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新能源浪潮下的腾飞 · 能源企业数据中台建设实践(中)

2022-07-04 13:37来源:北极星电力网关键词:数字化新能源远景智能收藏点赞

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海上智慧风场+集中式功率预测篇

某能源集团省分公司与远景智能携手实施新集控2.0系统的建设,其为基于EnOS™智能物联操作系统打造的新一代智能生产运营中心,包括某海上风场的规划与建设,此风电场总装机规模数百MW。海上风电场安装数十台风机,配套建设一座220kV海上升压站、2回220kV海缆送出线路和一座陆上集控中心。

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海上风电场开展海上智慧风电场建设工作,在满足能源集团I区II区集控的基础上,开展全面感知、健康度管理、功率预测主站、生产管理系统、海上人车船管理、智能排程管理、电力交易、全面绩效管理等工作,从顶层实现数据标准化、规范化管理,实现数据汇集、分析、发布,变数据为企业资产,助力海上风电场“无人值守、少人值班、集中调度”的智能、高效化运维模式的有效开展,沉淀的公司管理经验和数据资产,支撑公司数字化转型、智能化转型。

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全面感知将机组的SCADA数据、CMS数据、载荷数据应接尽接,同时结合海上风电场运行需求,集成视频监控系统、海缆监测系统、基础冲刷监测系统、单桩结构监测系统、塔筒高强度螺栓在线监测、公共广播系统等系统主数据和报警信息,全面掌握设备状态,同时基于各个子系统数据基础、业务基础,实现创新系统业务联动。设备健康度管理系统基于SCADA数据、CMS数据、智能传感器数据,结合算法模型开展建模分析,提供关键设备亚健康的识别、诊断及早期预警服务,全面掌握设备状态,降低重大失效风险及维修成本,减少大部件维修导致的电量损失。生产管理应用系统全面拉通设备故障管理、预警管理内容,并做好生产台账、缺陷、工单、工作票、备件管理、安全生产等闭环管理,助力场站智能、高效化运维模式的有效开展,降低运维成本,提升设备、电站运行效率。

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功率预测主站采集子站功率系统数据,对理论功率、风速与功率短期、超短期预报数据进行展示,并按照细则考核指标计算结果;同时扩展功率预测的应用范围,有效支持日前与日内多次预报、态势感知、概率预报、极端天气预报等电力交易应用场景。

海上维修工作窗口期短,智能排程系统通过拉通生产管理系统工单任务(包含工单中的人员、备件、安全准备信息),结合风机级别的天气预报(风速、降雨、海浪等)与风机未来7天的功率预测数据,系统自动安排检修计划,计算设备检修发电量损失,供检修人员进行参考进行排程,要合理进行规划,减少停机损失。

海上风电生产运行维护、巡检施工受海洋气象环境的影响极大。利用北斗卫星信号/4G信号,集成船只与人员的位置信息,并结合海上电子围栏,系统满足风电场区域内船舶动态监控及调度、人员位置信息监控等,对船只和人员的行驶过程主动进行管控,针对航行过程主动进行预警,建立有效、稳定可靠的智能船舶识别及人员跟踪管理系统,对海上风电场的安全管理和运维效率的提升起到重要作用,。

此外,电力交易系统通过智能交易系统的建设,基于对电力系统供需数据、网络拓扑、设备检修计划、交易价格、功率预测的综合分析,通过机器学习的电价预测引擎生成可信度高的电价预测模型,进而做出准确的电力现货价格预测,结合储能,生成自动化策略提高现货收入,促进可再生能源消纳。绩效管理基于自助式报表开发工具,实现多样式、多维度的数据分析展示功能。建设风电全景驾驶舱展示,3D模型展示,直观、全面的掌握公司风电场站风机运行状态、发电情况,展示公司风电场站关键指标以及集成系统关键指标。

未来,基于EnOS™平台打造的产业数据中台,将继续帮助能源企业继续不断提升数据应用价值,扩大数字化转型所带来的收益,提高整体的运营水平,实现发电企业的盈利和可持续发展,助力新能源产业的跨越式战略发展。

分布式光伏篇

据国家能源局统计,截止到2021年底,我国新增光伏发电并网装机容量约5300万千瓦,连续9年稳居世界首位,累计装机容量达到3.06亿千瓦,连续7年稳居世界首位。在“十四五”首年,我国光伏发电建设呈现出新特点,分布式与集中式并举的发展趋势明显,同时户用光伏已成为我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要力量。

由此基于某省太阳能丰富且分布式相关政策基础良好,某能源企业也携手远景智能积极规划和参与分布式光伏开发,走在产业前列。在资产管理信息化建设方面,依托远景的EnOS™智能物联操作系统,完成分布式光伏运行数据的实时接入,实现分布式光伏电站及设备的数字孪生。同时,基于平台上搭载的智能应用,赋能分布式光伏资产的智能化监控运维,辅助实现分布式光伏资产管理降本增效。

某能源集团省公司目前在远景智能系统上接入数十个分布式光伏电站。对比集中式光伏,分布式光伏电站具有以下特点:

1.单体容量小、位置分散、无人值守。计划性运维难执行、成本高。特别是在运维外委的情况下,代运维服务商在计划性运维的执行程度上往往存在欠缺;

2.数字化程度低。10kV以下低压并网分布式光伏电站一般不配备站端SCADA系统,有些处于管理盲区。部分低压并网电站依托逆变器厂家提供的监控系统进行远程监视,却因逆变器厂家系统分散,难以实现区域集中管控;

3.安全管理诉求高。屋顶电站可能因为直流侧组串接线故障导致拉弧现象并引发火灾,危及下方工商企业或居民的人身财产安全。因此分布式光伏电站的安全管理也成为重中之重。近日,国家能源局发布《关于加强分布式光伏发电安全工作的通知》(征求意见稿),包括要求分布式光伏配备具有安全关断能力的相关硬件作为突发情况下的应急响应手段。而在火灾预防层面,除了加强现场安全管控流程规范之外,组串断路情况的及时发现和处理也是一个重要手段,也是分布式光伏电站监控的核心要素之一;

4.电站情况相对复杂。对比地面集中式,不同屋面的组件安装倾角、朝向往往存在差异,而受制于屋面形状面积,组串式逆变器的接入组串数和每串面板数也分布不均,再加上屋面周围的障碍物和污染物分布差异,会导致不同设备发电性能各异。因此,对这些复杂情况进行系统化建模,并通过智能分析输出可以指导运维的有效建议,成为数字化系统建设的难点。

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针对分布式光伏的以上特点,远景EnOS™智能物联操作系统搭载智能监控和高级分析应用,来辅助解决以上分布式光伏的管理难点:

1.统一建设远程集控中心,降本增效。将分布式资产运行数据实时接入和集中监控,并与生产管理系统集成打通,进行故障预警实时推送和智能排程,实现从监控分析到运维的全流程闭环管理。分布式光伏电站的运维管理模式从传统的计划性运维过渡为数字化系统驱动的响应式运维,降低站端运维检修人员成本,提高运维效率;

2.电站管理高度数字化,统一平台+统一管理模式。依赖物联网技术实现电站运行数据的标准化接入和建模,排除不同设备厂家数据差异性的影响,进行标准化设备运行状态识别、故障告警和分析预警,实现分布式电站的数字孪生和状态透明,大幅提高数字化水平。

3.组串级实时告警。组串断路是造成分布式光伏电站火灾的一类隐患,因此组串断路实时告警和响应十分关键。组串断路告警依赖零支路电流判断,而支路设计为空接、组串收资信息错误、实时环境变化、传感器故障、通讯干扰等因素常常造成组串断路的系统误判。因此光伏电站常见大量组串断路虚假告警,也造成了集控运维人员难以及时进行响应处理。远景结合领先的机器学习技术进行支路电流的端到端数据治理,提高组串收资信息的准确性和组串电流数据的可用性,排除各类数据质量问题的干扰,形成优质的组串电流数据湖。并通过环境监测数据判断和滞环算法优化,大幅降低了误判情况,可提供高精度的实时组串断路告警,有效辅助分布式光伏电站预防火灾隐患。

4.全面数字化建模和高级分析。针对分布式光伏设计复杂的情况,远景系统实现全方位的数字化建模,将屋面、积灰区域、组串、支架、逆变器、汇流箱、箱变、升压站、气象站等设备进行完整建模,包括安装倾角朝向和设备品牌参数。通过采集数据进行大数据运算,结合环境因素和设备拓扑关联性的影响,全面评估直流侧和交流侧导致的各类发电损失(如停机、灰层、遮挡、衰减、逆变器效率、无功、限电损失等)和数据质量问题并提供运维建议(如设备检修、清洗、除草、设备配置参数调整、传感器校准等)。同时,可实现系统效率、可利用率、实发比应发、限电率等多种运行指标和性能指标的自动计算和对标,智能生成报表,辅助集控中心统一管理考核。

基于远景EnOS™智能物联操作系统搭建的数字化平台,为能源企业分布式光伏智能管理的不断优化提供了技术支撑,也为后续在全国区域内分布式光伏的发展奠定了基础。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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