數字賦能打造“全面可觀、精確可測、高度可控”
抽水蓄能電站
助力新型電力系統建設
要實現“雙碳”目標，必須要建立清潔、低碳、安全、高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，構建以新能源為主體的新型電力系統。
據統計，2020年，我國能源消費產生的二氧化碳排放佔總排放量的88%左右，而電力行業佔能源行業二氧化碳排放總量的42。5%，電力行業的碳達峰、碳中和將直接影響“雙碳”的實現程序。為實現這個目標，新能源將成為新型電力系統中新增電源的主體，並在電源結構中占主導地位，預計到2030和2060年，我國新能源發電量佔比將分別超過25%和60%，電力供給將朝著逐步實現零碳化邁進。由於風、光等新能源的出力波動性給電網安全穩定執行、電力電量平衡帶來的影響日益凸顯，為保障電力系統安全及電能質量，新能源的大規模使用需要配備大量的儲能電源。
抽水蓄能電站是目前應用最為廣泛，規模最大的儲能電源，為了推進新型電力系統建設，國家電網和南方電網均加快了抽水蓄能電站的建設，南方電網釋出的《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書》中提出透過數字賦能，實現發電側“全面可觀、精確可測、高度可控”，要求已投運和在建的抽水蓄能電站全面使用數字技術，以資料作為核心生產要素，具備超強感知能力、智慧決策能力和快速執行能力。
業務場景驅動，實現業務全面可觀
全面推動“雲大物移智”技術與蓄能電站建設、生產、經營等各種業務的深度融合，推動應用融合各類多源資料的態勢感知，全域性視角動態分析，實現對電站裝置、資產、業務、人力、執行資料的全面可觀、可分析、可追溯、可考核。
業務全面可觀，一是要基於抽水蓄能電站業務場景，具體業務需要“觀”什麼，業務上要解決什麼問題，工作中有什麼痛點，從具體的業務場景出發，收集相關資料，制定標準的業務規則和資料清單，避免漫無目的地收集資料而解決不了實際問題，造成資源的浪費。
二是建立統一的業務資訊模型，實現業務與技術的協同。要實現業務全面可觀，需要業務人員和技術人員的通力配合和協同，缺一不可。由業務人員思考業務場景的問題和需求，技術人員負責使用技術手段解決和實現，但由於兩者知識背景的不同，經常出現業務人員描述需求不清，技術人員無法準確理解業務的需求導致技術實現出現偏差的情況，業務全面可觀效果大打折扣，這樣的例子比比皆是，也是業務數字化轉型效果不佳的主要原因。採用企業統一的業務資訊模型描述業務場景可以解決這個問題，兩者都基於統一的資訊、資料模型描述同一個場景需求，能大幅提高協同效率。
提高資料質量，實現資料精確可測
資料是新型電力系統中數字電廠的核心生產要素，高質量的資料是數字抽水蓄能電站的物質基礎，只有“資料精確可測”的物質基礎具備了，才能進一步實現“高度可控”。
一是感測數字化。抽水蓄能機組工況複雜，裝置繁多，數字抽水蓄能電站的資料量將會空前龐大，傳統的資料採集方式，如採集精度、取樣週期及資料傳輸等都無法滿足數字電廠的使用需求。需要透過各類新型的數字感測技術實現高精度的資料採集，實現對抽水蓄能電站執行態勢的感知，透過邊緣計算實現大量資料計算本地化，減少通訊通道的壓力。新型智慧感測器具有資訊檢測、資訊處理、資訊記憶、邏輯思維和判斷功能，集資訊感知、資訊處理以及通訊於一體，自身具有資料通訊互動功能，透過感測數字化，有利於減少通訊通道壓力，有利於海量資料的採集和上送。
二是不斷最佳化企業級資料中臺和業務中臺，改變以往的“煙囪”式資料儲存和系統開發，採用統一資料模型、微服務架構，提供靈活支援及快速響應能力，實現應用和資料的標準統一、有效管理、共享開發、資料協同。由集團公司統籌，構建滿足抽水蓄能電站叢集的人工智慧與大資料技術需求的資料、業務中臺，支撐海量、多源、異構電力大資料整合與應用，打破資料孤島，實現資料一次採集，高效重複利用。
三是強化資料資產管理意識，完善資料資產管理機制。將資料真真正正作為企業的核心資產進行管理。推行“依法治數”，構建企業統一的資料認責機制，建立資料認責機制和資料質量案例庫，確保每個資料都能追溯到相應的責任人和部門，對問題資料及時更正，確保資料質量。
人工智慧賦能，實現裝置高度可控
過去十年，在“網際網路+”的推動下，雲計算、大資料技術發展迅猛，以此為物質條件的人工智慧技術再次迎來了大發展的契機，為“人工智慧+”奠定了堅實基礎。在業務全面可觀，資料精確可測的基礎上，全面應用以機器學習為核心的人工智慧技術賦能抽水蓄能電站運營，分析過去、描述現在，預測未來，實現裝置高度可控，故障精準預測，提升抽水蓄能電站的運營效能，為新型電力系統提供堅強保障。
一是建立抽水蓄能電站“裝置大腦”，裝置缺陷準確預測、風險高度可控。透過抽水蓄能電站群大量“精確可測”的各種裝置資料進行模型訓練，結合行業專家經驗知識，對裝置的效能進行預測，利用大量裝置實際執行資料對裝置效能進行全方位的實時分析評價，及時發現裝置執行缺陷，及時進行風險管控措施降低裝置執行風險。針對電站不同型別的裝置採用不同的智慧演算法進行專項分析，提高準確率，例如故障樣本充裕的裝置採用分類演算法；故障率低、故障樣本不足的裝置，採用聚類演算法等，避免全面鋪開造成的算力資源浪費。
二是基於高質量資料的智慧控制技術應用，電站裝置執行高度可控。各系統全面使用智慧裝置，透過智慧裝置接入物聯網平臺，使各系統、裝置、設施資訊資料實現共享、融合的基礎上，應用人工智慧技術，深度挖掘生產實時和歷史資料，使電站裝置自身具備智慧控制、智慧分析等能力，二次裝置各系統具備自診斷、自恢復和自愈能力。結合新能源大規模接入的新型電力系統新特徵，利用機器學習不斷最佳化抽水蓄能電站的自動發電執行策略，如新能源波動導致電網發生大功率缺失、系統頻率偏離正常範圍時的蓄能機組緊急啟動調節策略，快速恢復電網頻率的功能，實現新型電力系統的源網荷儲協調執行。
三是機器替代，實現裝置全面高度可控。大力推進機器替代，利用新一代人工智慧技術，使用機器人實現裝置自動化巡檢、缺陷處理、高風險作業、危險區域裝置控制等。由於抽水蓄能電站部分割槽域人員進入存在風險，使用機器人可以有效避免人員的人身安全風險，填補部分割槽域人員無法進入導致的裝置管理空白。同時，透過機器人自動巡檢，識別裝置故障與隱患，自動生成並推送巡視報告，實現抽水蓄能電站全天候、全方位、全自主的智慧巡視，大幅替代人工巡視，降低人員作業風險，提高全員勞動生產率。
聰者聽於無聲，明者見於未形，為助力實現我國對世界作出“雙碳”的莊嚴承諾，應對未來大量的新能源併網，南方電網公司提出要加快提升系統調節能力，大力發展抽水蓄能。“十四五”和“十五五”期間分別投產500萬和1500萬千瓦抽水蓄能，2030年抽水蓄能裝機達到2800萬千瓦左右。結合“雲大物移智”等新技術建設的“全面可觀、精確可測、高度可控”的抽水蓄能電站群將為新型電力系統綠色、穩定、高效執行提供可靠支撐和堅強保障。
作者：
鞏宇