打造“低碳社會(huì)”已經(jīng)成為全球共識(shí),新能源革命正在向城鎮(zhèn)化深化。由于優(yōu)渥的風(fēng)光、生物質(zhì)能條件,鄉(xiāng)村成為這一役的先行戰(zhàn)場(chǎng),云計(jì)算也正在加速著這場(chǎng)改革的進(jìn)程。

電網(wǎng)圖片

這些年,很多村民的致富的道路又多了一條,一個(gè)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(duì)于村干部來說,找到合適的農(nóng)田裝上分布式發(fā)電風(fēng)車,給家家戶戶按上智能電表,讓越來越多的企業(yè)享受到智慧用電的實(shí)惠,成了他們工作的新重點(diǎn)。

然而,國網(wǎng)河南省蘭考縣供電公司副總經(jīng)理,蘭考能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)負(fù)責(zé)人王洪林卻說:大規(guī)模的新能源裝機(jī),只是這場(chǎng)農(nóng)村能源革命的開始,由于傳統(tǒng)電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電的調(diào)節(jié)能力不足,大量的風(fēng)能和光能被棄用,離新能源自給自足的目標(biāo)還有很長的距離。

更大的挑戰(zhàn)是如何利用云計(jì)算、IoT、大數(shù)據(jù)等技術(shù),讓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)、可調(diào)節(jié),“馴服”不穩(wěn)定的風(fēng)和光,提高新能源發(fā)電的利用率,真正實(shí)現(xiàn)綠色、低碳。

在農(nóng)村,挑戰(zhàn)世界難題

利用新能源進(jìn)行大規(guī)模的城鎮(zhèn)發(fā)電供給,在世界上都是難題。除了在風(fēng)光條件優(yōu)越的青海,世界上還鮮少有地區(qū)挑戰(zhàn)利用新能源發(fā)電來100%供應(yīng)居民和工業(yè)用電。

2017年中國科學(xué)院牽頭發(fā)起了一場(chǎng)“農(nóng)村能源革命”。典型的農(nóng)業(yè)大縣——蘭考,率先開展試點(diǎn)。

新能源和火力發(fā)電不同,新能源發(fā)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(cè)到的情況都是,風(fēng)車在夜深人靜的時(shí)候轉(zhuǎn)得起勁,中午午休的時(shí)候,光伏又成了發(fā)電主力,要想削峰填谷,匹配人們的用電需求,就需要繼續(xù)投資大量昂貴的儲(chǔ)能設(shè)備來參與用電調(diào)節(jié);同時(shí),不穩(wěn)定的發(fā)電也對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(fā)電裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到上百萬千瓦的規(guī)模,還是主要依靠外來電力和火力發(fā)電供給,本地大部分的風(fēng)能、光能被棄用。

為了最大限度的讓新能源參與到電力的調(diào)節(jié),達(dá)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(wǎng)河南電力聯(lián)合華為云一起,探索打造“可監(jiān)測(cè)、可預(yù)測(cè)、可調(diào)控”的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),借助云計(jì)算、IoT、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù),為世界范圍探索出一條高效可行的,縣域發(fā)展新能源的云上之路。

“馴服”新能源,云上“風(fēng)光”無限

能源互聯(lián)網(wǎng)首先要做的就是把電網(wǎng)路徑上的“源(發(fā)電端)、網(wǎng)(電網(wǎng))、荷(負(fù)荷)、儲(chǔ)(儲(chǔ)能)”設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián),在這個(gè)環(huán)節(jié)最具挑戰(zhàn)的就是如何連接和有效使用分布式新能源發(fā)電設(shè)備數(shù)據(jù)。

與傳統(tǒng)集中的火力發(fā)電相比,風(fēng)車電廠、光伏場(chǎng)站和屋頂光伏這些分布式設(shè)備來源分散,每一個(gè)太陽能或者風(fēng)力電場(chǎng)都涉及成千數(shù)百個(gè)太陽能板以及風(fēng)車終端,甚至需要“以屋頂為單位”各自為戰(zhàn),這對(duì)數(shù)據(jù)匯集提出了不小的要求。

其次,面對(duì)波動(dòng)性強(qiáng)的新能源終端,要想做出最實(shí)時(shí)、最精準(zhǔn)的預(yù)測(cè),數(shù)據(jù)采集的時(shí)延要達(dá)到苛刻的毫秒級(jí)。

國網(wǎng)河南經(jīng)研院能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)研究中心副主任李鵬博士表示:“將分散的新能源設(shè)備采集匯聚起來,利用國際領(lǐng)先的預(yù)測(cè)算法和控制技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)光伏和風(fēng)電新能源參與電力平衡的精準(zhǔn)計(jì)算,進(jìn)而為大電網(wǎng)的調(diào)節(jié)提供儲(chǔ)能、放能、電力調(diào)度能策略制定,確保大規(guī)模的新能源發(fā)電安全、穩(wěn)定的接入電網(wǎng),讓大規(guī)模應(yīng)用新能源發(fā)電成為可能。”

能源互聯(lián)網(wǎng)圖片

華為云Stack電力行業(yè)總經(jīng)理?xiàng)罴釉榻B到:“在數(shù)據(jù)接入與采集層面,國網(wǎng)河南電力采用華為云Stack提供的數(shù)據(jù)中臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)等能力建設(shè)了新一代數(shù)字化系統(tǒng),華為云Stack云邊協(xié)同能力支持?jǐn)?shù)據(jù)的分鐘級(jí)采集,實(shí)現(xiàn)感知層、平臺(tái)層、應(yīng)用層的數(shù)據(jù)共享,平均時(shí)延小于100ms;

在使用數(shù)據(jù)湖方案協(xié)助電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型層面,傳統(tǒng)電力負(fù)荷模型,發(fā)電和用電數(shù)據(jù)小時(shí)級(jí)批量入湖,TB級(jí)數(shù)據(jù)全量加工和天級(jí)流程化分析,導(dǎo)致預(yù)測(cè)模型顆粒度大(通常1~2小時(shí)),清潔能源發(fā)電量預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確,從而需要更多火電出力;

華為云Stack智能數(shù)據(jù)湖可以做到電力負(fù)荷數(shù)據(jù)秒級(jí)入湖,MB數(shù)據(jù)增量更新計(jì)算,秒級(jí)實(shí)時(shí)分析,建立更精細(xì)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型(分鐘級(jí)),從而精確預(yù)測(cè)清潔能源發(fā)電量,控制火電出力減少。

國網(wǎng)河南電力基于華為云Stack提供的智能數(shù)據(jù)湖方案協(xié)助構(gòu)建構(gòu)筑源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制平臺(tái),支撐新能源電力調(diào)度優(yōu)化策略,精確預(yù)測(cè)清潔能源發(fā)電量,新能源出力短期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到96.5%,遙遙超出國際同類標(biāo)準(zhǔn)。”

基于華為云Stack與河南國網(wǎng)聯(lián)手打造的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),河南上線了首個(gè)縣域新型源荷多層控制系統(tǒng),填補(bǔ)國際上縣域電網(wǎng)精細(xì)調(diào)度空白。讓蘭考縣域電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“可預(yù)測(cè)、可控制、可自適應(yīng)。”

金色夢(mèng),綠色夢(mèng)

60年前,1963年,焦裕祿在滿是風(fēng)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(nóng)業(yè)大縣,描繪一場(chǎng)轟轟烈烈的“金色夢(mèng)”。

奮斗的精神也在新能源建設(shè)上傳承。

國網(wǎng)河南電力數(shù)字化工作部建設(shè)應(yīng)用處處長,高級(jí)工程師邢子涯介紹蘭考新能源試點(diǎn)的成果:如今蘭考全縣可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)115 萬千瓦,比2016年增長了31倍。隨著蘭考能源互聯(lián)網(wǎng)的落成,全縣可再生能源發(fā)電量占全社會(huì)用電量比重也從從21%提高到97.7%。同時(shí),作為內(nèi)陸城市,突破性實(shí)現(xiàn)5*24小時(shí)不間斷新能源供電,達(dá)到新能源“自給自足”要求。

小男孩的笑臉

居民和企業(yè)也通過這場(chǎng)轟轟烈烈的革命獲得了實(shí)實(shí)在在的實(shí)惠:通過能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的分布式光伏運(yùn)維監(jiān)測(cè)功能,讓扶貧光伏電站發(fā)電量發(fā)電收益增長了5.3%,共計(jì)為用戶增收3269.6萬元。

由于方便實(shí)惠的用電體驗(yàn),越來越多的企業(yè)也來到蘭考發(fā)展。例如,一家大型蘑菇養(yǎng)殖企業(yè),通過蘭考供電公司月度推送的智能用電診斷報(bào)告,每年可以節(jié)省30萬電費(fèi)。

蘑菇基地

蘭考縣同時(shí)開展了“千村馭風(fēng)”行動(dòng),為各個(gè)村落裝配風(fēng)車,發(fā)電收益全部用于發(fā)展鄉(xiāng)村振興。

基于蘭考的成功實(shí)踐,2023年3月,國家能源局、生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家鄉(xiāng)村振興局聯(lián)合組織在全國范圍廣泛開展農(nóng)村能源革命試點(diǎn)縣建設(shè)。推進(jìn)分布式能源技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用,充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù),探索智能化、共享化農(nóng)村可再生能源生產(chǎn)和消費(fèi)新模式。

金色夢(mèng)最終蔓延成綠色夢(mèng),在蘭考開花,在大地結(jié)果。

華為云Stack致力于融合數(shù)字技術(shù)和數(shù)字技術(shù),發(fā)展清潔能源和能源數(shù)字化,推動(dòng)能源革命,讓美好成為觸手可及的答卷。

麥田風(fēng)車