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“數字技術+電力業務”支撐新型電力系統建設

發布時間:2021-12-24 瀏覽數:4

構建以新能源為主體的新型電力系統,是保障能源供應安全的重要戰略舉措,是實現碳達峰、碳中和目標的重要手段,具有重大的歷史意義和現實意義。

構建以新能源為主體的新型電力系統面臨諸多挑戰。首先,風光等為代表的清潔能源發電的隨機性、波動性和間歇性以及電動汽車負荷時空隨機分布等特點,導致系統面臨的不確定性進一步增加,電力、電量平衡壓力大,電網運行控制更加復雜和多變;其次,新能源對極端天氣的耐受能力脆弱,保障高比例新能源并網消納、系統安全和可靠供電的難度更大;zui后,傳統電力系統中千兆瓦級的煤電機組將被數量龐大的兆瓦級風電機組甚至更低容量的光伏發電所取代,特別是配網側電網形態發生變化,分布式特征更加明顯,新型電力系統中發電設備的數量將達到千萬臺級,系統需要處理的數據將呈現爆炸式增長。

新型電力系統.jpg

新問題的解決需要與之相適應的新技術應用,新型電力系統的特征必定催生新技術。為了應對新型電力系統建設帶來的挑戰,需要在“可觀、可測、可控”的基礎上進一步深化,需要以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代數字技術為核心驅動力,不斷提高電網數字化、網絡化、智能化水平,加快推動傳統電力系統從剛性向靈活韌性的新型電力系統轉變,需要運用數字系統理論推動運行控制體系優化、重構,需要基于數字技術特性提升電網的全域互聯、高效感知能力。

面向新型電力系統建設,應聚焦于電網數字化、智能化,以數據流引領和優化電網能量流、業務流,支撐業務創新,基于全域物聯網“云-管-邊-端”架構,圍繞新型電力系統“源網荷儲用”業務場景,采用“系列傳感+邊緣技術+多類型通信+統一平臺+數據融合+業務智能”技術路線,形成終端到系統應用的整體解決方案,打造“狀態全感知、設備全連接、數據全融合、業務全智能”的全域物聯網,提升新能源、柔性負荷等主體的廣泛互聯、全面感知。

在端側,終端設備的功能和性能將更多由軟件定義,朝著智能化處理、多功能融合的方向發展。芯片算力和集成度的快速提升以及輕量化物聯網操作系統逐步成熟,解決了邊端算力不足的問題,“多專業功能融合、智能分層”技術架構以及“智能化處理”邊端設備成為新型電力系統的重要形態。在配網側,實現多類型的傳感終端與智能網關間的即插即用、遠程維護。

在邊側,智能AI應用將逐步深化。結合新型電力系統“源網荷儲用”的需求,未來需要大量的邊緣物聯網計算節點實現對各類現場智能傳感器、智能業務終端進行統一接入、數據解析和實時計算的裝置或組件,與物聯網平臺雙向互聯,實現跨專業數據就地集成共享、區域自治和云邊協同業務處理。邊緣物聯網計算節點結合業務場景的差異,將逐步呈現邊端分離、邊端融合和邊緣節點三種功能形態,具備硬件平臺化、軟件容器化的特點,實現軟硬件解耦、架構統一通用、個性化定制應用、開放共享的終端應用生態等功能。

在管側,多類型通信的場景將進一步豐富。負荷側資源日益多元分散,數億傳感設備需要信息聯網。電力通信網的業務需求已向大連接、低時延、高可靠、大帶寬方向發展。5G作為新一代無線通信系統的發展方向,將為數字電網建設提供重要支撐,為電力通信網“zui后一公里”無線通信接入提供更優的解決方案。5G網絡以其超高帶寬、超低時延、超大規模連接的特性及優勢,以及網絡切片、邊緣計算兩大核心能力,可更好地滿足數字電網業務的安全性、可靠性和靈活性需求,推動電力通信網絡的智能化升級發展。

在云側,海量數據的處理能力將進一步提升。隨著新型電力系統的建設,海量設備接入配電網,配網側需要及時獲得分布式電源、低壓配電臺區現場設備的電氣量和狀態量數據,對采集存在請求優先級劃分、協議多樣化、規模間歇性并推等問題。應增加平臺請求優先級劃分、規約動態擴展、動態節點管理能力,強化平臺連接能力、設備管理能力與云邊協同能力,平臺側應延伸分布式光伏、新能源站點、風能、新型儲能、智能充電樁等新型應用。應基于統一電網數據模型,以地圖為入口,承載全類型電網設備圖形、拓撲、臺賬的編輯、分析和管理,實現地理、物理、管理數據融合,以靈活開放、全面兼容的方式支撐新型電力系統相關業務應用。

數字技術結合電力業務場景將激發出更大價值。在數字調度方面,基于云邊協同的數字電網技術架構,以虛擬電廠、微網等為聚合載體,基于人工智能的多能互補、自治優化的分布式控制、邊緣集群計算、主配一體協同控制技術,實現云邊協同、泛在接入、靈活定制和就地決策,滿足不同類型電源、微網的海量接入和大規模協同優化,支撐大電網自主巡航及園區微網智慧化管理。

在數字輸電方面,基于物聯網平臺,應用WAPI、北斗定位、智能糾偏和任務航線等新技術,升級機巡系統,打造云巢巡檢新模式,實現航線智能規劃、無人機遠程自動駕駛。研制簡易無人機巢、輸電感知終端、通信終端和輸電智能網關,實現架空、電纜線路的全面監測與數據采集,實現輸電全景信息融合、全域智能決策,提高輸電網安全運行和防災抗災能力。

在數字變電方面,依托數字技術,優化升級變電智能網關,實現變電站二、三區數據全采集;依托南網云和全域物聯網平臺建設變電運行支持系統,強化人工智能算法研究,提升對表計、設備缺陷的識別準確率,開發巡視點位優化配置功能,做實智能巡視;圍繞程序化操作,優化智能操作功能,zui終構建全景感知、風險可視、操作可達的數字孿生變電站。

在數字配電方面,以配網生產一線需求為導向,以配電智能網關、智能傳感器、智能一二次融合設備為核心,基于全域物聯網平臺、南網智瞰等支撐平臺,打造配網生產運行支持系統,實現配電網設備狀態透明、運行狀態透明,支撐配電網智能運維、智能服務、智能作業,全面提升供電可靠性和客戶服務水平。

在數字用電方面,圍繞碳達峰、碳中和目標和新型電力系統要求建設需求側管理平臺,包括資源管理、有序用電、需求響應、電能替代、節能服務等功能,支撐智能用電業務開展;部署自動需求響應控制器、低壓負控開關等終端設備,做實需求側負荷調節能力;客戶側推廣電能替代設備、微網和儲能產品,實現綠色低碳、科學有序用能。

以“數字技術+電力業務”推動新型電力系統建設是一個漫長且艱難的過程,各領域應共同探索,不斷提升新型電力系統服務能力,促進我國能源產業轉型升級,構建清潔低碳安全高效能源體系。

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