打造“低碳社会”已经成为全球共识,新能源革命正在向城镇化深化。由于优渥的风光、生物质能条件,乡村成为这一役的先行战场,云计算也正在加速着这场改革的进程。
电网图片
这些年,很多村民的致富的道路又多了一条,一个坡度合适、承重够大、线路安全的屋顶,通过安装分布式屋顶光伏,就能带来一笔每月上千元的额外收入。
对于村干部来说,找到合适的农田装上分布式发电风车,给家家户户按上智能电表,让越来越多的企业享受到智慧用电的实惠,成了他们工作的新重点。
然而,国网河南省兰考县供电公司副总经理,兰考能源互联网平台负责人王洪林却说:大规模的新能源装机,只是这场农村能源革命的开始,由于传统电网对新能源发电的调节能力不足,大量的风能和光能被弃用,离新能源自给自足的目标还有很长的距离。
更大的挑战是如何利用云计算、IoT、大数据等技术,让电网实现可预测、可调节,“驯服”不稳定的风和光,提高新能源发电的利用率,真正实现绿色、低碳。
在农村,挑战世界难题
利用新能源进行大规模的城镇发电供给,在世界上都是难题。除了在风光条件优越的青海,世界上还鲜少有地区挑战利用新能源发电来100%供应居民和工业用电。
2017年中国科学院牵头发起了一场“农村能源革命”。典型的农业大县——兰考,率先开展试点。
新能源和火力发电不同,新能源发电是靠天吃饭的,很难匹配到用电需求。王洪林他们大部分观测到的情况都是,风车在夜深人静的时候转得起劲,中午午休的时候,光伏又成了发电主力,要想削峰填谷,匹配人们的用电需求,就需要继续投资大量昂贵的储能设备来参与用电调节;同时,不稳定的发电也对农村电网的安全稳定运行造成了巨大的冲击。
王洪林工作照片
因此,在前两年,即使兰考的新能源发电装机已经达到上百万千瓦的规模,还是主要依靠外来电力和火力发电供给,本地大部分的风能、光能被弃用。
为了最大限度的让新能源参与到电力的调节,达到兰考县域新能源的自给自足,从2020年开始,兰考县供电公司、国网河南电力联合华为云一起,探索打造“可监测、可预测、可调控”的能源互联网平台,借助云计算、IoT、大数据等先进技术,为世界范围探索出一条高效可行的,县域发展新能源的云上之路。
“驯服”新能源,云上“风光”无限
能源互联网首先要做的就是把电网路径上的“源(发电端)、网(电网)、荷(负荷)、储(储能)”设备实现互联,在这个环节最具挑战的就是如何连接和有效使用分布式新能源发电设备数据。
与传统集中的火力发电相比,风车电厂、光伏场站和屋顶光伏这些分布式设备来源分散,每一个太阳能或者风力电场都涉及成千数百个太阳能板以及风车终端,甚至需要“以屋顶为单位”各自为战,这对数据汇集提出了不小的要求。
其次,面对波动性强的新能源终端,要想做出最实时、最精准的预测,数据采集的时延要达到苛刻的毫秒级。
国网河南经研院能源互联网经济研究中心副主任李鹏博士表示:“将分散的新能源设备采集汇聚起来,利用国际领先的预测算法和控制技术,可以实现光伏和风电新能源参与电力平衡的精准计算,进而为大电网的调节提供储能、放能、电力调度能策略制定,确保大规模的新能源发电安全、稳定的接入电网,让大规模应用新能源发电成为可能。”
能源互联网图片
华为云Stack电力行业总经理杨加元介绍到:“在数据接入与采集层面,国网河南电力采用华为云Stack提供的数据中台、物联网等能力建设了新一代数字化系统,华为云Stack云边协同能力支持数据的分钟级采集,实现感知层、平台层、应用层的数据共享,平均时延小于100ms;
在使用数据湖方案协助电力负荷预测模型层面,传统电力负荷模型,发电和用电数据小时级批量入湖,TB级数据全量加工和天级流程化分析,导致预测模型颗粒度大(通常1~2小时),清洁能源发电量预测不准确,从而需要更多火电出力;
华为云Stack智能数据湖可以做到电力负荷数据秒级入湖,MB数据增量更新计算,秒级实时分析,建立更精细的负荷预测模型(分钟级),从而精确预测清洁能源发电量,控制火电出力减少。
国网河南电力基于华为云Stack提供的智能数据湖方案协助构建构筑源网荷储协同控制平台,支撑新能源电力调度优化策略,精确预测清洁能源发电量,新能源出力短期预测准确率达到96.5%,遥遥超出国际同类标准。”
基于华为云Stack与河南国网联手打造的能源互联网平台,河南上线了首个县域新型源荷多层控制系统,填补国际上县域电网精细调度空白。让兰考县域电网实现“可预测、可控制、可自适应。”
金色梦,绿色梦
60年前,1963年,焦裕禄在满是风沙和盐碱地的兰考种下一株象征希望的泡桐树,让兰考从无人问津变成农业大县,描绘一场轰轰烈烈的“金色梦”。
奋斗的精神也在新能源建设上传承。
国网河南电力数字化工作部建设应用处处长,高级工程师邢子涯介绍兰考新能源试点的成果:如今兰考全县可再生能源发电装机达115 万千瓦,比2016年增长了31倍。随着兰考能源互联网的落成,全县可再生能源发电量占全社会用电量比重也从从21%提高到97.7%。同时,作为内陆城市,突破性实现5*24小时不间断新能源供电,达到新能源“自给自足”要求。
小男孩的笑脸
居民和企业也通过这场轰轰烈烈的革命获得了实实在在的实惠:通过能源互联网平台的分布式光伏运维监测功能,让扶贫光伏电站发电量发电收益增长了5.3%,共计为用户增收3269.6万元。
由于方便实惠的用电体验,越来越多的企业也来到兰考发展。例如,一家大型蘑菇养殖企业,通过兰考供电公司月度推送的智能用电诊断报告,每年可以节省30万电费。
蘑菇基地
兰考县同时开展了“千村驭风”行动,为各个村落装配风车,发电收益全部用于发展乡村振兴。
基于兰考的成功实践,2023年3月,国家能源局、生态环境部、农业农村部、国家乡村振兴局联合组织在全国范围广泛开展农村能源革命试点县建设。推进分布式能源技术创新应用,充分利用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等新兴技术,探索智能化、共享化农村可再生能源生产和消费新模式。
金色梦最终蔓延成绿色梦,在兰考开花,在大地结果。
华为云Stack致力于融合数字技术和数字技术,发展清洁能源和能源数字化,推动能源革命,让美好成为触手可及的答卷。
麦田风车
