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

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。

對于村干部來說,找到合適的農(nóng)田裝上分布式發(fā)電風車,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惠,成了他們工作的新重點。

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)平臺負責人王洪林卻說:大規(guī)模的新能源裝機,只是這場農(nóng)村能源革命的開始,由于傳統(tǒng)電網(wǎng)對新能源發(fā)電的調(diào)節(jié)能力不足,大量的風能和光能被棄用,離新能源自給自足的目標還有很長的距離。

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

在農(nóng)村,挑戰(zhàn)世界難題

利用新能源進行大規(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%供應居民和工業(yè)用電。

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

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到的情況都是,風車在夜深人靜的時候轉(zhuǎn)得起勁,中午午休的時候,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)投資大量昂貴的儲能設備來參與用電調(diào)節(jié);同時,不穩(wěn)定的發(fā)電也對農(nóng)村電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運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)電裝機已經(jīng)達到上百萬千瓦的規(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、可預測、可調(diào)控”的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺,借助云計算、IoT、大數(shù)據(jù)等先進技術(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(負荷)、儲(儲能)”設備實現(xiàn)互聯(lián),在這個環(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)電設備數(shù)據(jù)。

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

其次,面對波動性強的新能源終端,要想做出最實時、最精準的預測,數(shù)據(jù)采集的時延要達到苛刻的毫秒級。

國網(wǎng)河南經(jīng)研院能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟研究中心副主任李鵬博士表示:“將分散的新能源設備采集匯聚起來,利用國際領先的預測算法和控制技術(shù),可以實現(xiàn)光伏和風電新能源參與電力平衡的精準計算,進而為大電網(wǎng)的調(diào)節(jié)提供儲能、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)理楊加元介紹到:“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、物聯(lián)網(wǎng)等能力建設了新一代數(shù)字化系統(tǒng),華為云Stack云邊協(xié)同能力支持數(shù)據(jù)的分鐘級采集,實現(xiàn)感知層、平臺層、應用層的數(shù)據(jù)共享,平均時延小于100ms;

在使用數(shù)據(jù)湖方案協(xié)助電力負荷預測模型層面,傳統(tǒng)電力負荷模型,發(fā)電和用電數(shù)據(jù)小時級批量入湖,TB級數(shù)據(jù)全量加工和天級流程化分析,導致預測模型顆粒度大(通常1~2小時),清潔能源發(fā)電量預測不準確,從而需要更多火電出力;

華為云Stack智能數(shù)據(jù)湖可以做到電力負荷數(shù)據(jù)秒級入湖,MB數(shù)據(jù)增量更新計算,秒級實時分析,建立更精細的負荷預測模型(分鐘級),從而精確預測清潔能源發(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)荷儲協(xié)同控制平臺,支撐新能源電力調(diào)度優(yōu)化策略,精確預測清潔能源發(fā)電量,新能源出力短期預測準確率達到96.5%,遙遙超出國際同類標準。”

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,河南上線了首個縣域新型源荷多層控制系統(tǒng),填補國際上縣域電網(wǎng)精細調(diào)度空白。讓蘭考縣域電網(wǎng)實現(xiàn)“可預測、可控制、可自適應。”

金色夢,綠色夢

60年前,1963年,焦裕祿在滿是風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,描繪一場轟轟烈烈的“金色夢”。

奮斗的精神也在新能源建設上傳承。

國網(wǎng)河南電力數(shù)字化工作部建設應用處處長,高級工程師邢子涯介紹蘭考新能源試點的成果:如今蘭考全縣可再生能源發(fā)電裝機達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)電量占全社會用電量比重也從從21%提高到97.7%。同時,作為內(nèi)陸城市,突破性實現(xiàn)5*24小時不間斷新能源供電,達到新能源“自給自足”要求。

小男孩的笑臉

居民和企業(yè)也通過這場轟轟烈烈的革命獲得了實實在在的實惠:通過能源互聯(lián)網(wǎng)平臺的分布式光伏運維監(jiān)測功能,讓扶貧光伏電站發(fā)電量發(fā)電收益增長了5.3%,共計為用戶增收3269.6萬元。

由于方便實惠的用電體驗,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告,每年可以節(jié)省30萬電費。

蘑菇基地

蘭考縣同時開展了“千村馭風”行動,為各個村落裝配風車,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)村能源革命試點縣建設。推進分布式能源技術(shù)創(chuàng)新應用,充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(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)和消費新模式。

金色夢最終蔓延成綠色夢,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,推動能源革命,讓美好成為觸手可及的答卷。

麥田風車