以數(shù)據(jù)為橋梁 為新能源產(chǎn)業(yè)賦能增值

張揚(yáng)帆 楊偉新 梁愷

“風(fēng)電場(chǎng)014號(hào)風(fēng)電機(jī)組3月份發(fā)電性能最優(yōu)，085號(hào)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電性能最差，需要對(duì)085號(hào)機(jī)組發(fā)電性能劣化的原因開展進(jìn)一步分析，減少發(fā)電量損失。”4月1日，在國(guó)網(wǎng)冀北電科院新能源所，大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)3月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果開展研討。他們要運(yùn)用數(shù)據(jù)手段，為新能源場(chǎng)站運(yùn)行找到最優(yōu)解。

近年來，作為大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的重要工業(yè)領(lǐng)域，新能源發(fā)電在并網(wǎng)消納及設(shè)備的可靠高效運(yùn)行方面正面臨諸多挑戰(zhàn)。為了充分挖掘新能源發(fā)電數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值，電科院于2019年啟動(dòng)冀北新能源大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)，在融合電網(wǎng)數(shù)據(jù)、新能源場(chǎng)站數(shù)據(jù)和第三方氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，依托數(shù)據(jù)手段，開發(fā)涵蓋新能源發(fā)電精益化運(yùn)維、風(fēng)光資源評(píng)估與氣象預(yù)警、新能源場(chǎng)站涉網(wǎng)性能分析和區(qū)域新能源消納分析等功能模塊，助力實(shí)現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)價(jià)值最大化。

打造前端交互窗口?促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)管理升級(jí)

2020年6月，冀北某區(qū)域發(fā)生主線路相間短路故障，導(dǎo)致某風(fēng)電場(chǎng)多臺(tái)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。冀北新能源大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺(tái)自動(dòng)識(shí)別了故障工況并第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警，同時(shí)根據(jù)各級(jí)匯集站和風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)定位了風(fēng)電場(chǎng)中發(fā)生脫網(wǎng)的每一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組及其脫網(wǎng)容量。與傳統(tǒng)的事后分析方式相比，采用大數(shù)據(jù)手段可以實(shí)現(xiàn)故障的在線自動(dòng)定位與分析，有效支撐新能源場(chǎng)站脫網(wǎng)事故分析以及電網(wǎng)調(diào)控中心對(duì)場(chǎng)站涉網(wǎng)能力的跟蹤評(píng)價(jià)，進(jìn)一步促進(jìn)了新能源消納。

“新能源脫網(wǎng)事故分析只是新能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)與新能源場(chǎng)站數(shù)據(jù)交互功能在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)縮影。”電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)研發(fā)人員王玙介紹，“通過對(duì)單機(jī)級(jí)和場(chǎng)站級(jí)在不同時(shí)間尺度下母線電壓、有功無功等運(yùn)行數(shù)據(jù)的治理、傳輸、計(jì)算和分析，平臺(tái)不僅可以基于定制化界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)站運(yùn)行情況，而且可以從發(fā)電量、發(fā)電性能、故障分析、涉網(wǎng)性能等多個(gè)角度向場(chǎng)站定期推送運(yùn)行評(píng)價(jià)分析報(bào)告，同時(shí)根據(jù)海量運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)掘場(chǎng)站運(yùn)行的潛在問題，進(jìn)一步促使新能源場(chǎng)站根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行整改或優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)站與平臺(tái)數(shù)據(jù)交互的良性循環(huán)。”

依托新能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以打造電網(wǎng)公司與新能源運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商等新能源行業(yè)各方的溝通窗口，進(jìn)一步挖掘新能源發(fā)電側(cè)服務(wù)需求，逐步形成與新能源電站的技術(shù)合作粘性，促進(jìn)新能源電站由“被動(dòng)管理”變?yōu)椤爸鲃?dòng)管理”，由“場(chǎng)站級(jí)”向“單臺(tái)機(jī)”管理的遞進(jìn)。同時(shí)為電網(wǎng)公司提供更深層次、更全面的支撐服務(wù)，推動(dòng)新能源場(chǎng)站參與并網(wǎng)規(guī)范化管理的積極性，提升電網(wǎng)側(cè)新能源服務(wù)水平，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供平臺(tái)支撐。

“線上+線下”探索新能源技術(shù)監(jiān)督服務(wù)新模式

2021年10月，電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)在對(duì)冀北地區(qū)某風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電壓歷史數(shù)據(jù)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其過往數(shù)月間電壓合格率偏低的問題。借助海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，初步定位電壓合格率偏低的形成因素，針對(duì)AVC（Automatic Voltage Control，自動(dòng)電壓控制）系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。隨后，電科院新能源所組織專家團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)據(jù)跟蹤分析，進(jìn)一步準(zhǔn)確定位了影響AVC調(diào)節(jié)性能的關(guān)鍵因素，借助新能源場(chǎng)站功率控制仿真平臺(tái)，提出了AVC優(yōu)化控制策略，并開展了實(shí)驗(yàn)室全工況仿真測(cè)試驗(yàn)證。控制策略現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施應(yīng)用后，該風(fēng)電場(chǎng)AVC調(diào)節(jié)合格率由80%左右提高到97%左右，為投運(yùn)以來最優(yōu)。

截至目前，冀北電網(wǎng)全區(qū)新能源裝機(jī)容量超過3000 萬(wàn)千瓦，新能源場(chǎng)站數(shù)量約300座，新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)量達(dá)5萬(wàn)余臺(tái)，新能源發(fā)電設(shè)備布置分散、人員密度低，傳統(tǒng)的監(jiān)督模式開展難度巨大。為進(jìn)一步提升工作成效，電科院新能源所以新能源信息化建設(shè)為契機(jī)，充分運(yùn)用新能源場(chǎng)站運(yùn)行數(shù)據(jù)，探索開展了“線上+線下”新能源技術(shù)監(jiān)督服務(wù)新模式，“線上”利用平臺(tái)數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)，精準(zhǔn)分析定位問題;“線下”通過與后臺(tái)專家服務(wù)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)新能源設(shè)備的優(yōu)化提升。

“‘線上+線下的‘組合拳為場(chǎng)站提供風(fēng)電機(jī)組發(fā)電缺陷分析優(yōu)化、功率預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)化、AGC/AVC缺陷分析優(yōu)化等技術(shù)監(jiān)督、專項(xiàng)技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)，可以提升新能源管理水平，支撐新能源場(chǎng)站高效運(yùn)維。”電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)研發(fā)人員王正宇介紹。

工作開展以來，電科院新能源所累計(jì)與新能源場(chǎng)站簽訂服務(wù)合同1264.3萬(wàn)元，為四座風(fēng)電場(chǎng)提供了專項(xiàng)技術(shù)服務(wù)工作，提升了風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)友好性和發(fā)電效益。

優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)創(chuàng)新商業(yè)模式

在利用好數(shù)據(jù)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)、服務(wù)好新能源場(chǎng)站的同時(shí)，電科院新能源所還積極拓展大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在新能源發(fā)電領(lǐng)域的商業(yè)模式。

以設(shè)備缺陷智能化判別為例，大數(shù)據(jù)平臺(tái)利用風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件的秒級(jí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電設(shè)備功率特性曲線跟蹤評(píng)價(jià)及智能缺陷識(shí)別算法的開發(fā)，精準(zhǔn)定位風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件缺陷。2021年10月，電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)確定位了張家口某風(fēng)電場(chǎng)10臺(tái)存在發(fā)電能力劣化嚴(yán)重的風(fēng)電機(jī)組，同時(shí)充分發(fā)揮電科院對(duì)新能源設(shè)備的試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?duì)存在缺陷的機(jī)組開展優(yōu)化，經(jīng)測(cè)算優(yōu)化后機(jī)組發(fā)電能力平均提升約2%，該風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電收入提升約65萬(wàn)元。

為了進(jìn)一步打開思路、開闊視野，電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)在2021年針對(duì)電網(wǎng)企業(yè)、新能源運(yùn)營(yíng)商等不同類型主體設(shè)計(jì)需求問卷進(jìn)行問卷調(diào)查，了解新能源運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)公司、第三方服務(wù)商以及政府和行業(yè)監(jiān)管部門不同主體的數(shù)字化增值服務(wù)需求。

“根據(jù)調(diào)查結(jié)果，我們針對(duì)不同服務(wù)對(duì)象制定了差異化的服務(wù)策略：為新能源發(fā)電企業(yè)降低初始投資，降低運(yùn)維成本、提高運(yùn)行效率和發(fā)電量，通過開放的市場(chǎng)化機(jī)制使發(fā)電企業(yè)獲得性價(jià)比更高的服務(wù);幫助政府更加科學(xué)準(zhǔn)確的制定能源規(guī)劃，促進(jìn)新能源的快速發(fā)展;給制造商的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供針對(duì)性的建議，提高對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和管理能力，降低設(shè)備的運(yùn)行管理費(fèi)用，降低設(shè)備的運(yùn)維成本等;第三方服務(wù)商通過向新能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)使用方提供應(yīng)用服務(wù)獲取收益，降低服務(wù)產(chǎn)品的開發(fā)、部署、運(yùn)行成本。” 電科院新能源所大數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)研發(fā)人員王玙介紹。

針對(duì)各方需求，電科院新能源所借鑒互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)理念，以構(gòu)建“共生共享的新能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化生態(tài)圈”為目標(biāo)，結(jié)合創(chuàng)新平臺(tái)企業(yè)端的業(yè)務(wù)實(shí)際，創(chuàng)新商業(yè)模式，提出了新能源數(shù)字化增值服務(wù)的基本框架和具體產(chǎn)品，優(yōu)化新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享、科研成果孵化并提供行業(yè)監(jiān)管決策支撐，助力共生共享的新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。

目前，冀北新能源大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺(tái)已初見成效，相關(guān)成果先后入選國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司提質(zhì)增效優(yōu)秀實(shí)踐案例、優(yōu)秀大數(shù)據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目、創(chuàng)收節(jié)支金點(diǎn)子一等獎(jiǎng)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司電力人工智能應(yīng)用白皮書、數(shù)據(jù)增值服務(wù)典型產(chǎn)品手冊(cè)，并獲得冀北公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、冀北公司管理創(chuàng)新二等獎(jiǎng)、北京市企業(yè)管理創(chuàng)新二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

電科院將緊緊圍繞新型電力系統(tǒng)技術(shù)需求，繼續(xù)擴(kuò)大平臺(tái)數(shù)據(jù)接入規(guī)模和類型，探索區(qū)域新能源大數(shù)據(jù)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，為新型電力系統(tǒng)的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。