打造“低碳社會”已經成為全球共識,新能源革命正在向城鎮化深化。由于優渥的風光、生物質能條件,鄉村成為這一役的先行戰場,云計算也正在加速著這場改革的進程。
電網圖片
這些年,很多村民的致富的道路又多了一條,一個坡度合適、承重夠大、線路安全的屋頂,通過安裝分布式屋頂光伏,就能帶來一筆每月上千元的額外收入。
對于村干部來說,找到合適的農田裝上分布式發電風車,給家家戶戶按上智能電表,讓越來越多的企業享受到智慧用電的實惠,成了他們工作的新重點。
然而,國網河南省蘭考縣供電公司副總經理,蘭考能源互聯網平臺負責人王洪林卻說:大規模的新能源裝機,只是這場農村能源革命的開始,由于傳統電網對新能源發電的調節能力不足,大量的風能和光能被棄用,離新能源自給自足的目標還有很長的距離。
更大的挑戰是如何利用云計算、IoT、大數據等技術,讓電網實現可預測、可調節,“馴服”不穩定的風和光,提高新能源發電的利用率,真正實現綠色、低碳。
在農村,挑戰世界難題
利用新能源進行大規模的城鎮發電供給,在世界上都是難題。除了在風光條件優越的青海,世界上還鮮少有地區挑戰利用新能源發電來100%供應居民和工業用電。
2017年中國科學院牽頭發起了一場“農村能源革命”。典型的農業大縣——蘭考,率先開展試點。
新能源和火力發電不同,新能源發電是靠天吃飯的,很難匹配到用電需求。王洪林他們大部分觀測到的情況都是,風車在夜深人靜的時候轉得起勁,中午午休的時候,光伏又成了發電主力,要想削峰填谷,匹配人們的用電需求,就需要繼續投資大量昂貴的儲能設備來參與用電調節;同時,不穩定的發電也對農村電網的安全穩定運行造成了巨大的沖擊。
王洪林工作照片
因此,在前兩年,即使蘭考的新能源發電裝機已經達到上百萬千瓦的規模,還是主要依靠外來電力和火力發電供給,本地大部分的風能、光能被棄用。
為了最大限度的讓新能源參與到電力的調節,達到蘭考縣域新能源的自給自足,從2020年開始,蘭考縣供電公司、國網河南電力聯合華為云一起,探索打造“可監測、可預測、可調控”的能源互聯網平臺,借助云計算、IoT、大數據等先進技術,為世界范圍探索出一條高效可行的,縣域發展新能源的云上之路。
“馴服”新能源,云上“風光”無限
能源互聯網首先要做的就是把電網路徑上的“源(發電端)、網(電網)、荷(負荷)、儲(儲能)”設備實現互聯,在這個環節最具挑戰的就是如何連接和有效使用分布式新能源發電設備數據。
與傳統集中的火力發電相比,風車電廠、光伏場站和屋頂光伏這些分布式設備來源分散,每一個太陽能或者風力電場都涉及成千數百個太陽能板以及風車終端,甚至需要“以屋頂為單位”各自為戰,這對數據匯集提出了不小的要求。
其次,面對波動性強的新能源終端,要想做出最實時、最精準的預測,數據采集的時延要達到苛刻的毫秒級。
國網河南經研院能源互聯網經濟研究中心副主任李鵬博士表示:“將分散的新能源設備采集匯聚起來,利用國際領先的預測算法和控制技術,可以實現光伏和風電新能源參與電力平衡的精準計算,進而為大電網的調節提供儲能、放能、電力調度能策略制定,確保大規模的新能源發電安全、穩定的接入電網,讓大規模應用新能源發電成為可能。”
能源互聯網圖片
華為云Stack電力行業總經理楊加元介紹到:“在數據接入與采集層面,國網河南電力采用華為云Stack提供的數據中臺、物聯網等能力建設了新一代數字化系統,華為云Stack云邊協同能力支持數據的分鐘級采集,實現感知層、平臺層、應用層的數據共享,平均時延小于100ms;
在使用數據湖方案協助電力負荷預測模型層面,傳統電力負荷模型,發電和用電數據小時級批量入湖,TB級數據全量加工和天級流程化分析,導致預測模型顆粒度大(通常1~2小時),清潔能源發電量預測不準確,從而需要更多火電出力;
華為云Stack智能數據湖可以做到電力負荷數據秒級入湖,MB數據增量更新計算,秒級實時分析,建立更精細的負荷預測模型(分鐘級),從而精確預測清潔能源發電量,控制火電出力減少。
國網河南電力基于華為云Stack提供的智能數據湖方案協助構建構筑源網荷儲協同控制平臺,支撐新能源電力調度優化策略,精確預測清潔能源發電量,新能源出力短期預測準確率達到96.5%,遙遙超出國際同類標準。”
基于華為云Stack與河南國網聯手打造的能源互聯網平臺,河南上線了首個縣域新型源荷多層控制系統,填補國際上縣域電網精細調度空白。讓蘭考縣域電網實現“可預測、可控制、可自適應。”
金色夢,綠色夢
60年前,1963年,焦裕祿在滿是風沙和鹽堿地的蘭考種下一株象征希望的泡桐樹,讓蘭考從無人問津變成農業大縣,描繪一場轟轟烈烈的“金色夢”。
奮斗的精神也在新能源建設上傳承。
國網河南電力數字化工作部建設應用處處長,高級工程師邢子涯介紹蘭考新能源試點的成果:如今蘭考全縣可再生能源發電裝機達115 萬千瓦,比2016年增長了31倍。隨著蘭考能源互聯網的落成,全縣可再生能源發電量占全社會用電量比重也從從21%提高到97.7%。同時,作為內陸城市,突破性實現5*24小時不間斷新能源供電,達到新能源“自給自足”要求。
小男孩的笑臉
居民和企業也通過這場轟轟烈烈的革命獲得了實實在在的實惠:通過能源互聯網平臺的分布式光伏運維監測功能,讓扶貧光伏電站發電量發電收益增長了5.3%,共計為用戶增收3269.6萬元。
由于方便實惠的用電體驗,越來越多的企業也來到蘭考發展。例如,一家大型蘑菇養殖企業,通過蘭考供電公司月度推送的智能用電診斷報告,每年可以節省30萬電費。
蘑菇基地
蘭考縣同時開展了“千村馭風”行動,為各個村落裝配風車,發電收益全部用于發展鄉村振興。
基于蘭考的成功實踐,2023年3月,國家能源局、生態環境部、農業農村部、國家鄉村振興局聯合組織在全國范圍廣泛開展農村能源革命試點縣建設。推進分布式能源技術創新應用,充分利用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等新興技術,探索智能化、共享化農村可再生能源生產和消費新模式。
金色夢最終蔓延成綠色夢,在蘭考開花,在大地結果。
華為云Stack致力于融合數字技術和數字技術,發展清潔能源和能源數字化,推動能源革命,讓美好成為觸手可及的答卷。
麥田風車
