2 電力智能化，源網(wǎng)荷多元應(yīng)用
2.1 智能化應(yīng)用 1—推動功率預(yù)測，平抑新能源波動性
功率預(yù)測是基于新能源間歇性、不穩(wěn)定性等特征的產(chǎn)物，為電站管理和電網(wǎng)調(diào)控提供保 障。高比例風(fēng)光接入電網(wǎng)勢必會加大電網(wǎng)調(diào)度的復(fù)雜度，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅， 功率預(yù)測應(yīng)運而生。發(fā)電功率預(yù)測的核心是通過算法模型的構(gòu)建，結(jié)合電站裝機(jī)數(shù)據(jù)、氣象 預(yù)測數(shù)據(jù)等為客戶計算精確的功率預(yù)測數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)測步長的不同，功率預(yù)測可分為超短期、 短期、中期、長期預(yù)測。 功率預(yù)測可滿足發(fā)電廠并網(wǎng)要求，輔助制定調(diào)度計劃，實現(xiàn)最大消納新能源出力的目標(biāo)。 1)電源側(cè)：通過對未來發(fā)電能力和功率的預(yù)測，可提前了解電站實時生產(chǎn)情況和判斷未來 生產(chǎn)情況，為電站管理提供保障。2)電網(wǎng)側(cè)：由于電網(wǎng)需根據(jù)下游的用電需求提前作出發(fā) 電規(guī)劃，并根據(jù)實時的電力平衡情況做出實時的電力調(diào)節(jié)和控制，功率預(yù)測可為電力調(diào)度提 供保障。
新能源發(fā)電功率預(yù)測被納入考核，各地對考核指標(biāo)具體要求略有不同。 2018 年《關(guān)于 提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見》提出實施風(fēng)光功率預(yù)測考核，將風(fēng)電、光伏等發(fā)電機(jī)組 納入電力輔助服務(wù)管理，承擔(dān)相應(yīng)輔助服務(wù)費用。在此背景下，各地能源局紛紛設(shè)立本區(qū)域 《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細(xì)則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》，“雙細(xì)則”針對 新能源發(fā)電功率預(yù)測設(shè)立上傳率、上報率、準(zhǔn)確率、合格率等多考核指標(biāo)。
風(fēng)電/光伏功率預(yù)測市場容量差距小，風(fēng)電功率預(yù)測市場競爭更為激烈。根據(jù)沙利文《中 國新能源軟件及數(shù)據(jù)服務(wù)行業(yè)研究報告》，2019年我國風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測市場中，國能日新、 金 鳳 慧 能 、 遠(yuǎn) 景 能 源 、 東 潤 環(huán) 能 、 南 瑞 繼 保 的 市 場 份 額 占 比 較 大 ， 分 別 為 18.8%/14.9%/13.3%/11.7%/6.3%;光伏發(fā)電功率預(yù)測市場中，國能日新、南瑞繼保、東潤 環(huán)能、中科伏瑞的市場份額占比較大，分別為 22.1%/17.7%/16.2%/6.9%。報告中同時提到， 2019-2024 年我國新能源發(fā)電功率預(yù)測市場年均復(fù)合增長率將達(dá) 16.2%，2024 年預(yù)計市場 規(guī)模將增至 13.4 億元，功率預(yù)測市場前景廣闊。
功率預(yù)測案例：國能日新發(fā)電功率預(yù)測的主要流程：1)氣象數(shù)據(jù)獲取及處理：通過歐 洲氣象中心、國家氣象局等各種氣象源獲取原始?xì)庀箢A(yù)報數(shù)據(jù)，并將原始?xì)庀箢A(yù)報數(shù)據(jù)通過 建模計算后得到更高精度的氣象預(yù)測數(shù)據(jù);2)計算短期功率預(yù)測數(shù)據(jù)：根據(jù)氣象預(yù)測數(shù)據(jù) 進(jìn)一步計算短期功率預(yù)測數(shù)據(jù);3)計算超短期功率預(yù)測數(shù)據(jù)：將短期功率預(yù)測數(shù)據(jù)和氣象 預(yù)測數(shù)據(jù)傳輸至所服務(wù)電站，并進(jìn)一步計算超短期功率預(yù)測數(shù)據(jù);4)將短期和超短期功率 預(yù)測數(shù)據(jù)上傳至電網(wǎng)調(diào)度。
2.2 智能化應(yīng)用 2—配網(wǎng)智能調(diào)度&智能巡檢及故障檢查
1)并網(wǎng)控制系統(tǒng)
并網(wǎng)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對電站電力生產(chǎn)情況的實施管控。電網(wǎng)安全的首要目標(biāo)就是保證發(fā) 用電的實時平衡，因此電力系統(tǒng)需根據(jù)電力供需情況對新能源發(fā)電進(jìn)行管控。按照控制方式 的不同，并網(wǎng)控制系統(tǒng)可大致分為三種。1)自動發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC 系統(tǒng))：以光伏/風(fēng)電 的并網(wǎng)有功功率為控制目標(biāo);2)自動電壓控制系統(tǒng)(AVC 系統(tǒng))：以光伏/風(fēng)電的無功功率 為控制目標(biāo);3)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)：以電力系統(tǒng)頻率為調(diào)控目標(biāo)。 AGC 系統(tǒng)&AVC 系統(tǒng)的控制過程：1)制定電能生產(chǎn)需求：電網(wǎng)調(diào)度部門根據(jù)收集到的 各新能源電站的功率預(yù)測數(shù)據(jù)和其他生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)，結(jié)合對區(qū)域用電需求進(jìn)行的預(yù)測、省級 聯(lián)絡(luò)線的輸電計劃，制定電能生產(chǎn)需求;2)制定發(fā)電計劃和調(diào)度計劃：根據(jù)電能預(yù)測數(shù)據(jù)、 用戶端電能需求預(yù)測數(shù)據(jù)以及電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，制定發(fā)電計劃和調(diào)度計劃;3)電能生產(chǎn)的調(diào) 整和控制：電網(wǎng)調(diào)度部門根據(jù)發(fā)電計劃形成調(diào)控命令，下發(fā)每個新能源電站，新能源電站根 據(jù)命令進(jìn)行電能生產(chǎn)的調(diào)整和控制;4)修正：新能源場站實時向電網(wǎng)調(diào)度部門反饋生產(chǎn)電 能情況，雙方對命令執(zhí)行情況進(jìn)行修正。
2)新能源電站智能運營系統(tǒng)
分布式電站管理難度大。在“整縣推進(jìn)”政策的推動下，分布式新能源電站數(shù)量將迅速 增加，分布式光伏電站的日益增加會加大人力及財力的投入以進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)及管理。分布式 光伏布點分散、單體體量小的特性勢必會增加運維養(yǎng)護(hù)成本，如何高效、安全、專業(yè)地實現(xiàn) 分布式電站運維管理顯得尤為重要。 新能源電站智能運營系統(tǒng)助力提高電站的運營管理效率。新能源電站智能運營系統(tǒng)以數(shù) 據(jù)為核心及出發(fā)點，具備智能監(jiān)測、告警管理、運維管理、統(tǒng)計分析、日常辦公等模塊，能 夠在遠(yuǎn)程有效監(jiān)控電站的實時運行狀態(tài)，具備數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、智能運維、運營指標(biāo)分析等功 能，能夠提升電站運行的穩(wěn)定性，實現(xiàn)信息的實時共享和故障的及時處理，減少電站的人員 配置，大大提高新能源電站的運營效率和管理效率，為企業(yè)帶來長期穩(wěn)定的收益。
3)電網(wǎng)新能源管理系統(tǒng)
新能源并網(wǎng)容量增加，需對新能源接入電網(wǎng)進(jìn)行主動管理。隨著新能源裝機(jī)及發(fā)電容量 的不斷提高，新能源發(fā)電功率的波動性給電網(wǎng)調(diào)度帶來了挑戰(zhàn)。我國調(diào)度機(jī)構(gòu)分為五級，分 別為國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)，在新能源裝機(jī)及發(fā)電快速提升的背景下，對新能源管 理系統(tǒng)的需求較大。1)省一級電網(wǎng)：需要在保障電力供需平衡的基礎(chǔ)上加大新能源消納， 電網(wǎng)新能源管理系統(tǒng)可通過對影響消納的因素分析、氣象預(yù)測數(shù)據(jù)、電站每月發(fā)電量的預(yù)測， 來輔助電網(wǎng)提前規(guī)劃消納方案，以進(jìn)一步提升對新能源的使用效率;2)地市級電網(wǎng)：需監(jiān) 測分析功率不穩(wěn)定的新能源，并評估電網(wǎng)的承載能力，電網(wǎng)新能源管理系統(tǒng)可通過監(jiān)測并網(wǎng) 新能源電站和評估新能源入網(wǎng)裕度，來分析電網(wǎng)的承載能力。
4)智能巡檢
巡檢是保障電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。巡檢機(jī)器人有多種應(yīng)用場景，可在變電站、輸電網(wǎng) 等場景使用，其中在變電站的應(yīng)用更早，變電站巡檢場景包括室外場景及高壓室、保護(hù)室、 開關(guān)室等室內(nèi)場景。巡檢機(jī)器人可實現(xiàn)對室內(nèi)外設(shè)備的精準(zhǔn)檢測，并通過后臺對巡檢數(shù)據(jù)進(jìn) 行比對和分析，實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，在提高巡檢效率的同時，可有效保障設(shè)備的平穩(wěn)運行。此 外，由于輸電通常在溝壑、高山、丘陵等環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，且輸電線路直接暴露于大氣環(huán)境 中，在運行中會誘發(fā)多種事故，人工巡檢和檢修面臨著線路長、工作強(qiáng)度大、條件艱苦、效率低下、檢測質(zhì)量不佳等一系列問題，無法獲得輸電線路的實時運行情況，甚至威脅作業(yè)人 員的生命安全，通過輸電線路巡檢機(jī)器人可實現(xiàn)對輸電線路桿塔、絕緣子以及輸電線路通道 等精確巡視，自動采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行后臺分析，為輸電線路的運維提供可靠的信息。
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