行。

“以热值检测结果为例，相同煤样在同一装置重复性检测的平均差值约为42大卡，在不同装置再现性检测的平均差值均为59大卡；在上下游检测的平均差值约为77大卡，验证了快检装置的高一致性。”张杰说。

解决煤炭行业“痛点”“难点”

创新“成果”必须转化为发展“结果”

创新“成果”必须转化为发展“结果”，煤质快检技术本身就是从解决煤炭行业“痛点”“难点”应运而生的，就要坚持“技术产品化、产品产业化”的市场化应用的实施路径。

张杰介绍，为实现这一目标，国家能源集团融合区块链、煤质快检、大数据等新型技术，先行先试“在线测量+数字监管”的新型煤炭数质量管控模式，依托区块链技术实时采集接入煤电化运全产业链条，从煤矿、外购煤站台、港口、电力、化工等297家单位、累计1134台的轨道衡、汽车衡、煤质快检等设备源头实时采集数量和质量数据，形成了全环节、全流程完整的数据监控链条，打造“全景、真实、准确、快速、透明”的煤炭数质量管控平台。未来可升级为国家级煤炭数质量大数据共享管控平台，实现全国煤质数据全景感知，化解供需两端数据矛盾，建立起快速结算新型模式，具备降低千亿级资金沉淀成本的应用空间。

他还指出，国家能源集团深度融合煤炭、电力及化工产业生产、运输、耗用、销售等大数据，扩大煤质快检技术应用空间，为能源资源优化配置、煤炭智慧洗选提质，煤电清洁高效燃烧，煤化工高端化和多元化转化，煤基污染物协同控制，碳足迹及碳追踪监控等产业生态提供大数据支撑，持续催生新产业、新模式、新动能。

经过三年来的不懈努力，煤质快检催生的新质生产力已初显成效。在胜利能源以煤质快检、定量仓、汽车衡等实时采集数据，实现了对华能、大唐、京能、蒙能、华润等客户的试点结算全覆盖，截至目前已经实现超900万吨的快速结算，累计偏差仅13大卡。

图为胜利能源煤质快检现场 资料图片

应用单位之一、华能北方联合动力党委书记、董事长陈炳华在发布会上表示，今年4月27日，华能北方公司成功实现基于胜利能源公司的煤质快检与皮带秤数据的首笔煤炭交易快速结算，做到煤炭数质量数据自动获取、实时结算，实现无人化、少人化管控。截至10月21日，双方通过煤质快检已完成结算434万吨，结算结果与华能北方联合动力人工化验结果的差值全部符合国家标准要求。通过半年的应用，不仅验证了这项技术的稳定性、高效性和可靠性，而且证明煤质快检技术所重塑的购销新模式具备很强的推广价值。

宁夏煤业煤制油项目气化炉和锅炉对煤质指标有严格要求，未使用煤质快检设备前，相关指标合格率为81.18%。从今年3月8日开始使用煤质快检设备检测数据指导配煤以来，在化工配煤过程中实时输出煤流的成分数据，提供精准掺配烧方案，配煤灰分合格率接近百100%，长期保持原料煤灰分稳定，气化炉平均运行周期可延长30天以上，预计每年减少5台炉大修，检修工作量降低10%左右，每年降低生产及检维修成本约2000万元。

此外，国能黄骅港务以煤质快检技术代替传统采制化方式后，每年就可节省采制化成本超千万元。同时利用煤质快检数据，制定港口产业装船精准配煤作业方案，指导和优化港口装卸自动排产系统，进一步驱动港口高效生产，提高装卸效率。

宁夏煤业煤制油化工煤质快检设备运行检查 资料图片

据统计，截至10月21日，国家能源集团以煤质快检技术和数据平台实现对各外部用户单位超1000万吨的快速结算，其中胜利能源对华能、大唐、京能、蒙能、华润等所有内外部客户累计结算172天，结算煤量900余万吨，累计偏差仅13大卡；与华能锡电结算5964吨，热值偏差6大卡，远低于行业标准，起到良好的示范效应。

为加强技术研发推广，树立央企联合创新标杆，国家能源集团与中国电科海康威视决定在煤质快检科技项目基础上组建高科技创新企业。发布会上，国能海康曜视科技（杭州）有限公司正式揭牌。

据了解，国家能源集团联手海康威视，将加速煤质快检技术的谱系化、产品系列化、应用规模化、管控体系化发展，按照“战略管控+一体化运营”总体定位，构建起全集团“体系化、网络化、标准化”的煤炭数质量管控体系，并通过标准的研制和推广，为行业内的技术交流等提供共同的语言和基准，推动煤质快检技术不断向更高水平发展，加速行业认可和产业化进程。计划到年底，国家能源集团将在新疆、宁夏、晋陕蒙核心区、蒙东四大产煤区相关矿点、外购煤站台和部分电力、煤化工企业部署应用80多台煤质快检装置，将实现对“煤炭、电力、港口、化工”等上下游的煤质快检覆盖。