南瑞集團開展科技攻關(guān) 為電力保供提供技術(shù)支撐

　　9月27日，在國網(wǎng)安徽省電力有限公司營銷服務(wù)中心，南瑞集團有限公司員工與國網(wǎng)安徽電力員工討論如何進一步完善新型電力負荷管理系統(tǒng)主站功能，提升現(xiàn)場負荷管理裝置運維水平。今夏，新型電力負荷管理系統(tǒng)作為科學(xué)調(diào)節(jié)負荷的重要抓手，為安徽、新疆、福建、河北等地電網(wǎng)應(yīng)對高溫考驗提供了技術(shù)支撐。

小水電頂峰優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)項目團隊開展聯(lián)合開發(fā)調(diào)試。　　余笑 攝

　　能源電力保供是一項長期又艱巨的任務(wù)。南瑞集團作為國家電網(wǎng)有限公司科研產(chǎn)業(yè)單位，發(fā)揮科技保供優(yōu)勢，圍繞負荷管理、需求響應(yīng)、優(yōu)化調(diào)度等方面開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將科技創(chuàng)新這一關(guān)鍵變量轉(zhuǎn)化為電力保供的堅強支撐。

　　新型電力負荷管理系統(tǒng)支撐負荷精準控制

　　9月28日，國網(wǎng)安徽電力負荷管理中心主站操作員登錄新型電力負荷管理系統(tǒng)，一鍵提取了合肥地區(qū)客戶歷史用電數(shù)據(jù)。通過摸排客戶用電數(shù)據(jù)，國網(wǎng)安徽電力可根據(jù)客戶實際負荷調(diào)節(jié)能力，為客戶制訂更有效的負荷調(diào)節(jié)方案，助力客戶提高能源綜合利用率。

　　新型電力負荷管理系統(tǒng)是實現(xiàn)電力供需互動、服務(wù)能耗總量和強度“雙控”的重要技術(shù)手段。電網(wǎng)企業(yè)利用該系統(tǒng)可開展電力負荷全量監(jiān)測和精準控制，實現(xiàn)電力負荷資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)控、統(tǒng)一服務(wù)，為維護供用電秩序、守住民生用電底線提供支撐。

　　傳統(tǒng)的電力負荷管理模式是通過在電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)電力負荷管理系統(tǒng)主站，在客戶側(cè)安裝電力負荷管理終端開展負荷監(jiān)控，負荷管理精細化、智能化程度不足。南瑞集團基于多年智能用電技術(shù)積累和技術(shù)預(yù)研，于2021年10月啟動研發(fā)新型電力負荷管理系統(tǒng)。該公司研發(fā)新型智慧能源單元、智能無線控制斷路器、基于負荷特性分析的智能量測監(jiān)控單元等成套裝備，實現(xiàn)常態(tài)化需求側(cè)負荷互動和緊急狀況下的負荷快速控制，支撐有序用電、需求響應(yīng)、輔助服務(wù)、安全用電等業(yè)務(wù)。

　　在南瑞集團研發(fā)的新型電力負荷管理系統(tǒng)中，新型智慧能源單元是實現(xiàn)用戶負荷監(jiān)測、負荷管理、智能交互、用電安全管理的核心裝置。針對用戶現(xiàn)場設(shè)備類型多、通信組網(wǎng)復(fù)雜、安裝條件各異等實際情況，研發(fā)人員采用硬件模組化、軟件APP化思路進行設(shè)計。該裝置支持按需組合配置模塊類型和數(shù)量，定制配套軟件，適用于電力需求側(cè)管理下的工業(yè)用戶用能智能遙控、商業(yè)樓宇智能遙調(diào)等業(yè)務(wù)場景。

　　以往的負荷管理系統(tǒng)控制回路布線工作量大，且有可能因線路虛接、老化等導(dǎo)致控制回路斷開。南瑞集團研發(fā)的基于高速電力線載波(HPLC)通信的智能無線控制斷路器解決了這些問題，支持遙控、遙測、遙信、數(shù)據(jù)凍結(jié)等功能，實現(xiàn)了用戶用電數(shù)據(jù)分鐘級采集和低壓配電線路秒級控制。

　　今年6月，南瑞集團研發(fā)的新型電力負荷管理系統(tǒng)在國網(wǎng)安徽電力正式上線應(yīng)用，開展用戶中央空調(diào)、輔助用電、可調(diào)生產(chǎn)設(shè)備等可調(diào)負荷資源全接入、全監(jiān)測、全管理和全方位服務(wù)，最大可控負荷占去年安徽電網(wǎng)最大用電負荷的6.32%，超過了國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于推進新型電力負荷管理系統(tǒng)建設(shè)的通知》中要求的負荷控制能力達到本地區(qū)最大用電負荷5%的目標。

　　需求響應(yīng)促進電力供需平衡

　　今年迎峰度夏期間，南瑞集團為國網(wǎng)河北省電力有限公司開發(fā)的“網(wǎng)上國網(wǎng)”需求響應(yīng)產(chǎn)品累計注冊用戶數(shù)達6389戶，晚峰響應(yīng)能力最大達404萬千瓦，相當(dāng)于4座百萬級火電機組的出力。

　　需求響應(yīng)是促進電力供需平衡的措施之一。用戶根據(jù)價格信號或激勵機制，主動改變固有用電模式，減少或增加用電量。需求響應(yīng)產(chǎn)品以分析用電數(shù)據(jù)、客戶畫像等方式，輔助需求響應(yīng)精準施策，以市場化方式引導(dǎo)客戶錯峰避峰用電，挖掘需求側(cè)負荷削減與靈活性調(diào)節(jié)潛力，保障電力供需平衡與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

　　“網(wǎng)上國網(wǎng)”是國家電網(wǎng)有限公司的線上服務(wù)窗口，注冊用戶數(shù)超2億，電力服務(wù)產(chǎn)品配套齊全。傳統(tǒng)需求響應(yīng)措施主要靠客戶經(jīng)理線下推廣，或用戶通過智慧能源服務(wù)平臺等相關(guān)系統(tǒng)電腦端參與。依托“網(wǎng)上國網(wǎng)”開展需求響應(yīng)，發(fā)揮“網(wǎng)上國網(wǎng)”電力服務(wù)生態(tài)體系優(yōu)勢，能更好地實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的高頻互動和精準觸達。

　　南瑞集團為國網(wǎng)河北電力開發(fā)的需求響應(yīng)產(chǎn)品是基于“網(wǎng)上國網(wǎng)”開發(fā)的專項應(yīng)用程序，通過經(jīng)濟手段引導(dǎo)用戶、負荷聚合商主動參與電網(wǎng)削峰填谷，推動企業(yè)錯峰用電，優(yōu)化發(fā)電廠運行模式，進一步提升電網(wǎng)運行效率和穩(wěn)定性。

　　今年4月，南瑞集團選派產(chǎn)品經(jīng)理和研發(fā)、測試等人員，投入業(yè)務(wù)需求分析和流程梳理工作，啟動需求響應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)。“國網(wǎng)河北電力決定在5月初開展需求響應(yīng)專項演練，這就意味著我們的產(chǎn)品要在4月底具備線上試運行條件。研發(fā)的時間不足3周。我們接到任務(wù)后，迅速選派骨干人員組建研發(fā)團隊，20天內(nèi)完成4輪產(chǎn)品研發(fā)迭代，終于在4月底完成了產(chǎn)品的初步交付。”該項目成員周于超介紹。

　　南瑞集團為國網(wǎng)河北電力研發(fā)的“網(wǎng)上國網(wǎng)”需求響應(yīng)產(chǎn)品有服務(wù)注冊、報量報價、出清公示、實時參與、賬單推送等多項移動端業(yè)務(wù)功能，服務(wù)高壓工商業(yè)用戶、負荷聚合商及低壓居民用戶參與用電需求響應(yīng)。

　　除了為國網(wǎng)河北電力開發(fā)“網(wǎng)上國網(wǎng)”需求響應(yīng)產(chǎn)品，南瑞集團還為國網(wǎng)冀北、江蘇、福建、安徽電力開發(fā)定制化的需求響應(yīng)產(chǎn)品，目前這些產(chǎn)品都已上線應(yīng)用。

　　優(yōu)化調(diào)度挖掘小水電潛能

　　湖南省水電資源豐富，小水電站數(shù)量眾多。以110千伏及以下電壓并網(wǎng)的小水電站有3400多座，總裝機容量766萬千瓦。這些小水電站大多地處偏遠、通信條件差、缺少自動化系統(tǒng)，存在分散性、間歇性和難預(yù)測的發(fā)電特性，調(diào)度人員無法快速、全面、真實掌控各小水電站機組運行狀態(tài)。為深入挖掘小水電頂峰潛能，在國網(wǎng)湖南省電力有限公司的組織下，2021年3月，南瑞集團成立項目團隊，啟動小水電頂峰優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)工作。

　　項目啟動后，項目團隊用時約半年，全面摸排全省3400多座小水電站所在河流、相關(guān)水庫特性水位、靜態(tài)曲線等信息，以河流為主線，將復(fù)雜的空間地理關(guān)系抽象成流域拓撲關(guān)系，構(gòu)建了湘江、資江、沅江、澧水四大流域的拓撲圖，并制成地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)字化地圖，為優(yōu)化調(diào)度提供了基礎(chǔ)模型。

　　“我們從調(diào)度全口徑采集系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)接入3400多座小水電站的相關(guān)數(shù)據(jù)。為了精準獲取流域全要素水情數(shù)據(jù)，我們還從相關(guān)流域153座大中型水電站采集運行信息和水情、雨情信息，從水文局接入1800多個水情、雨情站點的采集數(shù)據(jù)，從氣象局接入流域氣象預(yù)報信息。”該項目現(xiàn)場負責(zé)人王峰介紹，為解決多數(shù)據(jù)源、海量數(shù)據(jù)給采集工作帶來的難題，項目團隊研發(fā)出新一代小水電統(tǒng)一采集和管理平臺軟件。作為小水電頂峰優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的采集子模塊，新一代小水電統(tǒng)一采集和管理平臺軟件實現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)一配置、接收和處理，以及數(shù)據(jù)的永久存儲和高效讀寫。

　　項目團隊利用大數(shù)據(jù)分析方法，分析采集到的各類數(shù)據(jù)，研究湖南各大流域水文、氣象狀況與發(fā)電情況之間的規(guī)律，預(yù)測小水電站未來三日發(fā)電量。項目團隊還利用相似性機器學(xué)習(xí)方法，對日發(fā)電量進行過程分解，最終得到小水電站未來三日的發(fā)電能力預(yù)測曲線。

　　南瑞集團打造的小水電頂峰優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，匯集了電力、水情、雨情、氣象等相關(guān)信息，為省調(diào)、地調(diào)以及縣調(diào)之間搭建了統(tǒng)一的信息共享平臺，實現(xiàn)跨地市河流流域數(shù)據(jù)共享，為流域統(tǒng)一調(diào)度提供支撐。

　　該系統(tǒng)在調(diào)度計算中考慮了包括流域中小水電站梯度分布參數(shù)、裝機、庫容、上級水流到達本級電站時間等參數(shù)信息，提供電量優(yōu)化調(diào)度、頂峰最優(yōu)調(diào)度在內(nèi)的多種優(yōu)化計算模型。在迎峰度夏(冬)期間，系統(tǒng)可根據(jù)實際工況編制小水電發(fā)電計劃，使得用電高峰時段整體出力最大化，用電低谷時段減少出力并蓄力，從而實現(xiàn)小水電的優(yōu)化調(diào)度，發(fā)揮頂峰保供作用。（盧媛迪 楊渺）