大數據技術在新能源發電企業中的運用

張怡雪

（青海綜合能源服務有限公司，青海 西寧 810000）

時代不斷進步，社會快速發展，人們生產生活中，對于電力資源安全、利用的需求日益提高，為了滿足人們多樣化的用電需求，發電企業不斷改進技術，在電力資源生產、輸配方面加大了力度，進而產生大量數據信息，海量的信息能夠為發電企業帶來較大的效益，確保電力資源發電效果增強。但是由于受到市場經濟結構變化以及電力季節性特點的影響，用電負荷峰谷差異較為明顯，增加了新能源運用比例，導致電力系統調峰能力下降，系統運行不穩定。此時利用大數據技術分析新能源發電企業運行、發展具體情況，可以將故障高效解決。基于此，本文重點分析大數據技術在新能源發電企業的運用，旨在為新能源發電企業長遠發展，提高運行效率提供有價值的建議[1]。

1 新能源發電概述

國家可持續發展戰略目標的提出，使得越來越多的人開始關注到新能源發電這一領域，并且加大了在新能新發電技術方面的研發力度，致力于提高發電水平。當前常見的新能源發電方式有風力、光伏、燃料電池三大類型，與傳統發電模式相比，其環保優勢更加突出，增加電力系統電量的同時，能源消耗降低，并且和國家環保政策要求相符。在新能源開發及利用方面，新能源發電成為重要手段之一。新能源發電重點在于新能源轉化，可再生資源轉化成電能，服務于社會及人民。風能與太陽能是主要資源，其中風能擁有量較大，基于風能密度及風速年累計時長，而且我國諸多區域風密度高達300W/m2，所以與風能利用要求相符。另外大多數地區風速可達5-20m/s，持續時間為6000h/年，在我國風能資源豐富，可用風能存儲量達到了2.5 萬千瓦，風能發電開發潛力較大。太陽能應用范圍也非常廣，借助太陽散發的能量，在收集熱能中實現發電，而且我國陸地面積大，接收太陽總輻射量也非常大，堪比1.7 萬億噸煤產生的能量，利用價值較高，為拳能源發展提供了重要的能源支持[2]。

2 大數據技術在新能源發電企業中的運用意義

最近幾年電力行業發展速度逐漸加快，新能源發電企業也得到了長足發展機遇，隨著用戶用電量的逐漸增加，要想確保用電安全以及實效性，就應該充分發揮大數據技術的優勢。智能電網體系的構建，一方面使新能源發電企業業務服務內容有效延伸，另一方面也實現了管理模式創新。在整個環節，大數據技術、平臺都發揮了非常重要的作用。通過采用大數據技術，不僅有利于新能源發電企業數據信息服務更加優質，而且使企業智能化電網體系得到了進一步優化。另外在大數據支持下，新能源系統數據的處理日益規范，電力企業可以通過系統的運用快速處理以及解決數據問題，新能源項目可操作性增強，推進企業系統網絡化發展。除此之外，大數據技術提高了電力資源綜合利用率，減輕了電力行業建設過程中給予自然環境的壓力。

3 大數據技術在新能源發電企業中運用的案例

3.1 大數據基本架構

在新能源發電企業運用大數據構建集合數據系統，將傳感、信息通信、計算機、數據分析等技術結合，形成智能化新能源發電數據架構，改善了原來生產、傳輸、消費、轉換、交易過程中的缺陷，基于大數據技術優勢，實現了能源與信息間有效融合、互融互通、開放透明、互惠互利、共享型新能源體系。其中主要涉及的有應用層、平臺層、數據層、物理層四大部分。

物理層包含能源生產、傳輸、消費以及裝備，主要借助能源網、能源設備傳感器、能源表計的裝設來準確獲取系統中運行相關信息、設備運行情況，然后將這些數據信息傳輸至智能運營維護、態勢感知系統中，數據便可以展示出來，同時還具備了監測、預警、故障定位等多項功能性[3]。信息通信、智能控制系統主要承擔的是能源系統各個環節、各個設備之間通信、管控任務。在整個過程中生成的大量數據和氣象環境等一些外部系統相關信息整合以后儲存于專用能源大數據庫內，在經過深入加工以后用來評價能效、辨別風險、分析能源經濟利用率等。大數據技術基本框架的構建促進了能源生產，精準預測可再生能源發電功率，并且與電、氣、冷、熱等多種配置協同工作，實現了能源網在線智能化運營與維護，系統運行情況得到了有效監控，可將故障部位自動化識別；同時還為能源消費用戶提供相應的能效分析，提高了服務質量，各項負荷資源有效整合，滿足用戶需求，能源利用效益提高了。

3.2 用電大數據來源形式

新能源發電企業大數據通常情況下會由不同數據源對數據信息進行采集，主要來源于用戶層企業報表、設備層電能表計、系統層不同類型控制及運營維護系統數據信息（具體見表1 所示）。和傳統系統結構對比，不同類型數據源數據采集范圍存在較大差異，數據信息聚集時空尺度區別較大，數據多樣性展示出多源異構特點。大數據技術應用于新能源發電企業全過程傳感信息采集裝置、設備中，大數據量級高達TB、EB 級以上；大數據技術在數據采集方面時效性、全面性更強，數據獲取頻率可用分鐘計算，增長速度也非常快。另外，大數據技術下新能源發電企業數據除了統計分析、周期報表制作以外，實現了深層次加工、分析、利用，同時還應用于用戶用電特性、潛力挖掘、源-荷特性預測、分析、交易、增值等服務環節。

表1 用電大數據主要來源形式

4 大數據技術在新能源發電企業中運用的領域

4.1 項目開發中的運用

在新能源發電企業項目開發階段，通過大數據技術構建新能源資源庫，進而可以更好地掌握區域內可再生能源分布具體數據及信息。新能源發電企業電站場址的選擇需要進行深入的勘測，構建的資源庫可清晰的呈現區域內資源分布情況，進而幫助企業在投資場址前做好合理的布控，在和地區政府協商以后安裝勘測設備，對資源數據進行收集整理及分析，提前獲取場址資源分布數據；已建電站，可借助功率對設備采集的資源數據處理、遠傳及預測，進而形成資源數據庫。通過資源庫中的數據，研究項目開發是否具備可行性，場址資源決定著發電量，尤其是可再生能源電價下跌時，影響到的是投資收益[4]。所以項目開發時期、后期規模擴大，都要以資源數據庫為依據，根據評估標準、分析方法，詳細評估場址資源，確保發電量預測準確性，避免投資風險發生。以資源數據庫為基礎建立交易平臺，可向其他新能源開發企業出售場址，從中獲利。新能源開發時會提前勘測場址內資源，進而決定是不是要投資，一些向新能源開發轉型的企業會對新能源電站建設需求較大，沒有太多的時間勘測資源，此時資源數據價值優勢更加突出；若企業決定放棄某一區域投資，此時勘測到的數據便可出售于即將接手的企業。

4.2 多邊交易指導中的運用

在新能源發電企業多邊交易過程中主要包括電網、發電、用戶，在發電端、用電端基礎上形成良性競爭體系，三方針對電力價值進行協商構建多邊交易模式。多邊交易模式的構建，需要將一些電量電價經濟補貼放棄，當前新能源穩定性差，在交易電量時并未設計相應標準。通過大數據技術將各個區域新能源數據、發電數據整合，以月為單位計算發電量、故障電量、限電量，通過數據軟件將企業每日、每月、每年交易電量進行統計，根據區域電量交易政策對參與多邊交易電力數量合理選取與劃分。比如基礎和交易電量結合在一起，每月將電站基礎電量明確，未參與交易的企業采取基礎供電結束限電方案，參與交易企業未完成交易電量便從基礎電量中抵扣，借助大數據來合理選取最適宜的電量交易數據[5]。

4.3 全息電力故障錄波系統

4.3.1 全景故障錄波系統

新能源發電企業電力系統故障多由于設備老化、外部原因、人為操作錯誤所致，故障發生以后不僅會改變電氣供電量，而且極易存在非電氣量。運用大數據收集整理各項數據信息，結合系統錄入數據準確掌握故障前系統所處狀態、故障時的表現、故障產生的時間、如何處理、如何修復，修復后運行狀態，進而將以上行為還原，大數據不斷積累，構建智能化電力系統分析體系。所以要以以前電氣發波數據作為依據，將分散式信息收入子系統進行有效整合，形成系統化、一體化、集約化數據庫，確保全息數據記錄系統整合約束。全景數據錄波系統構建過程中可由以下環節著手：一是記錄視頻，發電站內視頻系統重點在于對設備操作時部位、電站內設備運行情況進行準確核實。設備運行時若操作人員出現錯誤行為、帶電設備被觸碰、帶電間隔內有動物進入均會導致故障發生。通過大數據技術中視頻對圖像信息進行采集、存儲，并記錄于數據庫中，檢修人員可在第一時間對故障原因、部位準確找出；二是音頻信息，電氣設備運行故障發生時會有異常聲音，大數據技術可將聲音進行檢測與記錄，快速檢測到設備運行情況、故障內容。數據庫中強化能源發電機、電壓器等設備故障音頻，可確保能源發電廠設備運行準確獲取有價值的數據；三是記錄非電氣量，新能源電站溫濕度相關數據、設備系統數據都能夠為故障錄波分析提供依據，比如，濕、熱、力等不同類型傳感設備、元件與數據故障錄波系統連接，中心站便能夠在第一時間對能源電站故障安全隱患快速捕捉。

4.3.2 全時故障錄波系統

故障錄波啟動在新能源電站設備故障錄波系統中會對故障記錄智能化、錄敏性造成較大影響，在很大程度上會對錄波準確性帶來危害。以前錄波時，設備性能容易被噪聲影響，導致啟動判斷失誤，故障時間全過程很難被完整記錄，有時也會出現忽略記錄。所以技術人員會通過諸多啟動設置的形式對數據進行判斷，這對于內部硬件、實時性要求會更高一些。錄波設備會受到儲存、傳輸空間、速度的局限性，進而對啟動數據進行設置，門檻會選擇性記錄故障信息，重點記錄的是波動明顯以及突發性故障數據，小波動、漸變型數據很難被捕捉到。大數據分析、壓縮技術、大容量儲存技術的應用，實現了全時段故障錄波，無需設計啟動條件、數據，隨時以運行狀態采樣頻率的動態變化，對電力頻率運行過程實時監控與記錄，在能源電力系統發生故障時，運行人員會借助自動化、智能化技術查閱錄波系統，準確獲取能源電氣系統故障發生時間段以及原因。調閱以后可將查閱過的數據及信息快速且高效率地過濾，并及時儲存于數據庫內。

5 結語

總而言之，隨著綠色環保理念的廣泛應用，現代電站以及電網發展速度越來越快，新能源已經成為發電站運行中非常重要的資源，而和新能源相關的電站建設項目也越來越多，這也很大程度上使得電力系統結構逐漸多樣與復雜，隨之而來的便是故障發生頻率越來越高。大數據技術在新能源發電企業中的運用，實現了新能源電站項目開發、建設效益的增強，通過大數據技術可對區域內資源進行高效探索，形成集能源、設備于一體的數據庫，再加之故障錄波系統的引進，確保新能源發電企業項目建設、電力交易更加準確與合理，電氣設備使用率提升的同時，故障問題可以快速解決，促進了電力行業新能源運用中大數據技術優勢得以更好地發揮價值。