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供电方式悄然变化 新型电力智慧清洁

2023-9-7 10:31| 发布者: 钟森| 查看: 187| 评论: 0|来自: 人民日报海外版

国家能源局日前组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》——
供电方式悄然变化 新型电力智慧清洁

电力是每家每户都不可或缺的能源,是推动经济和社会发展的重要支柱。但人们或许没有发觉,我们每天所使用的电,供给方式正悄然发生变化。如今,电网建设更加智能化、数字化,电力系统运行更加绿色低碳、智慧高效。

今年6月,国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》(以下简称《蓝皮书》),标志着新型电力系统建设进入全面启动和加速推进的重要阶段。新型电力系统有哪些特点?人工智能、大数据等技术可以为新型电力系统建设提供怎样的助力?本报记者就此进行了采访。

绿色电力 低碳清洁

2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议召开。会议指出,要深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。

今年6月发布的《蓝皮书》全面阐述了新型电力系统的发展理念、内涵特征,并提出构建新型电力系统的总体架构和重点任务。其中提到,清洁低碳是构建新型电力系统的核心目标。

在推动绿色电力发展方面,中国已取得亮眼成绩。“绿色电力一般指风电、太阳能发电、水电、生物质发电、地热能发电、海洋能发电等可再生能源电力。”国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军介绍,可再生能源发电过程中不产生或很少产生对环境有害的排放物,如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,且不需要消耗化石燃料,相较常规的化石能源发电更有利于环境保护和可持续发展。

今年7月,全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组在福建海上风电场成功并网发电。这台巨型海上风电机组的轮毂中心高度达152米,相当于一座52层大楼的高度;叶轮扫风面积约5万平方米,相当于7个标准足球场的大小。根据该海域多年测风数据计算,单台机组每年可输出超过6600万千瓦时的清洁电能,能够满足3.6万户三口之家一年的生活用电,可节约标煤约2.2万吨,减排二氧化碳约5.4万吨。

在内蒙古自治区库布其沙漠,光伏发电与增绿治沙结合的模式日益完善。在沙漠中建设的光伏板,可以有效稳固住浮沙,避免沙丘被风吹走;光伏板的遮挡,可以减少土壤水分蒸发,在其下方空间,可以栽种绿植,进一步改善沙漠生态环境。

目前正在建设中的库布其沙漠鄂尔多斯中北部新能源基地项目,是在沙漠、戈壁、荒漠地区开发建设的全球最大规模风电光伏基地项目,也是中国首个开工建设的千万千瓦级新能源大基地项目。该项目规划总投资约900亿元,总装机规模1600万千瓦,包括光伏800万千瓦和风电400万千瓦,配套改扩建先进高效煤电装机400万千瓦。项目全部建成后,每年可向京津冀地区送电约400亿千瓦时,其中清洁能源占比50%以上,相当于节约标准煤约600万吨,减排二氧化碳约1600万吨。

国家能源局数据显示,截至今年6月,全国可再生能源装机达13.22亿千瓦,历史性超过煤电,占总装机的48.8%,超过全球可再生能源装机的三分之一,水电、风电、太阳能发电装机分别连续18年、13年、8年稳居世界第一位。2022年,全国可再生能源发电量达2.7万亿千瓦时,占全社会用电量的31.6%,较2012年增长约11个百分点。其中,风电、光伏发电量首次突破1万亿千瓦时,与城乡居民生活用电量相当。同年,可再生能源新增装机和发电量分别占全国新增发电装机和发电量的76.2%和81%,已成为电力新增装机和发电量的主体。

今年8月,国家发展改革委、财政部、国家能源局联合印发《关于做好可再生能源绿色电力证书全覆盖工作  促进可再生能源电力消费的通知》,将进一步为扩大绿电供给、促进绿电消费奠定基础,推动能源绿色低碳转型。

在新技术的引领下,电力系统还能实现精准调度,促进碳排放总量逐步下降。

国家电投上海电力股份有限公司建设的综合智慧零碳电厂,是一个基于大数据建成的“虚拟电厂”。它是集源、网、荷、储、充元素为一体的智慧能源管理平台,实现了与电网需求侧响应平台和电网调度平台的实时对接,具备自动调频和调峰的功能,通过实施精准调度,加强了电网的稳定性和安全系数。

据介绍,今年以来,国家电力投资集团大力推进综合智慧零碳电厂开发建设,实现对各类分布式能源、储能和负荷的整合调控。截至今年上半年,该集团已开工41个零碳电厂,建成投产48个项目,形成装机规模62.2万千瓦,聚合可调负荷10.3万千瓦,顶峰能力21.9万千瓦,调峰能力30.1万千瓦。

智能巡检 安全高效

新型电力系统还应是安全高效的。如今,有越来越多的新技术与电力业务深度融合,为电网系统安全稳定运行保驾护航。

国网智能电网研究院研发的输变电巡视图像智能识别系统,助力电网巡检从人工向智能转变。

“过去,电网的输电线路上出现问题,都要依靠人工巡检。首先工人的工作很辛苦,经历‘严寒酷暑、风餐露宿’是常态;另外有些问题,靠肉眼观察也不容易发现,可能会导致出现安全隐患。”国网智能电网研究院计算及应用研究所工程师刘思言向记者举例道,在输电铁塔上面安装着很多设备,用螺栓固定这些设备后,还要在连接处插入一个小小的销钉来防止螺栓松动。这样的销钉长度大概在10厘米左右,露在外面的部分不超过3厘米。如果销钉掉了,只靠人工巡检是很难发现的。“即使工人拿着望远镜去看,因为设备的遮挡、角度问题等,也很难看得清楚。如果一些缺失的销钉没有被及时发现,慢慢地,螺栓就可能在风吹日晒下变得松动,导致绝缘子串掉落,出现断线等非常严重的问题。”

随着利用直升机、无人机进行电网巡检的普及,通过高空拍摄的照片,类似于销钉脱落一类的问题更容易被发现了。但同时,另一个问题随之产生:无人机拍摄产生的海量图片,靠人工来一一识别效率很低。可能无人机进行一次飞行巡检,在一条线路上就能拍摄几千张图片,如果没有相配套的智能图像识别模块,巡检效果将大打折扣。因此,设计一套能自动识别图片中所存在问题的智能系统十分必要。这正是输变电巡视图像智能识别系统的研发目的。

随着人工智能技术的发展,图像智能识别技术已应用在很多领域。但具体针对输变电巡视图像的智能识别,仍存在许多特殊的挑战。“一般的图像识别基本是识别人物、车辆、车牌号码等,而我们设计的系统要识别电力设备存在的问题,这就需要人工智能先认识这些设备,并且知道哪些情况是出问题了。”刘思言说。

为了让人工智能进行学习,前期需要大量图像采集以及输入。“比如铁塔、绝缘子串、防震锤、绝缘环等部分,正常情况是怎样的,出现缺陷又是怎样的,都要采集拍摄。拍摄图片后再由研发人员一一进行标注。”刘思言介绍,研发过程中,团队成员分辨、标注了上百万张来自全国各地的输变电线路图片,输入系统后供人工智能学习。现在,这一输变电巡视图像智能识别系统已能识别66千伏及以上等级输电线路杆塔共67类典型缺陷、输电通道6类典型隐患、16类变电设备24种缺陷,缺陷平均发现率达到85%以上,为保障电网安全提供了更高效的解决方案。

巡检出电网存在的隐患和问题后,还需要有专业人员及时进行维修。国网智能电网研究院研发的电力设备知识计算及服务引擎,就是一个专为电网检修人员提供的知识库。

过去,检修工人在检查设备前,要提前把设备的图纸信息、产品说明书、标准规范操作要求等都准备齐,带着这些资料到现场检查。如果遇到不熟悉的问题,翻找资料找到操作方法可能要花几个小时。但现在,他们有了新工具。

国网智能电网研究院计算及应用研究所工程师张强讲解说:“电网中设备众多、线路复杂,可能出现的问题也非常多。我们普通人遇到问题,可能都会直接上网在搜索引擎上找答案。那么电力设备知识计算及服务引擎,就相当于一个专为电网检修人员设计的搜索引擎,所有操作问题都能在上面快速地检索到解决办法,极大提高了检修工作的效率。”

据介绍,电力设备知识计算及服务引擎构建了电力专业知识精准检索、认知推理和决策辅助等知识计算体系,实现设备知识检索、缺陷定级、故障溯因等问题定位准确率92%,目前已面向多个省级电力公司提供服务,累计服务1300余万次。

智慧融合 共享便捷

智慧融合是新型电力系统的基本特征之一。云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等先进数字信息技术在电力系统各环节得到广泛应用。

在智能设备的帮助下,百姓的用电体验更好了。

在福建省福州市,国网福州供电公司推行“一键通”智慧办电新模式,推动办电环节“从减到简到零”。依托政务平台,当地供电营业大厅实现了客户一键下单、缺件现场补录、方案现场确认、装表当场办结的“一键式服务”。居民无需提供身份证等,只要在手机上“刷脸”即可“零证”办电。

近年来,重庆市北碚区推进配网能源互联网示范区建设。示范区在千余个配电台区安装了智能融合终端。这些智能终端连接到户,管理人员可实时监测用户用电量及变压器电流、电压等数据,准确掌握变压器电压不稳、负荷异常等情况。如果用户用电出现问题,智能终端能自动报警,并通知抢修人员开展精准抢修,提升供电服务水平。

电力大数据的共享,则可以为更多行业和领域提供服务。

在江苏省常州市,国网常州供电公司与常州市生态环境局等部门合作,于8月15日上线了农村污水处理设施数字监管平台。

据悉,常州目前有300多个自然村建有农村生活污水处理设施,类型有集中式、分散式、泵站等,日处理污水规模约达6.6万吨。这些农污设施数量多、分布广,采用传统人工巡查的运维管理模式,效率很低,不利于监管。但利用电力大数据进行辅助监管,则十分便捷。

国网常州供电公司针对全市的农污设施,逐步开展独立电表安装工作,实时掌握设备的电量负荷情况,对一周内用电量低于10度的农污设备设置预警,并将相关数据接入污水处理设施数字监管平台,从而实现农污设施异常运行的大数据智能预警。今年内,常州市3287套农污设施将全部联入平台,有效提升当地农污设施运行监管水平。

国网嘉峪关供电公司依托电力大数据价值密度高、采集范围广、实时性强、准确性高等特点,对甘肃省嘉峪关市供电辖区内5000多家小微企业、1万余户小微企业用电用户进行数据分析,形成了能够直观反映小微企业生产经营相关分析专报。该专报通过对用电增长、用电结构、业扩运行等数据进行持续监测分析,实时反映小微企业的经济状况和发展态势,为政府制定相关经济政策提供科学依据,辅助政府部门跟踪掌握小微企业运行状况;同时,还能助力企业制定更加科学合理的用电计划,降低用电成本,提高企业效益。

国网福建省电力有限公司与相关政府部门开展“电力大数据+”政企合作,服务数字政府建设和数字经济发展。例如基于电力大数据,构建乡村振兴评价体系,研发革命老区乡村振兴电力指数,从产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕等方面,辅助农业农村部门综合评价乡村振兴战略的实施效果。

“在新发展格局下,电网企业加快电力大数据创新应用,不仅有助于电网企业自身数字化转型,也有助于拓展公共数据与社会数据融合共享,促进数据要素市场建设。”国网福建省电力有限公司大数据中心主任邓勇认为,电力数据与政务、运营商等数据深度融合,将产生更多“电力+”大数据应用场景,必然对提升社会能效水平、助力数字政府建设、促进数字经济发展发挥积极作用。“下阶段,我们也期待与更多的能源行业上下游企业、其他行业大数据中心深入交流、多元合作,进一步扩大电力大数据应用领域,不断丰富应用成果。”邓勇说。

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