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新型电力系统“源-网-荷-储”的动态协调运作需要数字化技术的支撑,通过云、物联网、人工智能等技术,推动能源技术和信息技术融合应用,在数字空间中呈现物理电网的复杂状态和行为,助力电网态势感知、广泛互联,数字智能互动,实现电网实时动态平衡,实现“源-网-荷-储”的协调互动。
电力行业数字化转型是一场知易行难的变革,需要明确目标架构,方能行稳致远。对此,华为电力数字化军团创新性地提出一体化架构框架体系——星火架构。
星火架构是一个开放的、可演进的参考架构,包括前端(包括海量的场站和线路等)、后云及云边协同。在前端做好算力化、标准化和系列化,让复杂的业务向云汇聚,最后云边协同实现海量的业务交互,通过数据协同、应用协同、智能协同和运维协同,确保业务管理一致性、运维运营服务一致性。
星火架构主要有三个特性:开放、高效、智能。
平台开放性是星火架构的重要能力。第一工具开放,兼容业界主流开发框架,提供丰富的开发工具集合,使能伙伴一次开发、批量部署;第二平台开放,分层解耦、弹性扩展,支持跨云协同部署;第三端侧架构开放,算力、组件、接口全面开放,支持跨平台,多厂家集成;第四南向集成开放,IoT接入软、硬分离,灵活适配多协议、多接口接入。
星火架构通过前点标准化、云边协同、业务上云来支持高效的开发、部署、运维和管理,通过智能协同、数据协同、应用协同、运维协同四大能力,支撑云边高效互通。在站端完成标准化能力建设,简化站端复杂度,保障开发内容在海量站点的一致性、可复制性,提升开发效率,不重复造轮子,避免资源浪费。
星火架构的第三个特点是支持智能的协同。利用星火架构,在边缘侧全面感知、实时采集数据的基础上,不断积累多维度数据,将AI能力从中心云逐步向边缘侧渗透,并周期性汇聚到云侧进行深度地挖掘;云侧则发挥“中枢大脑”功能,通过数据的训练学习不断进化,并且将训练得到AI模型推送到边缘进行实时地推理,解决人工智能落地“最后一公里”问题,从而支撑最上层的电力行业场景化应用,实现从应用到感知、从云到端,跨层协同,使能全域智能。
架构是理论基础,需要在具体场景中落地实践才能真正焕发生命力。目前,星火架构已经在电力行业各场景中进行适配试点,现主要聚焦在发电、输电、变电、零碳与综合能源服务场景展开实践探索。
星火架构@发电:助力集团智慧经营、电厂安全高效生产
发电企业主要有央企大型发电集团和地方能源集团,这些发电集团经营着几十到数百家电厂,覆盖风光水火核等不同发电类型。从集团整体来看,由于各电厂自主运作、自主建设,流程和数据均无标准化管理,导致经营决策缺乏有效的数据支撑;再从信息化程度来看,电厂侧、集团侧系统繁多,存在着重复建设、业务难以统一标准化、规范化等典型问题。
基于此,华为联合伙伴设计发电星火架构方案:在集团或区域,建设统一的发电业务管理云平台,实现电厂业务标准化;同时通过整合全集团数据和AI算法优化,帮助电厂实现生产智能化,如预测性维护、竞价上网等,提升整体经营能力。在电厂,对业务进行分级部署,如安全系统、视频监控等在本地建设,而数据智能分析、标准化流程则在集团统一处理,通过对业务的标准化、智能化,助力各个电厂实现生产安全及高效运营。
星火架构@输电:边缘智能&人工智能,守护好每条输电线路
输电线路巡检场景面临设备功耗大、数据回传及时难、近40%铁搭区域无网络信号覆盖、设备种类多等挑战。
在星火架构加持下的输电线路巡检场景方案中,通过云端协同和人工智能技术,打造电力铁搭的智能中心;通过塔侧设备标准化、规格系列化,实现易上塔安装、远程维护。同时微波自组网技术可将覆盖密度提升至100%、边缘智能终端促使设备运行功耗下降80%、人工智能算法在云端不断训练演进,使得隐患识别率达85%以上,守护每条输电通道的安全。
星火架构@变电:云边协同、生态开放的直流架构,提升换流站精益化运维能力
以特高压换流站为例,基本都有常驻人员负责站点运行和运维检修,换流站日常巡检点位多、设备数量也多,容易出现监管盲区,一旦发生事故后果不堪设想;并且当前换流站系统多且杂,一个站内有30多面大屏,每个屏幕后面都是独立的系统,系统之间数据却未互通,出现问题不仅要看故障录波,还要看在线检测等多个系统才能进行故障定位,速度慢、效率低,长此以往,站内工作人员劳动强度和心理压力都承受着严峻的考验。
针对这种情况,星火架构打造统一的直流云边协同架构,实现了三大协同:一是数据协同,站端数据与云侧数据协同,告警实时同步,台账信息定期下移,设备站内在线分析,缩短了其故障定位时长;二是算法协同,智能AI的算法云上训练优化后一键部署至站端,提升智能定位故障的比例,减轻站内人员压力;三是应用协同,站内应用通过云侧上线后统一部署,实现站点快速交付。
此外,华为结合多年电信运营商的现场交付运维经验,为换流站提供了现场作业管控平台ISDP,使现场作业可观、可控、可管,有效降低了事故发生的概率。
星火架构@智慧零碳&综合能源服务:数字助力建设多能融合微碳慧能园区
园区是城市的基本单元,是产业集聚发展的核心场景,当前建设难点在于缺乏顶层设计、业务需求多样复杂、技术体系尚不成熟、商业模式不明晰等挑战。
华为三元发展模型认为园区建设应分阶段、动态演进。基于星火架构实现边缘侧全要素联接,通过一站式集成数字化平台使能统一接入、统一服务和统一运维,构建能源管理、零碳管理、碳能交易、综合管理四大核心能力,支撑管理精益智慧化、能源互补高效化、运营低碳绿色化和碳能交易在线化的多维价值目标。
同时,通过星火架构,助力综合能源调度区域集控化方案落地,实现多级园区负荷侧设备运行状态监测、用能预测和能源统一计划和调度,提升跨区域能源协调和消纳水平,全面拓宽综合能源运营边界。
以三元转型为目标,推进园区的能量流、信息流、碳排流围绕价值流的四流融合与协同优化。通过能源转型,以绿色能源替代化石能源,多能互补,实现综合能源生产、输送、消费、调度、交易的全价值链闭环;通过零碳转型实现园区碳排放全生命周期管理及优化;通过数字化转型实现能源清洁化转型、资源高效化运营,最终实现绿色高效、跨域融合、智慧敏捷的目标。
在数字化转型的浪潮下,华为也只是服务电力行业数字化转型其中的一环。星火架构是面向电力行业推出的技术架构,需要聚合电力行业客户、能力型伙伴及华为能力,共同推进才能发挥架构最大价值。华为希望能与众多同路人一道,顺应能源业务变化趋势,围绕场景实现云端专业化、集中管控、业务应用快速创新与构建,边缘作业现场算力标准化系列化,构建“后云”+“前点”模式一体化架构体系,共筑电力行业的数字新引擎。
(本文作者:王丽彪华为电力数字化军团研发总裁)
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