




摘 要:本文聚焦于數字化在國家電網標準中的應用,尤其是在低碳電力、負荷管理、網架調控與運行等場景中的應用。通過對關鍵技術的研究、實施路徑的探索以及實踐應用的分析,提出了一套系統化、可操作的標準數字化建設規劃,為省級電力標準數字化建設提供參考。
關鍵詞:標準數字化,電力低碳,負荷管理,電網調控,福建模式
1 標準數字化概況
1.1 標準數字化工作背景
重點圍繞標準數字化如何賦能各專業生產活動、省級電力標準數字化建設,亟待解決當前標準數字化檢索繁瑣、各項條款關聯關系等問題,國網福建電力有限公司(以下簡稱“福建電力”)深入研究數字技術賦能標準全壽命周期管理、專業管理和基層工作中標準應用需求,選取電力低碳標準數字化、負荷管理標準數字化、電網調控運行標準數字化3個專業點具體應用場景,開展省級電力企業標準數字化試點應用實踐工作。
本課題研究面向電網數字化轉型發展需求,對接國內國際標準數字化最新進展,緊密圍繞標準文本數字化、標準研制數字化、標準實施數字化3條主線,突破標準數字化關鍵技術,形成標準數字化典型方案,以推動標準化工作向數字化、網絡化、智能化轉型為總體目標,形成可復制、可推廣的標準數字化“福建模式”,實現存量標準結構化呈現,以高質量標準引領新型電力系統產業鏈上下游融通發展。
1.2 標準數字化國內外發展現狀
1.2.1 國際發展情況
國際標準化組織ISO對標準數字化給出一個被稱為SMART的定義,即無需人員參與可實現標準的機器可讀、可用、可理解、可解析,這應該是標準化工作發展的一個里程碑。從過去單純的文字表達方式轉變到現在的機器可讀方式,這不僅因數字技術的發展成為可能,而且它也是社會發展的需要,數字化已經滲透到實體經濟產業的各個方面,在不少應用場景已經機器換人,讓機器理解標準將是社會發展的大勢所趨。
1.2.2 國內發展情況
2021年《國家標準化發展綱要》《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》發布。部分機構已逐步開展標準數字化研究,研究集中在3個方向:內容的語義化、知識圖譜技術在標準領域的應用、標準數字化數據集。整體來看,現階段還處于紙質標準結構化、電子化這一標準數字化初級階段,未開展針對標準數字化的系統研究。
1.3 標準數字化關鍵技術
1.3.1 數據采集與處理
在標準數字化過程中,數據采集與處理是核心環節。通過傳感器、智能終端等設備實時采集電網運行數據,并利用大數據技術進行處理和分析,可以提高電網的監控與管理水平。例如:采用先進的感知技術和智能設備,對電網各環節進行實時監控與數據采集,確保數據的準確性和實時性。
1.3.2 物聯網技術
物聯網技術在電網標準數字化中的應用,主要體現在設備互聯和數據共享方面。通過構建統一的物聯網平臺,實現電網設備的互聯互通,提升電網的智能化管理水平。例如:應用物聯網技術實現設備的遠程監控與管理,提高電網的運維效率和可靠性。
1.3.3 人工智能技術
人工智能技術在電網標準數字化中的應用,主要體現在智能分析和預測方面。通過機器學習、深度學習等技術,對電網運行數據進行分析和預測,提高電網的運行效率和安全性。例如:利用人工智能技術對電網運行數據進行分析,預測電力需求和負荷變化,優化電網的調度和運行。
1.l1Lpaw3/54R2laLdBHf/J37A08Y0stt5uSfUmkWSAeY=3.4 區塊鏈技術
區塊鏈技術在電網標準數字化中的應用,主要體現在數據安全和透明管理方面。通過區塊鏈技術構建安全、透明的數據管理平臺,提高電網數據的安全性和可信度。例如:利用區塊鏈技術對電網數據進行加密和存儲,確保數據的安全性和不可篡改性。
2 總體技術框架介紹
2.1 業務架構設計
圍繞電網數字化轉型發展能力建設需求,聚焦電力低碳標準數字化、負荷管理標準數字化和電網調控運行標準數字化3個專業試點,依托電網數字化成果,將技術標準融入電網核心業務典型場景,提升知識服務共享能力和業務協同能力,實現技術標準深入基層、深入一線,發揮技術標準在實際業務中的指導作用。
2.1.1 電力低碳標準數字化業務設計
依托新能源云開展建設電力低碳標準數字化場景開展發展專業低碳場景服務,(1)全力服務社會碳排放達峰,構建開展區域及行業碳排放測算,推進碳資產盤查,積極參與福建碳市場建設,服務福建社會層面碳達峰行動;(2)強化“福建電力”自身碳排放管理,開展碳排放盤查核算工作,打造標準化的省市碳評價指標體系,構建“福建電力”碳目標推演分析,全面推進“福建電力”低碳生產。
2.1.2 負荷管理標準數字化業務設計
以提升空調負荷參與電網互動能力,實現精準化調節為目標,圍繞空調負荷專項排查、建設空調負荷資源庫、強化空調負荷數字化能力支撐,實現標準數字化與空調業務的融合。
2.1.3 電網調控運行標準數字化業務設計
強化電網調控運行專業標準化資源管理,依托新一代調度技術支持系統建設成果,緊密圍繞“標準文本數字化、標準實施數字化、標準使用數字化”3條主線,開展電網調控運行專業標準結構化加工和業務場景嵌入應用,打通標準從研制、發布到專業應用的數字化鏈路,加強標準研制、實施和信息反饋閉環管理,實現標準制度在電網運行與管理業務的全方位支撐,切實發揮技術標準對調控業務的指導作用。
2.2 數據架構設計
省級電力企業標準數字化試點應用數據架構遵循SG-CIM模型,分為標準統一數據源、標準知識數據、標準應用數據和系統數據等數據域,存儲基于標準統一數據源和標準知識數據,全面實現標準的數字化應用,存儲在業務中臺。
2.2.1 建立統一標準資源池
構建覆蓋國際、國家、企業、行業、團體、地方電力標準的數字化資源體系,實現標準數據一個“源”,開展標準數據源整合、存儲、共享及統一管理體系設計和資源運營。
2.2.2 開發在線協同編制工具
研制標準在線協同編制工具,探索標準不同發布格式,形成新類型的標準交付物,開展分專業領域數字標準研制和機器可讀能力驗證。
2.2.3 形成系列標準規范
面向標準研制、試驗驗證、實施監督評價等全流程,研究標簽體系、文本結構、內容語義加工、數據和服務調用的互操作等,建立一套標準數字化技術規范,提供標準知識智能抽取、推理和生成等專業標準數字化服務。
2.2.4 標準數字化能力評估體系構建
構建標準數字化能力多維評估指標體系,確定標準、訪問、信息、功能、業務5個數字化能力評定方向,并細分二級、三級評定指標及對應指標權重,從多維度評價電力標準數字化能力;提出標準數字化能力評定模型,通過結構評估、內容分析、交互性檢查等技術獲取標準在各指標上的表現情況,通過求單個指標的評估值,以及利用層次分析法確定指標的權重值,計算得出數字化能力綜合評定值。架構模型如圖3所示。
2.2.5 省級標準數字化成熟度評價
結合“福建電力”試點專業不同業務場景需求,設計福建標準數字化能力多維評估指標體系,確定相應的能力評估參數,明確能力評估參數的評估要素和評估方法。
3 場景應用
3.1 新能源云“福建電力”低碳標準數字化場景
構建新能源云“福建電力”低碳標準數字化場景,探索并實踐低碳電力標準數字化應用。對外服務社會碳達峰行動,發揮電網企業推動者作用,錨定“社會碳達峰”目標,以區域及行業用電數據為基礎,以電-碳轉化模型為手段,以碳資產盤查助力碳市場建設為途徑,構建全力服務社會碳排放達峰場景;對內強化“福建電力”自身碳管理,發揮電網企業先行者作用,聚焦“碳管理”主題,以數字化賦能碳管理為指引,以“福建電力”碳盤查為突破口,以“福建電力”碳排放、碳減排水平量化計算評估為路徑,構建強化“福建電力”自身碳排放管理場景。
3.1.1 推動內部全面碳盤查
基于《電網公司溫室氣體排放核算指南》碳核算標準,全面理順“福建電力”省-市層面碳排放盤查業務流程、核算范圍、數據清單,形成電網公司碳排放盤查流程和指南;匯聚直接排放、能源間接排放、線損碳排放、辦公用能碳排放等多維、多時間跨度的碳盤查數據,打造“福建電力”碳排放數據庫;基于大數據及人工智能技術,結合碳核算標準和指南,開展多時間維度的碳盤查、碳核算功能開發,實現碳盤查、核算、統計數字化、自動化、標準化、智能化,摸清碳排放家底。
3.1.2 輔助核算管理碳資產
“福建電力”作為福建碳市場控排企業,基于《中國電網企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》碳核算標準,研究構建碳配額資產的核算和管理功能。并參考《CM-001-V02 可再生能源并網發電方法學》等5類自愿減排方法學,開展潛在減碳資產摸底,梳理和儲備未來碳資產,形成“福建電力”碳資產庫。在對標配額和自愿減排相關標準基礎上,實現標準數字化構建,用于碳核算和管理功能。結合福建碳市場交易情況,研究碳減排數據應用業務模式,通過數字化方式展現“福建電力”潛在碳減排資產。
3.1.3 打造省市兩級標準碳評價
省級層面全面銜接國網雙碳貢獻率指標體系,同時重點針對市級層面,研究國內外企業碳評價體系,結合“福建電力”碳資產積分評價體系歷史數據,構建市級層面的碳評價指標體系,形成省、市兩級的碳評價工作流程、管理辦法、工作指南等相關文件,推動涉碳指標標準化。打造變電站低碳評價體系,從可再生能源利用率、供電穩定性和安全性等多個方面進行綜合評估,為變電站低碳運行提供量化評價。根據數字化應用推動《低碳評價標準》《變電站低碳評價標準》等新標準出臺。
3.2 負荷管理標準數字化試點典型應用場景
V5OJ4d07heLa8WSNAAlF02kA9qH8wxlQSd7saAVQYkY=“福建電力”圍繞空調負荷精準管理標準數字化業務場景,開展標準數字化試點建設,驗證標準數字化應用能力,提升業務標準化水平。
3.2.1 輔助開展空調負荷專項排查
針對商業樓宇、公共機構等高壓用戶,科學制定排查計劃,智能推送相關摸排標準及流程,摸清空調負荷供電回路與控制能力,提升現場排查精準度;深度挖掘空調負荷資源,基于用戶空調類型、機組數量、裝機容量等關鍵數據測算可調能力,分層分級構建空調負荷資源庫,實現空調負荷資源精細化管理。
3.2.2 推動空調負荷精準化管理
研究空調負荷規模化、精細化測算與標準規則的技術融合,持續完善空調負荷資源各類標簽,訓練優化空調負荷識別計算模型,形成空調負荷調節能力標準化測算、監測手段;依托標準負荷模型,構建空調負荷調節能力模型,智能生成調控執行標準化方案,實現空調負荷精準管理標準化。
3.2.3 推動標準數字化推廣應用
標準數字化建設評估方面,基于標準數字化評價體系,構建負荷管理標準數字化評價機制,定期收集實施數據開展成效分析;開展負荷管理標準數字化試點應用效果評價、標準數字化能力評估,總結試點應用典型經驗優化標準數字化能力建設路徑、建設內容,促進標準數字化推廣應用。
3.3 電網調控運行標準數字化試點場景
選擇涉網安全檢查典型場景應用,依托調度標準數字化庫及調度運行標準數字化平臺建設成果,開展涉網安全信息管理平臺系統數據融合和功能改造,將數字化技術標準精準嵌入到涉網安全檢查各環節,實現核查依據、核查內容、問題記錄、問題整改等涉網安全檢查全流程全覆蓋,實現網源設備涉網安全檢查全流程標準化在線執行。
3.3.1 建立涉網安全檢查標準規則庫
依托數字標準館,上傳網源涉網安全檢查標準制度,通過對相關規范的結構化處理、智能解析、知識深度挖掘,規則提煉,形成一套涉網安全檢查標準化作業輔助系統,與線上涉網電廠數據檢查業務深度綁定,實現核查結果有據可循、問題精準定位,系統化吸收網源核查標準細則相關知識,發揮網源標準制度作用價值。
3.3.2 涉網安全檢查業務在線化全流程全覆蓋
依托涉網安全檢查標準化作業輔助系統,專家在檢查過程中只需要規范描述現場客觀情況,輔助系統能夠自動提取關鍵信息與標準、規范中的對應要求、參數進行差異性比對與智能研判,精準推送問題匹配的要求標準條款,核查依據和結果一鍵調閱,強化專家問題核查的準確性、權威性,取代原本人工逐條查閱方式,實現核查流程智能化、規范化、數字化,大幅度提升基層工作效率,增強涉網業務標準執行能力,嚴格落實網源核查規范要求。
3.3.3 強化網源業務規范知識智能化檢索
依據涉網安全檢查的標準化,實現網源業務規范要求在線查閱問答,普及網源涉網安全業務知識,推動涉網電廠人員的業務能力提升和安全規范意識引導。基于數據挖掘技術,分析歷年來存在較多問題的電廠涉網安全事項,重點進行條例宣貫與監督落實。
4 結論與展望
本文標準數字化是標準化專業與信息技術高度融合的新專業,重點圍繞低碳電力、負荷管理和電網調控運行等場景多個標準數字化應用場景的分析,有效驗證了標準數字化應用能力。研究結果表明,標準數字化技術在提高電網運行效率和可靠性方面具有顯著效果,對省級電力標準數字化建設具有重要的指導意義。未來,以人工智能技術為工具,以省級知識庫標準制度積累成果為基礎,進一步挖掘和喚醒以非結構化文件和結構化文件為載體的沉睡知識,構建電力知識大腦,促進跨領域、跨行業的知識共享和協同創新,實現知識賦能基層應用。
參考文獻
[1]國家電網公司.電力系統標準化管理手冊[N].北京:中國電力出版社,2020.
[2]劉曦澤,王益誼,杜曉燕,等.標準數字化發展現狀及趨勢研究[J].中國工程科學,2021,23(6):147-154.
[3]王海軍,李志遠.智能電網標準化研究與實踐[J].電力系統自動化,2019,43(7):25-30.
[4]顏銘,張雅娟.淺析電力企業的標準化管理提升[J].四川水力發電,2013(06):209-213.
[5]張偉,陳國輝.數字化轉型背景下的電力系統標準化研究[J].中國電力,2021,54(9):45-50.
[6]李娜,王強.電力系統標準管理系統的設計與實現[J].電力信息與通信技術,2020,18(4):56-60.
[7]劉洋,趙磊.電力系統數據安全與隱私保護技術研究[J].電力系統保護與控制,2018,46(11):33-38.
[8]李慶全.智能電網調度一體化設計與研究[J].智能城市,2020,6(10):60-61.