供電方式悄然變化 新型電力智慧清潔

電力是每家每戶都不可或缺的能源，是推動經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要支柱。但人們或許沒有發(fā)覺，我們每天所使用的電，供給方式正悄然發(fā)生變化。如今，電網(wǎng)建設更加智能化、數(shù)字化，電力系統(tǒng)運行更加綠色低碳、智慧高效。

今年6月，相關發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》（以下簡稱《藍皮書》），標志著新型電力系統(tǒng)建設進入全面啟動和加速推進的重要階段。新型電力系統(tǒng)有哪些特點？人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)可以為新型電力系統(tǒng)建設提供怎樣的助力？

2021年3月15日，相關會議指出，要深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

今年6月發(fā)布的《藍皮書》全面闡述了新型電力系統(tǒng)的發(fā)展理念、內(nèi)涵特征，并提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的總體架構(gòu)和重點任務。其中提到，清潔低碳是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心目標。

在推動綠色電力發(fā)展方面，中國已取得亮眼成績。綠色電力一般指風電、太陽能發(fā)電、水電、生物質(zhì)發(fā)電、地熱能發(fā)電、海洋能發(fā)電等可再生能源電力?？稍偕茉窗l(fā)電過程中不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生對環(huán)境有害的排放物，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，且不需要消耗化石燃料，相較常規(guī)的化石能源發(fā)電更有利于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。

今年7月，全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在福建海上風電場成功并網(wǎng)發(fā)電。這臺巨型海上風電機組的輪轂中心高度達152米，相當于一座52層大樓的高度；葉輪掃風面積約5萬平方米，相當于7個標準足球場的大小。根據(jù)該海域多年測風數(shù)據(jù)計算，單臺機組每年可輸出超過6600萬千瓦時的清潔電能，能夠滿足3.6萬戶三口之家一年的生活用電，可節(jié)約標煤約2.2萬噸，減排二氧化碳約5.4萬噸。

在內(nèi)蒙古自治區(qū)庫布其沙漠，光伏發(fā)電與增綠治沙結(jié)合的模式日益完善。在沙漠中建設的光伏板，可以有效穩(wěn)固住浮沙，避免沙丘被風吹走；光伏板的遮擋，可以減少土壤水分蒸發(fā)，在其下方空間，可以栽種綠植，進一步改善沙漠生態(tài)環(huán)境。

目前正在建設中的庫布其沙漠鄂爾多斯中北部新能源基地項目，是在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)開發(fā)建設的全球最大規(guī)模風電光伏基地項目，也是中國首個開工建設的千萬千瓦級新能源大基地項目。該項目規(guī)劃總投資約900億元，總裝機規(guī)模1600萬千瓦，包括光伏800萬千瓦和風電400萬千瓦，配套改擴建先進高效煤電裝機400萬千瓦。項目全部建成后，每年可向京津冀地區(qū)送電約400億千瓦時，其中清潔能源占比50%以上，相當于節(jié)約標準煤約600萬噸，減排二氧化碳約1600萬噸。

相關數(shù)據(jù)顯示，截至今年6月，全國可再生能源裝機達13.22億千瓦，歷史性超過煤電，占總裝機的48.8%，超過全球可再生能源裝機的三分之一，水電、風電、太陽能發(fā)電裝機分別連續(xù)18年、13年、8年穩(wěn)居世界第一位。2022年，全國可再生能源發(fā)電量達2.7萬億千瓦時，占全社會用電量的31.6%，較2012年增長約11個百分點。其中，風電、光伏發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時，與城鄉(xiāng)居民生活用電量相當。同年，可再生能源新增裝機和發(fā)電量分別占全國新增發(fā)電裝機和發(fā)電量的76.2%和81%，已成為電力新增裝機和發(fā)電量的主體。

相關通知報道，將進一步為擴大綠電供給、促進綠電消費奠定基礎，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。

在新技術(shù)的引領下，電力系統(tǒng)還能實現(xiàn)精準調(diào)度，促進碳排放總量逐步下降。

國家電投上海電力股份有限公司建設的綜合智慧零碳電廠，是一個基于大數(shù)據(jù)建成的“虛擬電廠”。它是集源、網(wǎng)、荷、儲、充元素為一體的智慧能源管理平臺，實現(xiàn)了與電網(wǎng)需求側(cè)響應平臺和電網(wǎng)調(diào)度平臺的實時對接，具備自動調(diào)頻和調(diào)峰的功能，通過實施精準調(diào)度，加強了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。

據(jù)介紹，今年以來，國電大力推進綜合智慧零碳電廠開發(fā)建設，實現(xiàn)對各類分布式能源、儲能和負荷的整合調(diào)控。截至今年上半年，該集團已開工41個零碳電廠，建成投產(chǎn)48個項目，形成裝機規(guī)模62.2萬千瓦，聚合可調(diào)負荷10.3萬千瓦，頂峰能力21.9萬千瓦，調(diào)峰能力30.1萬千瓦。

智能巡檢 安全高效

新型電力系統(tǒng)還應是安全高效的。如今，有越來越多的新技術(shù)與電力業(yè)務深度融合，為電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行保駕護航。

國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研發(fā)的輸變電巡視圖像智能識別系統(tǒng)，助力電網(wǎng)巡檢從人工向智能轉(zhuǎn)變。

過去，電網(wǎng)的輸電線路上出現(xiàn)問題，都要依靠人工巡檢。首先工人的工作很辛苦，經(jīng)歷“嚴寒酷暑、風餐露宿”是常態(tài)；另外有些問題，靠肉眼觀察也不容易發(fā)現(xiàn)，可能會導致出現(xiàn)安全隱患，在輸電鐵塔上面安裝著很多設備，用螺栓固定這些設備后，還要在連接處插入一個小小的銷釘來防止螺栓松動。這樣的銷釘長度大概在10厘米左右，露在外面的部分不超過3厘米。如果銷釘?shù)袅?，只靠人工巡檢是很難發(fā)現(xiàn)的。即使工人拿著望遠鏡去看，因為設備的遮擋、角度問題等，也很難看得清楚。如果一些缺失的銷釘沒有被及時發(fā)現(xiàn)，慢慢地，螺栓就可能在風吹日曬下變得松動，導致絕緣子串掉落，出現(xiàn)斷線等非常嚴重的問題。

隨著利用直升機、無人機進行電網(wǎng)巡檢的普及，通過高空拍攝的照片，類似于銷釘脫落一類的問題更容易被發(fā)現(xiàn)了。但同時，另一個問題隨之產(chǎn)生：無人機拍攝產(chǎn)生的海量圖片，靠人工來一一識別效率很低?？赡軣o人機進行一次飛行巡檢，在一條線路上就能拍攝幾千張圖片，如果沒有相配套的智能圖像識別模塊，巡檢效果將大打折扣。因此，設計一套能自動識別圖片中所存在問題的智能系統(tǒng)十分必要。這正是輸變電巡視圖像智能識別系統(tǒng)的研發(fā)目的。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，圖像智能識別技術(shù)已應用在很多領域。但具體針對輸變電巡視圖像的智能識別，仍存在許多特殊的挑戰(zhàn)。一般的圖像識別基本是識別人物、車輛、車牌號碼等，而我們設計的系統(tǒng)要識別電力設備存在的問題，這就需要人工智能先認識這些設備，并且知道哪些情況是出問題了。

為了讓人工智能進行學習，前期需要大量圖像采集以及輸入。比如鐵塔、絕緣子串、防震錘、絕緣環(huán)等部分，正常情況是怎樣的，出現(xiàn)缺陷又是怎樣的，都要采集拍攝。拍攝圖片后再由研發(fā)人員一一進行標注，研發(fā)過程中，團隊成員分辨、標注了上百萬張來自全國各地的輸變電線路圖片，輸入系統(tǒng)后供人工智能學習。現(xiàn)在，這一輸變電巡視圖像智能識別系統(tǒng)已能識別66千伏及以上等級輸電線路桿塔共67類典型缺陷、輸電通道6類典型隱患、16類變電設備24種缺陷，缺陷平均發(fā)現(xiàn)率達到85%以上，為保障電網(wǎng)安全提供了更高效的解決方案。

巡檢出電網(wǎng)存在的隱患和問題后，還需要有專業(yè)人員及時進行維修。國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研發(fā)的電力設備知識計算及服務引擎，就是一個專為電網(wǎng)檢修人員提供的知識庫。

過去，檢修工人在檢查設備前，要提前把設備的圖紙信息、產(chǎn)品說明書、標準規(guī)范操作要求等都準備齊，帶著這些資料到現(xiàn)場檢查。如果遇到不熟悉的問題，翻找資料找到操作方法可能要花幾個小時。但現(xiàn)在，他們有了新工具。

電網(wǎng)中設備眾多、線路復雜，可能出現(xiàn)的問題也非常多。我們普通人遇到問題，可能都會直接上網(wǎng)在搜索引擎上找答案。那么電力設備知識計算及服務引擎，就相當于一個專為電網(wǎng)檢修人員設計的搜索引擎，所有操作問題都能在上面快速地檢索到解決辦法，極大提高了檢修工作的效率。

據(jù)介紹，電力設備知識計算及服務引擎構(gòu)建了電力專業(yè)知識精準檢索、認知推理和決策輔助等知識計算體系，實現(xiàn)設備知識檢索、缺陷定級、故障溯因等問題定位準確率92%，目前已面向多個省級電力公司提供服務，累計服務1300余萬次。

智慧融合 共享便捷

智慧融合是新型電力系統(tǒng)的基本特征之一。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進數(shù)字信息技術(shù)在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)得到廣泛應用。

在智能設備的幫助下，百姓的用電體驗更好了。

在福建省福州市，國網(wǎng)福州供電公司推行“一鍵通”智慧辦電新模式，推動辦電環(huán)節(jié)“從減到簡到零”。依托政務平臺，當?shù)毓╇姞I業(yè)大廳實現(xiàn)了客戶一鍵下單、缺件現(xiàn)場補錄、方案現(xiàn)場確認、裝表當場辦結(jié)的“一鍵式服務”。居民無需提供身份證等，只要在手機上“刷臉”即可“零證”辦電。

近年來，重慶市北碚區(qū)推進配網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)建設。示范區(qū)在千余個配電臺區(qū)安裝了智能融合終端。這些智能終端連接到戶，管理人員可實時監(jiān)測用戶用電量及變壓器電流、電壓等數(shù)據(jù)，準確掌握變壓器電壓不穩(wěn)、負荷異常等情況。如果用戶用電出現(xiàn)問題，智能終端能自動報警，并通知搶修人員開展精準搶修，提升供電服務水平。

電力大數(shù)據(jù)的共享，則可以為更多行業(yè)和領域提供服務。

在江蘇省常州市，國網(wǎng)常州供電公司與常州市生態(tài)環(huán)境局等部門合作，于8月15日上線了農(nóng)村污水處理設施數(shù)字監(jiān)管平臺。

據(jù)悉，常州目前有300多個自然村建有農(nóng)村生活污水處理設施，類型有集中式、分散式、泵站等，日處理污水規(guī)模約達6.6萬噸。這些農(nóng)污設施數(shù)量多、分布廣，采用傳統(tǒng)人工巡查的運維管理模式，效率很低，不利于監(jiān)管。但利用電力大數(shù)據(jù)進行輔助監(jiān)管，則十分便捷。

國網(wǎng)常州供電公司針對全市的農(nóng)污設施，逐步開展獨立電表安裝工作，實時掌握設備的電量負荷情況，對一周內(nèi)用電量低于10度的農(nóng)污設備設置預警，并將相關數(shù)據(jù)接入污水處理設施數(shù)字監(jiān)管平臺，從而實現(xiàn)農(nóng)污設施異常運行的大數(shù)據(jù)智能預警。今年內(nèi)，常州市3287套農(nóng)污設施將全部聯(lián)入平臺，有效提升當?shù)剞r(nóng)污設施運行監(jiān)管水平。

依托電力大數(shù)據(jù)價值密度高、采集范圍廣、實時性強、準確性高等特點，對甘肅省嘉峪關市供電轄區(qū)內(nèi)5000多家小微企業(yè)、1萬余戶小微企業(yè)用電用戶進行數(shù)據(jù)分析，形成了能夠直觀反映小微企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營相關分析專報。該專報通過對用電增長、用電結(jié)構(gòu)、業(yè)擴運行等數(shù)據(jù)進行持續(xù)監(jiān)測分析，實時反映小微企業(yè)的經(jīng)濟狀況和發(fā)展態(tài)勢，為政府制定相關經(jīng)濟政策提供科學依據(jù)，輔助政府部門跟蹤掌握小微企業(yè)運行狀況；同時，還能助力企業(yè)制定更加科學合理的用電計劃，降低用電成本，提高企業(yè)效益。

國網(wǎng)福建省電力有限公司與相關政府部門開展“電力大數(shù)據(jù)+”政企合作，服務數(shù)字政府建設和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展。例如基于電力大數(shù)據(jù)，構(gòu)建鄉(xiāng)村振興評價體系，研發(fā)革命老區(qū)鄉(xiāng)村振興電力指數(shù)，從產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風文明、治理有效、生活富裕等方面，輔助農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門綜合評價鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施效果。

在新發(fā)展格局下，電網(wǎng)企業(yè)加快電力大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應用，不僅有助于電網(wǎng)企業(yè)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也有助于拓展公共數(shù)據(jù)與社會數(shù)據(jù)融合共享，促進數(shù)據(jù)要素市場建設。國網(wǎng)福建省電力有限公司大數(shù)據(jù)中心主任鄧勇認為，電力數(shù)據(jù)與政務、運營商等數(shù)據(jù)深度融合，將產(chǎn)生更多“電力+”大數(shù)據(jù)應用場景，必然對提升社會能效水平、助力數(shù)字政府建設、促進數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮積極作用。下階段，我們也期待與更多的能源行業(yè)上下游企業(yè)、其他行業(yè)大數(shù)據(jù)中心深入交流、多元合作，進一步擴大電力大數(shù)據(jù)應用領域，不斷豐富應用成果。

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