新型電力系統(tǒng)報告：電網加速智能化，推動AI實際應用

　　2 電力智能化，源網荷多元應用

　　2.1 智能化應用 1—推動功率預測，平抑新能源波動性

　　功率預測是基于新能源間歇性、不穩(wěn)定性等特征的產物，為電站管理和電網調控提供保 障。高比例風光接入電網勢必會加大電網調度的復雜度，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行構成威脅， 功率預測應運而生。發(fā)電功率預測的核心是通過算法模型的構建，結合電站裝機數據、氣象 預測數據等為客戶計算精確的功率預測數據，根據預測步長的不同，功率預測可分為超短期、 短期、中期、長期預測。 功率預測可滿足發(fā)電廠并網要求，輔助制定調度計劃，實現最大消納新能源出力的目標。 1)電源側：通過對未來發(fā)電能力和功率的預測，可提前了解電站實時生產情況和判斷未來 生產情況，為電站管理提供保障。2)電網側：由于電網需根據下游的用電需求提前作出發(fā) 電規(guī)劃，并根據實時的電力平衡情況做出實時的電力調節(jié)和控制，功率預測可為電力調度提 供保障。

　　新能源發(fā)電功率預測被納入考核，各地對考核指標具體要求略有不同。 2018 年《關于 提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力的指導意見》提出實施風光功率預測考核，將風電、光伏等發(fā)電機組 納入電力輔助服務管理，承擔相應輔助服務費用。在此背景下，各地能源局紛紛設立本區(qū)域 《發(fā)電廠并網運行管理實施細則》和《并網發(fā)電廠輔助服務管理實施細則》，“雙細則”針對 新能源發(fā)電功率預測設立上傳率、上報率、準確率、合格率等多考核指標。

　　風電/光伏功率預測市場容量差距小，風電功率預測市場競爭更為激烈。根據沙利文《中 國新能源軟件及數據服務行業(yè)研究報告》，2019年我國風力發(fā)電功率預測市場中，國能日新、 金 鳳 慧 能 、 遠 景 能 源 、 東 潤 環(huán) 能 、 南 瑞 繼 保 的 市 場 份 額 占 比 較 大 ， 分 別 為 18.8%/14.9%/13.3%/11.7%/6.3%;光伏發(fā)電功率預測市場中，國能日新、南瑞繼保、東潤 環(huán)能、中科伏瑞的市場份額占比較大，分別為 22.1%/17.7%/16.2%/6.9%。報告中同時提到， 2019-2024 年我國新能源發(fā)電功率預測市場年均復合增長率將達 16.2%，2024 年預計市場 規(guī)模將增至 13.4 億元，功率預測市場前景廣闊。

　　功率預測案例：國能日新發(fā)電功率預測的主要流程：1)氣象數據獲取及處理：通過歐 洲氣象中心、國家氣象局等各種氣象源獲取原始氣象預報數據，并將原始氣象預報數據通過 建模計算后得到更高精度的氣象預測數據;2)計算短期功率預測數據：根據氣象預測數據 進一步計算短期功率預測數據;3)計算超短期功率預測數據：將短期功率預測數據和氣象 預測數據傳輸至所服務電站，并進一步計算超短期功率預測數據;4)將短期和超短期功率 預測數據上傳至電網調度。

　　2.2 智能化應用 2—配網智能調度&智能巡檢及故障檢查

　　1)并網控制系統(tǒng)

　　并網控制系統(tǒng)可實現對電站電力生產情況的實施管控。電網安全的首要目標就是保證發(fā) 用電的實時平衡，因此電力系統(tǒng)需根據電力供需情況對新能源發(fā)電進行管控。按照控制方式 的不同，并網控制系統(tǒng)可大致分為三種。1)自動發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC 系統(tǒng))：以光伏/風電 的并網有功功率為控制目標;2)自動電壓控制系統(tǒng)(AVC 系統(tǒng))：以光伏/風電的無功功率 為控制目標;3)快速頻率響應系統(tǒng)：以電力系統(tǒng)頻率為調控目標。 AGC 系統(tǒng)&AVC 系統(tǒng)的控制過程：1)制定電能生產需求：電網調度部門根據收集到的 各新能源電站的功率預測數據和其他生產計劃數據，結合對區(qū)域用電需求進行的預測、省級 聯絡線的輸電計劃，制定電能生產需求;2)制定發(fā)電計劃和調度計劃：根據電能預測數據、 用戶端電能需求預測數據以及電力系統(tǒng)現狀，制定發(fā)電計劃和調度計劃;3)電能生產的調 整和控制：電網調度部門根據發(fā)電計劃形成調控命令，下發(fā)每個新能源電站，新能源電站根 據命令進行電能生產的調整和控制;4)修正：新能源場站實時向電網調度部門反饋生產電 能情況，雙方對命令執(zhí)行情況進行修正。

　　2)新能源電站智能運營系統(tǒng)

　　分布式電站管理難度大。在“整縣推進”政策的推動下，分布式新能源電站數量將迅速 增加，分布式光伏電站的日益增加會加大人力及財力的投入以進行現場維護及管理。分布式 光伏布點分散、單體體量小的特性勢必會增加運維養(yǎng)護成本，如何高效、安全、專業(yè)地實現 分布式電站運維管理顯得尤為重要。 新能源電站智能運營系統(tǒng)助力提高電站的運營管理效率。新能源電站智能運營系統(tǒng)以數 據為核心及出發(fā)點，具備智能監(jiān)測、告警管理、運維管理、統(tǒng)計分析、日常辦公等模塊，能 夠在遠程有效監(jiān)控電站的實時運行狀態(tài)，具備數據統(tǒng)一管理、智能運維、運營指標分析等功 能，能夠提升電站運行的穩(wěn)定性，實現信息的實時共享和故障的及時處理，減少電站的人員 配置，大大提高新能源電站的運營效率和管理效率，為企業(yè)帶來長期穩(wěn)定的收益。

　　3)電網新能源管理系統(tǒng)

　　新能源并網容量增加，需對新能源接入電網進行主動管理。隨著新能源裝機及發(fā)電容量 的不斷提高，新能源發(fā)電功率的波動性給電網調度帶來了挑戰(zhàn)。我國調度機構分為五級，分 別為國調、網調、省調、地調、縣調，在新能源裝機及發(fā)電快速提升的背景下，對新能源管 理系統(tǒng)的需求較大。1)省一級電網：需要在保障電力供需平衡的基礎上加大新能源消納， 電網新能源管理系統(tǒng)可通過對影響消納的因素分析、氣象預測數據、電站每月發(fā)電量的預測， 來輔助電網提前規(guī)劃消納方案，以進一步提升對新能源的使用效率;2)地市級電網：需監(jiān) 測分析功率不穩(wěn)定的新能源，并評估電網的承載能力，電網新能源管理系統(tǒng)可通過監(jiān)測并網 新能源電站和評估新能源入網裕度，來分析電網的承載能力。

　　4)智能巡檢

　　巡檢是保障電網穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。巡檢機器人有多種應用場景，可在變電站、輸電網 等場景使用，其中在變電站的應用更早，變電站巡檢場景包括室外場景及高壓室、保護室、 開關室等室內場景。巡檢機器人可實現對室內外設備的精準檢測，并通過后臺對巡檢數據進 行比對和分析，實現預測性維護，在提高巡檢效率的同時，可有效保障設備的平穩(wěn)運行。此 外，由于輸電通常在溝壑、高山、丘陵等環(huán)境復雜的區(qū)域，且輸電線路直接暴露于大氣環(huán)境 中，在運行中會誘發(fā)多種事故，人工巡檢和檢修面臨著線路長、工作強度大、條件艱苦、效率低下、檢測質量不佳等一系列問題，無法獲得輸電線路的實時運行情況，甚至威脅作業(yè)人 員的生命安全，通過輸電線路巡檢機器人可實現對輸電線路桿塔、絕緣子以及輸電線路通道 等精確巡視，自動采集數據并進行后臺分析，為輸電線路的運維提供可靠的信息。