減碳、低碳是中國(guó)發(fā)展的必由之路，這不僅是為了緩解全球氣候問題，也是中國(guó)破解能源供給難題的必然選擇。按照規(guī)劃，到2030年，中國(guó)以風(fēng)電光伏為主的新能源裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到12億千瓦。四川省山川環(huán)繞、河道縱橫，水力發(fā)電資源豐富，擁有發(fā)展綠色能源產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)。在川西大山里，僅雅礱江干流的水電可開發(fā)容量就有約3000萬千瓦，兩岸風(fēng)能、太陽能可開發(fā)容量超過6000萬千瓦，抽水蓄能容量超1000萬千瓦，總體可開發(fā)清潔能源總規(guī)模超過1億千瓦。國(guó)家已經(jīng)將雅礱江流域規(guī)劃為特大型水風(fēng)光一體化示范基地，目前建成投產(chǎn)了柯拉一期光伏電站，這也是全球已建成投產(chǎn)的海拔最高、規(guī)模最大的數(shù)字化水光互補(bǔ)電站，并正在探索全生命周期數(shù)字化。
全生命周期數(shù)字化的綠能電站有什么特別之處?最近飛象網(wǎng)記者跟隨“綠色能源，數(shù)智川蜀”媒體探訪活動(dòng)來到了川西高山大河之間，實(shí)地探訪了柯拉一期光伏電站的建設(shè)情況。
科學(xué)規(guī)劃，山水間打造科技創(chuàng)新高地
雅礱江柯拉一期光伏電站是雅礱江兩河口水電站水光互補(bǔ)一期項(xiàng)目，總面積約16平方公里，裝機(jī)規(guī)模100萬千瓦。由于電站位于川西偏遠(yuǎn)的高原上，海拔最高超過4600米，海拔高、地形復(fù)雜，因此規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)貧庀髼l件變化快，光功率預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，實(shí)際產(chǎn)能功率波動(dòng)大，對(duì)技術(shù)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)管理帶來了諸多困難。
電站技術(shù)人員告訴記者，2023年6月電站并網(wǎng)投產(chǎn)，共使用了212萬塊光伏組件、5000多臺(tái)逆變器、300多臺(tái)箱式變電站，部署樁基53萬根，場(chǎng)地面積約16平方公里。設(shè)備多、面積大，全靠人工管理不現(xiàn)實(shí)，必須要引進(jìn)創(chuàng)新的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)全周期智能化管理。為此雅礱江公司與華為、中國(guó)電科院等設(shè)立了聯(lián)合創(chuàng)新中心，共同破解技術(shù)難題。
經(jīng)過周密研究，華為向雅礱江公司提供了“規(guī)-建-維-營(yíng)全生命周期數(shù)字化”解決方案。該方案以智能算法為核心，構(gòu)建了百萬設(shè)備接入、全面診斷分析和數(shù)據(jù)處理三大能力，使之成為電站項(xiàng)目“全生命周期數(shù)字化”的堅(jiān)實(shí)底座，并在此基礎(chǔ)上打造了實(shí)景建模、施工進(jìn)度管理、工程質(zhì)量管理、工地安全管理、設(shè)備運(yùn)維管理、電站運(yùn)行保障、電站智能控制、多能協(xié)同、輔助決策、場(chǎng)站運(yùn)營(yíng)管理等多個(gè)方面的數(shù)字化、智能化應(yīng)用。
設(shè)計(jì)與建設(shè)數(shù)字化，精準(zhǔn)、高效、可預(yù)測(cè)
雅礱江柯拉一期光伏電站從設(shè)計(jì)到建設(shè)，全程采用了數(shù)字化技術(shù)。在電站設(shè)計(jì)階段，雅礱江公司與華為借助3D建模和設(shè)計(jì)軟件等工具，進(jìn)行電站的選址、建模、繪圖和模擬等，大大簡(jiǎn)化了選址流程，也提高了設(shè)計(jì)效率，避免了很多不必要的設(shè)計(jì)失誤。
在電站建設(shè)階段，由于現(xiàn)場(chǎng)非常偏遠(yuǎn)、地形復(fù)雜，施工和現(xiàn)場(chǎng)管理難度很大，華為為施工方提供了無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管控。該系統(tǒng)利用華為的3D建模引擎及傾角識(shí)別算法，可以實(shí)時(shí)識(shí)別樁體、支架、組件等安裝數(shù)量，精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)施工進(jìn)度;判斷組件安裝角度和樁體垂直度，有效提高施工過程中的質(zhì)量管控水平。無人機(jī)系統(tǒng)還可以自動(dòng)識(shí)別危險(xiǎn)區(qū)域入侵、未戴安全帽、高空作業(yè)未系安全繩等情況，以無人機(jī)喊話來進(jìn)行督導(dǎo)、勸離。
據(jù)記者了解，雅礱江公司還與華為合作，在建設(shè)中的117萬千瓦扎拉山光伏電站項(xiàng)目上首次部署了智能工程管理平臺(tái)解決方案。該方案具有厘米級(jí)的實(shí)景建模引擎，可以還原電站的三維地貌，在線跟蹤施工進(jìn)度，智能識(shí)別錯(cuò)建、漏建情況，并實(shí)施監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展情況。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)會(huì)在2025年全容量并網(wǎng)發(fā)電。
運(yùn)維數(shù)字化，整體效率提高50%以上
如果說大山深處的建設(shè)難，那么建成之后年復(fù)一年的運(yùn)維更難，畢竟需要工作人員經(jīng)常性地巡視、排查故障。光伏電站運(yùn)維非常關(guān)鍵，每天都有海量的設(shè)備、器件需要查看、維護(hù)、排查，工作人員也非常辛苦。不過在雅礱江柯拉一期光伏電站項(xiàng)目中，華為提供了電站營(yíng)維數(shù)字化解決方案，該方案將巡檢、分析、診斷、定位、修復(fù)等融于一體，可以一站式完成檢運(yùn)維綜合管理任務(wù)，端到端覆蓋整個(gè)運(yùn)維流程。
據(jù)電站技術(shù)人員介紹，華為及其合作伙伴在雅礱江柯拉一期光伏電站打造了一個(gè)覆蓋端到端流程的“智能運(yùn)維駕駛艙”。這個(gè)智能艙以華為智能光伏電站管理系統(tǒng)為支撐，采集場(chǎng)站內(nèi)的發(fā)電、告警數(shù)據(jù)并進(jìn)行智能分析和診斷，對(duì)故障運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)和分布自動(dòng)規(guī)劃運(yùn)維路線。隨后利用站內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，將運(yùn)維人員快速引導(dǎo)至故障設(shè)備處進(jìn)行處理。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，站內(nèi)導(dǎo)航可縮短逆變器定位時(shí)間30%以上，大幅縮減運(yùn)維人員走動(dòng)尋找的距離，整體運(yùn)維效率提高了50%以上，提升了高海拔光伏電站運(yùn)維的少人、無人水平。
以數(shù)字化為翼，重塑運(yùn)營(yíng)
隨著時(shí)間的推移，建成投產(chǎn)的電站設(shè)備會(huì)逐漸老化、產(chǎn)能效率衰減，因此電站在做好運(yùn)維工作之外，還需要及時(shí)引入先進(jìn)的數(shù)字化、智能化技術(shù)，提升全生命周期發(fā)電量、保障安全生產(chǎn)。為此雅礱江公司與華為合作，在2024年上半年為雅礱江柯拉一期光伏電站項(xiàng)目部署了PR深度分析系統(tǒng)。
技術(shù)人員告訴記者，PR深度分析系統(tǒng)可以呈現(xiàn)整站及單個(gè)子陣的發(fā)電效率，并通過分析各部件發(fā)電數(shù)據(jù)，給出組件損耗、低效設(shè)備損失、設(shè)備故障損失、積灰/冰雪損失等十幾類發(fā)電損失，直觀地顯示在PR看板上。這樣可以輔助運(yùn)維人員制定運(yùn)維計(jì)劃，改善柯拉電站的發(fā)電效率，還可以與其他電站進(jìn)行對(duì)比，幫助客戶獲得建站和設(shè)備選型經(jīng)驗(yàn)。
記者了解到，柯拉一期光伏電站屬于“水光互補(bǔ)”電站，光伏發(fā)電通過500千伏輸電線路接入兩河口水電站，與水電站捆綁輸出穩(wěn)定電力。通常夏季豐水期水力資源充足而光照不足，冬季枯水期水力資源欠缺而光照充足，因此“水光互補(bǔ)”極具潛力。不過在光伏發(fā)電最令人頭痛的是發(fā)電功率難以控制，需要設(shè)法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)光功率。為解決這個(gè)問題，華為創(chuàng)新地將氣象大模型應(yīng)用在了光伏領(lǐng)域，將數(shù)據(jù)治理和模型自更新技術(shù)與AI算法結(jié)合，開發(fā)出了高精度的輻照轉(zhuǎn)功率技術(shù)，短期光功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度平均值達(dá)到90%以上。
通過引入全生命周期的數(shù)字化技術(shù)，雅礱江流域正在迅速崛起一個(gè)全球領(lǐng)先的綠電生產(chǎn)基地，這是中國(guó)新一代數(shù)字化、智能化能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大成就，也為世界各國(guó)落實(shí)“雙碳”承諾提供了切實(shí)可行的前進(jìn)方向。（飛象網(wǎng) 計(jì)育青/文)
評(píng)論