“双碳”目标背景下,,“数字引擎”如何赋能电网转型升级?

电力大力士 2023-03-16
2812 字丨阅读本文需 7 分钟

“双碳”目标背景下,构建以新能源为主体的新型电力系统已经成为电力行业转型发展方向。随着未来新能源高比例并网,电力系统调节手段不足的问题将愈加突出,而数字化有望成为未来新型电力系统的重要抓手,可在电力系统的电源、电网、负荷、储能各环节全面发挥作用,直击消纳“痛点”并有效解决电网客户对新能源并网的需求。

电力行业,数字化成有力抓手

2022年1月份,国家发改委、国家能源局下发《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》,锚定新型电力系统建设和“双碳”目标下的电力市场改革新方向,提出到2025年,推动全国统一电力市场体系初步建成。

多位业内人士认为,随着全国统一电力市场的建成,能源行业数字化除了赋能能源行业业务生产流程外,在辅助电力交易服务方面也将大有可为。

作为追求成为一流的国际化清洁能源生态投资运营商,京能国际十分看好未来数字化在企业发展中的价值。同时,其他电力企业也在瞄准这一市场,京能电力方面告诉《证券日报》记者,目前公司实施的数字化技术应用于生产、经营、市场营销等方面,如生产系统的技术监督平台、电力市场的现货交易、电力营销,经营方面的碳排放精准管控,智慧统计分析决策系统等,这些数字化系统为公司的生产经营快速决策、减人增效方面起到一定作用,目前公司大部分的电力市场争取来自现货交易系统和电力营销系统。

“能源数字化发展将带来全新的电力供应商业模式。”国日新能方面向《证券日报》记者介绍,例如,通过建设虚拟发电厂,电力供应商和聚合商可将分布式能源接入电网,根据电力需求变化情况向电网供电,并从中获得收入。据了解,虚拟电厂是一种将分布式发电、需求侧响应和储能资源统一协调控制,响应电网调度指令的物联网技术,主要通过移峰填谷等服务手段实现电网的柔性调节及稳定运行。

此外,国日新能方面透露,公司利用互联网、大数据、人工智能、云计算、高性能计算等创新技术,搭建了一套数字化管理平台,目前正在将单站功率预测技术向集中式预测方向延伸,将功率预测业务向电力交易业务拓展,将功率控制技术向智能化方向转变。

浙江大学国际联合商学院数字经济与金融创新研究中心联席主任、研究员盘和林接受记者采访时表示,能源行业数字化,可以更好地计算输配电的成本信息,所以,数字化对于电力交易的中间成本是有帮助的,而数字技术也能对单位电力从生产到使用全链条进行追踪,从而让电力交易更加透明。

电力行业数字化转型的3个发展阶段

1.第一阶段:数据贯通

对电力企业来说,要实现业务数据化、数据服务化,首先就要实现数据的贯通。以国家电网为例,它的业务部门是垂直化管理的,营销、调度、客服等业务部门各自管理着自己的数据中心,彼此之间存在业务壁垒,但数据的贯通最难的就是打破业务壁垒。

国家电网的调度、营销、设备等各部门的异构数据,模型不一、标准不一。除此以外,应用系统的安全分区管理也增加了数据贯通的难度,比如按照系统的重要性共分为四个安全分区,核心业务系统在安全一区对外是物理隔离。

最后还需要进行数据治理,电力数据具有数据体量大、专业跨度大、数据类型多、质量要求高四类典型数据特性,因此电力的数据质量问题突出,比如跨专业基础数据质量不高、手工录入数据质量不高、部门业务数据质量不高、数据多源且数据值不相同、跨专业数据标准不统一等。

2.第二阶段:数据运营

伴随着数据变成生产要素,如电力行业的海量用电数据、设备数据等都可以转变为数据资产,一方面,电力大数据本身可以通过产品化来实现商业化,另一方面还可以通过数据服务支撑新兴业务。

例如国家电网正在建设企业中台,采取了“三中台”战略,即数据中台+业务中台+技术中台,数据中台是基础,业务中台是核心,技术中台是支撑,核心目的是通过平台层的数据中台支撑应用层新兴业务。

3.第三阶段:数字化驱动

如今对电力行业来说,伴随着用电侧分布式新能源应用的显著提升、新兴业务商业模式的成熟、相关产业政策的进一步放开,用电侧会进入一个开放性能源市场,整个电力系统需要实现“源网荷储”协同,这就需要新型电力系统和数字化的支撑。

而在这种情况下,新型电力系统需要在信息采集感知、计算能力支撑、自动化控制和智慧化运营方面,建立一个强大的数字化平台来支撑新型电力系统的运行和管理,从而保证新型电力系统面对挑战,能够可靠地运营、管理和控制。

总体来说,电力行业数字化转型的三个发展阶段是相互交织着前进的。我国电力行业整体还处在第一阶段,比如国家电网各部门的业务数据并未完全贯通,而且很难在短期内实现。

电力行业数字化转型面临的困境与挑战

1.硬件设备管理与并网调度等问题

对发电厂来说,首先要面对的挑战是硬件的设备管理问题,由于发电有连续生产需求,设备故障会导致巨大损失,无论是水电、火电、风电,还是光伏,都需要提高设备维护水平。

其次目前各类电力来源需要协调调度,对发电功率预测提出挑战,新能源电站电压调节能力有限,易引发次同步斜波等,给系统安全稳定运行带来不利影响,而电站出力不确定性,致使电网潮流复杂多变,增加了电网运行控制难度,安全问题和功率预测问题导致并网吸纳难,弃电率居高不下。

2.没有建立统一的管理平台,让数据产生价值

电力企业在多年的信息化建设中,产生了大量的生产和经营数据,由于历史遗留原因,可能存在各种厂家、各种平台的产品,导致形成信息孤岛,无法协同工作,甚至难以维护无法升级。因此电力企业需要建立统一的数据管理平台,让其发挥应有的价值。

3.组织缺乏具备数字化思维的人才储备

在实际的智慧化平台转型过程中,不仅仅需要IT人员,还需要OT人员深度融合,但由于各自自身专业领域的鸿沟,融合并不是很理想。因此对电力行业来说都有从流程驱动信息化变成数据驱动信息化的诉求,在数字化转型过程中,既要有强大的技术平台支撑,还要有实践方法论、数据应用理论,以及先进的管理意识,这背后的核心就是人才储备。

电力数字化专家实施建议

专家学者认为,建设新型电力系统,需充分探索研究新技术、新模式,发挥数据要素价值作用,以先进数字技术为手段,有效贯通电力系统各环节的能量流、信息流、价值流,加速推动传统电力系统向数字化、信息化、智能化转型进阶。

雷宪章基于新型电力系统建设面临的挑战,创新提出打造“基于人工智能的源网荷储数字一体化系统”,基于数字和物理层面的深度融合,运用信息空间映射的神经网络算法,构建多模态数据协同能力。

天府永兴实验室新型电力系统研究中心主任、清华四川能源互联网研究院院长康重庆指出,碳中和目标是新型电力系统建设的核心动因,数字化转型是新型电力系统建设的关键途径,“碳”和“数”在新型电力系统中具有关键作用。他认为,“源、网、荷、储、碳、数”将构成新型电力系统的六维度。从“数”的角度看,数字化转型在提高新型电力系统效率、安全性和可靠性方面具有关键作用;从数据驱动的视角看,大数据分析技术在新型电力系统发、输、配、用等多个环节的智能化运营和决策方面价值显著。

中国长江三峡集团有限公司总信息师金和平以中国长江三峡集团的数字化发展驱动主营业务融合创新实践为例,探讨了依托数字化技术的绿色产业与数字经济协调发展的新范式。他认为,加速数字化转型,充分赋能新型电力系统建设和电力生产,依托机组智慧运行、机组工况智能分析、设备智能诊断等应用实践,能够提升电力系统运行效率和安全可靠性。

实现“双碳”目标是一项艰巨复杂的系统工程。能源电力行业正以更大决心、更大力度、更实举措加快建设新型电力系统,进一步发挥数据要素价值驱动作用,助力能源清洁低碳转型,为实现“双碳”目标贡献智慧和力量。

文章来源: 国家电网报,证券日报,志恒说数据

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