今年以來,ABB、西門子、施耐德、南方電網都在積極布局數字化業務:ABB Ability?“金字塔型”的四個層次,可實現電網的數字化管理;西門子提出Digital twin(數字化雙胞胎)理念,為制造業提供數字化解決方案;施耐德提出電網數字化轉型需關注先進配網監控系統、在線傳感等四大技術;南方電網發布時空大數據云平臺(ABCGIS),探索電網企業數字化轉型新路徑。
我國電力市場化改革一直在穩步推進中,從“廠網分離”、“輸配分離”到“配售分離”,從“智能電網”到“能源互聯網”,數字化帶動工業化已融入到電力生產、輸配、經營、管理與用電的各個環節。
城鎮化、工業化進程的加速帶來了前所未有的能耗挑戰,即電力需求的快速增長、互聯設備數量的激增以及可再生和分布式能源比重的增加、能源產銷界限的模糊及供給側改革等強烈沖擊并重塑著電力行業傳統的生產、輸配、運營等模式。
同時,越來越多的外部因素也為電網的設計、建設和運維帶來挑戰。如電力市場的供需變化,要求電網管理者須具備準確預測發電量及負荷發電量的能力;高度網絡化的技術趨勢,對電網快速響應能力提出了更高的要求;政府和消費者對于保持低電價的持續訴求,也為電網管理者帶去了無形的工作壓力等。
據了解,數字化技術在電力領域的應用已有多年歷史。為了適應電力系統不斷發展和進步的需求,同時也為了提高電力設備自身性能,數字化零部件和設備得到快速發展,如斷路器、變電站、變壓器等。這些設備在傳輸數據過程中能互相溝通,并能更好地優化電網整體性能,駕馭電網的復雜性。
隨著智能電網與能源互聯網的持續發展,電力行業的數字化已不再局限于一個產品或一個設備,拓展延伸到系統的應用。系統的數字化可以讓電力資產實現相互間的交流,以確保整個系統實現自我優化、自我管理,并進一步優化系統性能。簡而言之,電力系統的數據流動可以管理和優化電網,從而把電網的不可控性變成可控性,提高電網的穩定性和智能化。
目前,我國電力系統數字化建設進程正處于初期階段,還有許多工作有待改進與完善:相較于當前調度側高級應用系統已經較為豐富和先進的現狀,廠站側仍大多停留在數據采集、傳輸階段,廠站側的數字化建設滯后于調度側,須推進廠站側數字化建設進程。
“數字化變電站”處于示范階段,離實際的規模應用還有一段距離;加強調度側高級應用系統的集成和標準化建設,將分散的EMS、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成,調度人員可在一個平臺上實現對電網綜合運行情況的全景監視并獲得輔助決策支持。
同時,加強系統元件數學模型研究,尤其是一些傳統難點(如負荷模型)或新興元件(如風電機組、光伏電站、柔性交流輸電系統(FACTS)設備等)的數學模型分析;與公共服務系統配合,將對系統安全穩定影響較大的外部信息(如天氣、地質等)數字化,并集成到相應的決策分析系統中,為電力系統避免自然災害導致的大停電提前做好準備。
截至2018年5月,國家電網數字化轉型已基本完成:國網總部生產中心、近20個省級調度數據網、云數據中心建設、終端管控平臺建設、智能巡檢管家應用、客服系統建設、無線網絡覆蓋改造等,在提高了整體管理效率的同時優化了電力服務體驗。
時下,更多的發電企業、電力部門和電網運營商正在加入數字化轉型的“戰隊”中,以應對越來越復雜的電力系統內外部環境。在分布式能源、可再生能源、智能電網、儲能技術和產銷者趨勢推動下,數字化將引領電力行業不斷深化數字化轉型與發展,讓電力行業產生的龐大數據實現有效的聯動,進而提高整個電力網絡的效率和用戶體驗。