摘要：近年來，為落實(shí)碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)，國內(nèi)清潔能源規(guī)模化的進(jìn)程不斷推進(jìn)，新能源占比持續(xù)提升，這也對各區(qū)域新能源的管理提出了新要求?；诖耍鞯啬茉醇瘓F(tuán)以“無人運(yùn)行、少人值守、集中遠(yuǎn)程控制”為目標(biāo)，展開了新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)。該文在闡述新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，從五方面著手分析了其應(yīng)用建設(shè)。同時(shí)，闡明了該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處，主要表現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)新能源區(qū)域級規(guī)模化集中管控、實(shí)現(xiàn)投資主體+省級區(qū)域立體數(shù)據(jù)匯聚以及實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)分析與方案優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：新能源；區(qū)域運(yùn)行；數(shù)字化；管理系統(tǒng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.011

中圖分類號：TP 311.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）07-00-04

Research on the Construction Path of Digital Management System for New Energy Regional Operation

ZENG Lijun

（Guoneng Shuzhi Technology Development （Beijing） Co.， Ltd.， Beijing 100000，China）

Abstract： In recent years， in order to implement the goals of carbon neutrality and peak carbon emissions， the process of scaling up clean energy in China has been continuously promoted， and the proportion of new energy has continued to increase. This has also put forward new requirements for the management of new energy in various regions. Based on this， energy groups in various regions have launched the construction of digital management systems for new energy regional operations with the goal of "unmanned operation， few people on duty， and centralized remote control". On the basis of expounding the architecture of digital industrial Internet for new energy region operation， this paper analyzes its application construction from five aspects. At the same time， the innovation of the system was elucidated， mainly manifested in achieving regional scale centralized control of new energy， achieving three-dimensional data aggregation of investment entities and provincial-level regions， and achieving multi-dimensional data analysis and scheme optimization.

Keywords： new energy; regional operation; digitization; management system

0 引言

為積極落實(shí)碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)，國家能源集團(tuán)公司提出“十四五”時(shí)期要新增新能源裝機(jī)1.2億千瓦，加快“風(fēng)光火儲氫一體化”發(fā)展，大力推進(jìn)清潔能源規(guī)?；?。隨著新能源占比的增加以及一體化運(yùn)營管控模式的逐漸成熟，各區(qū)域公司需要加大區(qū)域新能源管控力度，支持“戰(zhàn)略+管控”模式在新能源產(chǎn)業(yè)落地。在此背景下，新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)展現(xiàn)出了必要性與重要性，對其建設(shè)路徑的研究也具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

1 新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體

系架構(gòu)

1.1 數(shù)字化運(yùn)營，一體化協(xié)同

新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)遵循工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（見圖1），引入了數(shù)字化運(yùn)營與一體化協(xié)同的理念，支持新能源的區(qū)域化高效管理。如圖1所示，其數(shù)字化運(yùn)營部分主要集中于“云端”，基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層以及應(yīng)用層貫穿整個(gè)云端架構(gòu)。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層涉及服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲以及安全，采用先進(jìn)的加密技術(shù)、訪問控制機(jī)制等安全措施，保障數(shù)據(jù)安全性。平臺層是整個(gè)架構(gòu)的核心部分，具備海量數(shù)據(jù)分析的能力，可以深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提供智能化決策支持。應(yīng)用層則提供各種新能源管理服務(wù)，包括火電區(qū)域管控、水電區(qū)域管控、區(qū)域一體化運(yùn)營以及區(qū)域一體化協(xié)同等模塊。各個(gè)層級之間彼此協(xié)同，可以有序完成數(shù)據(jù)的采集、處理、分析以及應(yīng)用工作，為新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理提供有力支撐[1]。

1.2 生態(tài)化協(xié)作，平臺化發(fā)展

依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)在集團(tuán)內(nèi)部開放、互聯(lián)互通的平臺，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)了各平臺的良好協(xié)作，形成了一個(gè)緊密的生態(tài)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，囊括了三大平臺：一是生產(chǎn)運(yùn)營協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，即產(chǎn)業(yè)運(yùn)營平臺，有助于優(yōu)化資源配置，提升整體運(yùn)營效率；二是一體化集中管控系統(tǒng)，即智慧管理平臺，能夠?qū)π履茉磳?shí)現(xiàn)全方位、實(shí)時(shí)的監(jiān)控；三是電力交易決策支持與智售電系統(tǒng)，即生態(tài)化平臺，為電力交易決策提供科學(xué)依據(jù)，有效解決供需矛盾。各個(gè)平臺間可以共享數(shù)據(jù)、信息和資源，從而實(shí)現(xiàn)更加高效的協(xié)作。

1.3 區(qū)域調(diào)度協(xié)同，遠(yuǎn)程集控

區(qū)域調(diào)度協(xié)同旨在確保新能源的穩(wěn)定供應(yīng)，同時(shí)最大可能地優(yōu)化資源配置。就新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)而言，其現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)能夠?qū)Ω鞣N信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)資源進(jìn)行集成，為區(qū)域間的調(diào)度協(xié)同奠定良好基礎(chǔ)。借助新能源區(qū)域集控模塊，可以對各新能源站點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，在分析處理后生成調(diào)度指令，保障新能源的合理供應(yīng)[2]。

2 新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的應(yīng)用建設(shè)

如圖2所示，新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的應(yīng)用建設(shè)主要囊括了安全監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、統(tǒng)計(jì)分析、設(shè)備預(yù)警以及功率預(yù)測等五大模塊。

圖2 新能源區(qū)域運(yùn)行管理系統(tǒng)

2.1 安全監(jiān)控，縱向穿透

安全監(jiān)控模塊巧妙地融合了生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而能夠全面展示集團(tuán)新能源生產(chǎn)的整體狀況。此模塊不僅具備宏觀的展示功能，還能細(xì)致地穿透到省區(qū)公司乃至場站級別的展示頁面。具體功能如下：

該模塊為集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)及業(yè)務(wù)管理部門提供了一個(gè)宏觀、全景式的可視化界面，通過這個(gè)界面，他們可以清晰地了解到新能源資產(chǎn)規(guī)模、地理分布、設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)、負(fù)荷曲線變化、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、棄風(fēng)和限電狀況、利用小時(shí)數(shù)對比、雙碳環(huán)保相關(guān)信息、生產(chǎn)管理概況、故障統(tǒng)計(jì)與分析以及生產(chǎn)費(fèi)用等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。該模塊還能對區(qū)域內(nèi)各個(gè)光伏場站和風(fēng)電場站的核心指標(biāo)進(jìn)行對標(biāo)分析。這些指標(biāo)包括發(fā)電量、上網(wǎng)電量、購網(wǎng)電量、逆變器的輸入輸出電量及其等效利用小時(shí)數(shù)、棄光電量與棄光率、廠用電量和綜合廠用電量及其相關(guān)用電率等。這種對標(biāo)分析為管理決策提供了有力的數(shù)據(jù)支撐[3]。

2.2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，多元分析

依據(jù)理論發(fā)電量平衡分析法，實(shí)現(xiàn)損失電量定量分析、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析、場站性能指標(biāo)對標(biāo)，建立理論發(fā)電量、三率、等級評估、性能分析、切入切出分析等6個(gè)分析模型，輔助指導(dǎo)新能源場站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作。第一，集團(tuán)層面基于理論發(fā)電量平衡分析法，實(shí)現(xiàn)對理論發(fā)電量、實(shí)際發(fā)電量、五項(xiàng)損失電量的橫向?qū)Ρ确治觥Ｖ饕故举Y源利用率、非計(jì)劃檢修損失率、計(jì)劃檢修損失率、限電損失率、受累損失率、性能損失率等。第二，以區(qū)域公司管理視角，提供新能源區(qū)域側(cè)各類關(guān)鍵指標(biāo)集中展示，運(yùn)用雷達(dá)圖、玫瑰圖等可視化圖表方式，分析展示各類損失電量、損失率對機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響。第三，發(fā)揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)性能損失電量等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)的全國各省區(qū)橫向?qū)?biāo)對比。

2.3 設(shè)備預(yù)警，預(yù)知異常

預(yù)知性發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常問題，把故障消除在隱患階段，避免“隱患變?nèi)毕?、缺陷變故障、故障變事故”。以狀態(tài)檢修為目標(biāo)，分析設(shè)備健康狀態(tài)，掌握設(shè)備劣化情況，對潛在故障提前預(yù)警，為設(shè)備維修提供參考，改變新能源企業(yè)設(shè)備檢修模式，提升設(shè)備可靠性。從集團(tuán)管理的視角出發(fā)，對接入預(yù)警模型的預(yù)警結(jié)果進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)和展示。這包括現(xiàn)場預(yù)警和健康情況的總覽、故障預(yù)測的分布情況、專家評判意見、各類預(yù)警的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以及預(yù)警結(jié)果的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。為了更有效地管理預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合動(dòng)力、國電電力以及新能源研究院的設(shè)備預(yù)警模型的遷移，并建立起場站、風(fēng)電機(jī)組、光伏機(jī)組、升壓站等與預(yù)警模型信息相關(guān)的規(guī)則管理能力。通過與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，跟蹤預(yù)警模型報(bào)出的設(shè)備預(yù)警詳情及其處理情況，形成一個(gè)從預(yù)警到缺陷處理完成的全鏈路跟蹤閉環(huán)[4]。

2.4 功率預(yù)測，全景呈現(xiàn)

匯集省區(qū)公司區(qū)域集控系統(tǒng)中的功率預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅有助于從宏觀角度了解集團(tuán)整體的功率預(yù)測狀況，還能對比各省區(qū)公司的具體情況。首先，通過整合各區(qū)域的功率預(yù)測數(shù)據(jù)，為集團(tuán)提供一個(gè)全景式的能源資源、預(yù)測情況以及能源利用率的展示。這將幫助管理層更全面地掌握集團(tuán)的能源布局和利用狀況，為決策提供更堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。其次，深入?yún)R集區(qū)域內(nèi)各投資主體、各場站的中期、短期、超短期預(yù)測數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的氣象預(yù)報(bào)信息。這些數(shù)據(jù)將為運(yùn)營團(tuán)隊(duì)提供寶貴的預(yù)測信息，使其能更準(zhǔn)確地預(yù)判未來的能源產(chǎn)出情況，并據(jù)此做出更為合理的運(yùn)營決策。最后，對各區(qū)域的功率預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的分析，與實(shí)發(fā)功率數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以揭示預(yù)測與實(shí)際之間的差異，為各區(qū)域提供有針對性的改進(jìn)建議。

2.5 統(tǒng)計(jì)分析，焦點(diǎn)

對標(biāo)

統(tǒng)計(jì)分析主要是針對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)電情況、設(shè)備健康情況等核心生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，針對重要指標(biāo)建立指標(biāo)體系，分別對關(guān)鍵數(shù)據(jù)、焦點(diǎn)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及對標(biāo)。第一，展示集團(tuán)新能源總體發(fā)電量、風(fēng)電發(fā)電量、光伏發(fā)電量的完成情況，與計(jì)劃完成進(jìn)度分析展示。對新增裝機(jī)容量目標(biāo)完成情況進(jìn)行進(jìn)度跟蹤，對各區(qū)域利用小時(shí)、發(fā)電量、理論電量偏差值對標(biāo)。第二，區(qū)域側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對新能源生產(chǎn)運(yùn)維過程中關(guān)鍵的電量指標(biāo)進(jìn)行展示。第三，支持新能源60個(gè)指標(biāo)的環(huán)比、同比、與計(jì)劃值比、與預(yù)測值比，橫向?qū)Ρ鹊热暯菍?biāo)查詢和分析和對標(biāo)查詢和展示，提供相應(yīng)的結(jié)果圖表導(dǎo)出功能。第四，為數(shù)據(jù)賦予管理、產(chǎn)權(quán)、地理位置、類型等多種標(biāo)簽標(biāo)記，形成多維數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)多維查詢、靈活統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)應(yīng)用功能。第五，通過數(shù)據(jù)湖中的實(shí)時(shí)測點(diǎn)，計(jì)算成日、月、年標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)數(shù)據(jù)，提供一線人員進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表自動(dòng)填報(bào)，減少基層人員人工填報(bào)工作量。

3 新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的

創(chuàng)新之處

3.1 實(shí)現(xiàn)新能源區(qū)域級規(guī)?；泄芸?/p>

創(chuàng)新性地提出高效的“集控+管控”管理模式，通過信息匯集一體化、展示手段多元化、業(yè)務(wù)監(jiān)控全面化以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及時(shí)化，旨在支撐“無人運(yùn)行、少人值守、集中遠(yuǎn)程控制”的管理目標(biāo)。不僅符合省級區(qū)域公司為責(zé)任主體，推進(jìn)“一區(qū)域一集控”建設(shè)的要求，而且能有效解決當(dāng)前部分區(qū)域分散建設(shè)多個(gè)集控中心的問題。這些問題包括缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、無數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致無法在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化集中管理，從而無法充分發(fā)揮集團(tuán)及區(qū)域信息資源的效能。

3.2 實(shí)現(xiàn)投資主體+省級區(qū)域立體數(shù)據(jù)匯聚

如圖3所示，項(xiàng)目將打破傳統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)的邊界，實(shí)現(xiàn)省級區(qū)域的多投資主體的新能源場站的數(shù)據(jù)匯聚，使同區(qū)域不同管理單位、生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)的對比分析成為可能，數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍更廣、業(yè)務(wù)價(jià)值更突顯，多維的數(shù)據(jù)匯聚可為考慮不同區(qū)域地理資源特點(diǎn)的設(shè)備診斷、功率預(yù)測等模型優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

圖3 不同區(qū)域多維數(shù)據(jù)匯聚

3.3 實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)分析與方案優(yōu)化

系統(tǒng)通過集成先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析工具，不僅能夠?qū)崟r(shí)收集和處理海量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還能從多個(gè)角度對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析。這種多維度的數(shù)據(jù)分析使得管理者能夠更全面地了解新能源區(qū)域的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題和風(fēng)險(xiǎn)?；跀?shù)據(jù)分析的結(jié)果，系統(tǒng)能夠智能地生成優(yōu)化建議，這些建議涵蓋了能源配置、設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)策略等多個(gè)方面。

4 結(jié)束語

新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)的研究與建設(shè)，是對國家碳中和、碳達(dá)峰戰(zhàn)略目標(biāo)的響應(yīng)，具有重要的實(shí)踐價(jià)值。該系統(tǒng)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了新能源區(qū)域的高效、智能管理，不僅提升了運(yùn)營效率和能源利用率，還為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。多維度的數(shù)據(jù)分析與方案優(yōu)化，使得管理者能更精準(zhǔn)地把握新能源運(yùn)行狀況，優(yōu)化資源配置，降低運(yùn)營成本。系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用還體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)新能源區(qū)域級規(guī)?；泄芸睾屯顿Y主體+省級區(qū)域立體數(shù)據(jù)匯聚，這為新能源行業(yè)的管理帶來了新的思路和方法。展望未來，新能源區(qū)域運(yùn)行數(shù)字化管理系統(tǒng)將持續(xù)提升新能源的管理效能，為實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的社會目標(biāo)貢獻(xiàn)重要力量。

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