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電力是每家每戶都不可或缺的能源，是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支柱。但人們或許沒有發(fā)覺，我們每天所使用的電，供給方式正悄然發(fā)生變化。如今，電網(wǎng)建設(shè)更加智能化、數(shù)字化，電力系統(tǒng)運(yùn)行更加綠色低碳、智慧高效。
今年6月，國家能源局組織發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》（以下簡稱《藍(lán)皮書》），標(biāo)志著新型電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入全面啟動(dòng)和加速推進(jìn)的重要階段。新型電力系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)可以為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供怎樣的助力？本報(bào)記者就此進(jìn)行了采訪。
綠色電力 低碳清潔
2021年3月15日，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議召開。會(huì)議指出，要深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
今年6月發(fā)布的《藍(lán)皮書》全面闡述了新型電力系統(tǒng)的發(fā)展理念、內(nèi)涵特征，并提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的總體架構(gòu)和重點(diǎn)任務(wù)。其中提到，清潔低碳是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心目標(biāo)。
在推動(dòng)綠色電力發(fā)展方面，中國已取得亮眼成績。“綠色電力一般指風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電、生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電、海洋能發(fā)電等可再生能源電力。”國家能源局新能源和可再生能源司司長李創(chuàng)軍介紹，可再生能源發(fā)電過程中不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的排放物，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，且不需要消耗化石燃料，相較常規(guī)的化石能源發(fā)電更有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。
今年7月，全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在福建海上風(fēng)電場成功并網(wǎng)發(fā)電。這臺(tái)巨型海上風(fēng)電機(jī)組的輪轂中心高度達(dá)152米，相當(dāng)于一座52層大樓的高度；葉輪掃風(fēng)面積約5萬平方米，相當(dāng)于7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場的大小。根據(jù)該海域多年測風(fēng)數(shù)據(jù)計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組每年可輸出超過6600萬千瓦時(shí)的清潔電能，能夠滿足3.6萬戶三口之家一年的生活用電，可節(jié)約標(biāo)煤約2.2萬噸，減排二氧化碳約5.4萬噸。
在內(nèi)蒙古自治區(qū)庫布其沙漠，光伏發(fā)電與增綠治沙結(jié)合的模式日益完善。在沙漠中建設(shè)的光伏板，可以有效穩(wěn)固住浮沙，避免沙丘被風(fēng)吹走；光伏板的遮擋，可以減少土壤水分蒸發(fā)，在其下方空間，可以栽種綠植，進(jìn)一步改善沙漠生態(tài)環(huán)境。
目前正在建設(shè)中的庫布其沙漠鄂爾多斯中北部新能源基地項(xiàng)目，是在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)開發(fā)建設(shè)的全球最大規(guī)模風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目，也是中國首個(gè)開工建設(shè)的千萬千瓦級(jí)新能源大基地項(xiàng)目。該項(xiàng)目規(guī)劃總投資約900億元，總裝機(jī)規(guī)模1600萬千瓦，包括光伏800萬千瓦和風(fēng)電400萬千瓦，配套改擴(kuò)建先進(jìn)高效煤電裝機(jī)400萬千瓦。項(xiàng)目全部建成后，每年可向京津冀地區(qū)送電約400億千瓦時(shí)，其中清潔能源占比50%以上，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約600萬噸，減排二氧化碳約1600萬噸。
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至今年6月，全國可再生能源裝機(jī)達(dá)13.22億千瓦，歷史性超過煤電，占總裝機(jī)的48.8%，超過全球可再生能源裝機(jī)的三分之一，水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別連續(xù)18年、13年、8年穩(wěn)居世界第一位。2022年，全國可再生能源發(fā)電量達(dá)2.7萬億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的31.6%，較2012年增長約11個(gè)百分點(diǎn)。其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時(shí)，與城鄉(xiāng)居民生活用電量相當(dāng)。同年，可再生能源新增裝機(jī)和發(fā)電量分別占全國新增發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量的76.2%和81%，已成為電力新增裝機(jī)和發(fā)電量的主體。
今年8月，國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好可再生能源綠色電力證書全覆蓋工作 促進(jìn)可再生能源電力消費(fèi)的通知》，將進(jìn)一步為擴(kuò)大綠電供給、促進(jìn)綠電消費(fèi)奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。
在新技術(shù)的引領(lǐng)下，電力系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度，促進(jìn)碳排放總量逐步下降。
國家電投上海電力股份有限公司建設(shè)的綜合智慧零碳電廠，是一個(gè)基于大數(shù)據(jù)建成的“虛擬電廠”。它是集源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充元素為一體的智慧能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)平臺(tái)和電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)的實(shí)時(shí)對(duì)接，具備自動(dòng)調(diào)頻和調(diào)峰的功能，通過實(shí)施精準(zhǔn)調(diào)度，加強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。
據(jù)介紹，今年以來，國家電力投資集團(tuán)大力推進(jìn)綜合智慧零碳電廠開發(fā)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類分布式能源、儲(chǔ)能和負(fù)荷的整合調(diào)控。截至今年上半年，該集團(tuán)已開工41個(gè)零碳電廠，建成投產(chǎn)48個(gè)項(xiàng)目，形成裝機(jī)規(guī)模62.2萬千瓦，聚合可調(diào)負(fù)荷10.3萬千瓦，頂峰能力21.9萬千瓦，調(diào)峰能力30.1萬千瓦。
智能巡檢 安全高效
新型電力系統(tǒng)還應(yīng)是安全高效的。如今，有越來越多的新技術(shù)與電力業(yè)務(wù)深度融合，為電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研發(fā)的輸變電巡視圖像智能識(shí)別系統(tǒng)，助力電網(wǎng)巡檢從人工向智能轉(zhuǎn)變。
“過去，電網(wǎng)的輸電線路上出現(xiàn)問題，都要依靠人工巡檢。首先工人的工作很辛苦，經(jīng)歷‘嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)餐露宿’是常態(tài)；另外有些問題，靠肉眼觀察也不容易發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)安全隱患。”國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院計(jì)算及應(yīng)用研究所工程師劉思言向記者舉例道，在輸電鐵塔上面安裝著很多設(shè)備，用螺栓固定這些設(shè)備后，還要在連接處插入一個(gè)小小的銷釘來防止螺栓松動(dòng)。這樣的銷釘長度大概在10厘米左右，露在外面的部分不超過3厘米。如果銷釘?shù)袅?，只靠人工巡檢是很難發(fā)現(xiàn)的。“即使工人拿著望遠(yuǎn)鏡去看，因?yàn)樵O(shè)備的遮擋、角度問題等，也很難看得清楚。如果一些缺失的銷釘沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，慢慢地，螺栓就可能在風(fēng)吹日曬下變得松動(dòng)，導(dǎo)致絕緣子串掉落，出現(xiàn)斷線等非常嚴(yán)重的問題。”
隨著利用直升機(jī)、無人機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)巡檢的普及，通過高空拍攝的照片，類似于銷釘脫落一類的問題更容易被發(fā)現(xiàn)了。但同時(shí)，另一個(gè)問題隨之產(chǎn)生：無人機(jī)拍攝產(chǎn)生的海量圖片，靠人工來一一識(shí)別效率很低?？赡軣o人機(jī)進(jìn)行一次飛行巡檢，在一條線路上就能拍攝幾千張圖片，如果沒有相配套的智能圖像識(shí)別模塊，巡檢效果將大打折扣。因此，設(shè)計(jì)一套能自動(dòng)識(shí)別圖片中所存在問題的智能系統(tǒng)十分必要。這正是輸變電巡視圖像智能識(shí)別系統(tǒng)的研發(fā)目的。
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，圖像智能識(shí)別技術(shù)已應(yīng)用在很多領(lǐng)域。但具體針對(duì)輸變電巡視圖像的智能識(shí)別，仍存在許多特殊的挑戰(zhàn)。“一般的圖像識(shí)別基本是識(shí)別人物、車輛、車牌號(hào)碼等，而我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)要識(shí)別電力設(shè)備存在的問題，這就需要人工智能先認(rèn)識(shí)這些設(shè)備，并且知道哪些情況是出問題了。”劉思言說。
為了讓人工智能進(jìn)行學(xué)習(xí)，前期需要大量圖像采集以及輸入。“比如鐵塔、絕緣子串、防震錘、絕緣環(huán)等部分，正常情況是怎樣的，出現(xiàn)缺陷又是怎樣的，都要采集拍攝。拍攝圖片后再由研發(fā)人員一一進(jìn)行標(biāo)注。”劉思言介紹，研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)成員分辨、標(biāo)注了上百萬張來自全國各地的輸變電線路圖片，輸入系統(tǒng)后供人工智能學(xué)習(xí)。現(xiàn)在，這一輸變電巡視圖像智能識(shí)別系統(tǒng)已能識(shí)別66千伏及以上等級(jí)輸電線路桿塔共67類典型缺陷、輸電通道6類典型隱患、16類變電設(shè)備24種缺陷，缺陷平均發(fā)現(xiàn)率達(dá)到85%以上，為保障電網(wǎng)安全提供了更高效的解決方案。
巡檢出電網(wǎng)存在的隱患和問題后，還需要有專業(yè)人員及時(shí)進(jìn)行維修。國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研發(fā)的電力設(shè)備知識(shí)計(jì)算及服務(wù)引擎，就是一個(gè)專為電網(wǎng)檢修人員提供的知識(shí)庫。
過去，檢修工人在檢查設(shè)備前，要提前把設(shè)備的圖紙信息、產(chǎn)品說明書、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作要求等都準(zhǔn)備齊，帶著這些資料到現(xiàn)場檢查。如果遇到不熟悉的問題，翻找資料找到操作方法可能要花幾個(gè)小時(shí)。但現(xiàn)在，他們有了新工具。
國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院計(jì)算及應(yīng)用研究所工程師張強(qiáng)講解說：“電網(wǎng)中設(shè)備眾多、線路復(fù)雜，可能出現(xiàn)的問題也非常多。我們普通人遇到問題，可能都會(huì)直接上網(wǎng)在搜索引擎上找答案。那么電力設(shè)備知識(shí)計(jì)算及服務(wù)引擎，就相當(dāng)于一個(gè)專為電網(wǎng)檢修人員設(shè)計(jì)的搜索引擎，所有操作問題都能在上面快速地檢索到解決辦法，極大提高了檢修工作的效率。”
據(jù)介紹，電力設(shè)備知識(shí)計(jì)算及服務(wù)引擎構(gòu)建了電力專業(yè)知識(shí)精準(zhǔn)檢索、認(rèn)知推理和決策輔助等知識(shí)計(jì)算體系，實(shí)現(xiàn)設(shè)備知識(shí)檢索、缺陷定級(jí)、故障溯因等問題定位準(zhǔn)確率92%，目前已面向多個(gè)省級(jí)電力公司提供服務(wù)，累計(jì)服務(wù)1300余萬次。
智慧融合 共享便捷
智慧融合是新型電力系統(tǒng)的基本特征之一。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)數(shù)字信息技術(shù)在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)得到廣泛應(yīng)用。
在智能設(shè)備的幫助下，百姓的用電體驗(yàn)更好了。
在福建省福州市，國網(wǎng)福州供電公司推行“一鍵通”智慧辦電新模式，推動(dòng)辦電環(huán)節(jié)“從減到簡到零”。依托政務(wù)平臺(tái)，當(dāng)?shù)毓╇姞I業(yè)大廳實(shí)現(xiàn)了客戶一鍵下單、缺件現(xiàn)場補(bǔ)錄、方案現(xiàn)場確認(rèn)、裝表當(dāng)場辦結(jié)的“一鍵式服務(wù)”。居民無需提供身份證等，只要在手機(jī)上“刷臉”即可“零證”辦電。
近年來，重慶市北碚區(qū)推進(jìn)配網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)建設(shè)。示范區(qū)在千余個(gè)配電臺(tái)區(qū)安裝了智能融合終端。這些智能終端連接到戶，管理人員可實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶用電量及變壓器電流、電壓等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握變壓器電壓不穩(wěn)、負(fù)荷異常等情況。如果用戶用電出現(xiàn)問題，智能終端能自動(dòng)報(bào)警，并通知搶修人員開展精準(zhǔn)搶修，提升供電服務(wù)水平。
電力大數(shù)據(jù)的共享，則可以為更多行業(yè)和領(lǐng)域提供服務(wù)。
在江蘇省常州市，國網(wǎng)常州供電公司與常州市生態(tài)環(huán)境局等部門合作，于8月15日上線了農(nóng)村污水處理設(shè)施數(shù)字監(jiān)管平臺(tái)。
據(jù)悉，常州目前有300多個(gè)自然村建有農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，類型有集中式、分散式、泵站等，日處理污水規(guī)模約達(dá)6.6萬噸。這些農(nóng)污設(shè)施數(shù)量多、分布廣，采用傳統(tǒng)人工巡查的運(yùn)維管理模式，效率很低，不利于監(jiān)管。但利用電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助監(jiān)管，則十分便捷。
國網(wǎng)常州供電公司針對(duì)全市的農(nóng)污設(shè)施，逐步開展獨(dú)立電表安裝工作，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的電量負(fù)荷情況，對(duì)一周內(nèi)用電量低于10度的農(nóng)污設(shè)備設(shè)置預(yù)警，并將相關(guān)數(shù)據(jù)接入污水處理設(shè)施數(shù)字監(jiān)管平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)污設(shè)施異常運(yùn)行的大數(shù)據(jù)智能預(yù)警。今年內(nèi)，常州市3287套農(nóng)污設(shè)施將全部聯(lián)入平臺(tái)，有效提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)污設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管水平。
國網(wǎng)嘉峪關(guān)供電公司依托電力大數(shù)據(jù)價(jià)值密度高、采集范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，對(duì)甘肅省嘉峪關(guān)市供電轄區(qū)內(nèi)5000多家小微企業(yè)、1萬余戶小微企業(yè)用電用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成了能夠直觀反映小微企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營相關(guān)分析專報(bào)。該專報(bào)通過對(duì)用電增長、用電結(jié)構(gòu)、業(yè)擴(kuò)運(yùn)行等數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測分析，實(shí)時(shí)反映小微企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況和發(fā)展態(tài)勢，為政府制定相關(guān)經(jīng)濟(jì)政策提供科學(xué)依據(jù)，輔助政府部門跟蹤掌握小微企業(yè)運(yùn)行狀況；同時(shí)，還能助力企業(yè)制定更加科學(xué)合理的用電計(jì)劃，降低用電成本，提高企業(yè)效益。
國網(wǎng)福建省電力有限公司與相關(guān)政府部門開展“電力大數(shù)據(jù)+”政企合作，服務(wù)數(shù)字政府建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。例如基于電力大數(shù)據(jù)，構(gòu)建鄉(xiāng)村振興評(píng)價(jià)體系，研發(fā)革命老區(qū)鄉(xiāng)村振興電力指數(shù)，從產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕等方面，輔助農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門綜合評(píng)價(jià)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施效果。
“在新發(fā)展格局下，電網(wǎng)企業(yè)加快電力大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，不僅有助于電網(wǎng)企業(yè)自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也有助于拓展公共數(shù)據(jù)與社會(huì)數(shù)據(jù)融合共享，促進(jìn)數(shù)據(jù)要素市場建設(shè)。”國網(wǎng)福建省電力有限公司大數(shù)據(jù)中心主任鄧勇認(rèn)為，電力數(shù)據(jù)與政務(wù)、運(yùn)營商等數(shù)據(jù)深度融合，將產(chǎn)生更多“電力+”大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景，必然對(duì)提升社會(huì)能效水平、助力數(shù)字政府建設(shè)、促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮積極作用。“下階段，我們也期待與更多的能源行業(yè)上下游企業(yè)、其他行業(yè)大數(shù)據(jù)中心深入交流、多元合作，進(jìn)一步擴(kuò)大電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，不斷豐富應(yīng)用成果。”鄧勇說。（李貞）
責(zé)任編輯：江蓬新
校對(duì)：許艷
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