智能調度效為先

探訪南方電網清潔能源調度背后的神秘“大腦”

信息來源:南方電網報  發布時間2019-12-13

  被譽為“世界屋脊”的青藏高原,去年冬季積雪較常年同期多出七成。今年4月,積雪消融,直接導致云南瀾滄江、金沙江干流來水異常偏豐。這也意味著,2019年,南方電網清潔能源消納攻堅戰在入汛前提前打響。

  今年4月開始,南方電網西電東送三大特高壓直流工程(云廣直流工程、糯扎渡直流工程、滇西北直流工程)全部滿發,較往年提前一個月。當月,南方電網公司針對西電東送主通道的設備檢修工期和施工方案,連續組織3次現場會議專題研究,將普洱換流站GIL設備整改工期從214天壓縮到94天。

  面對天氣異常、水情異常的極端情況,南方電網公司從全局出發,系統謀劃,與各方共謀清潔能源消納大計。

  西電東送是南方電網的生命線,“八交十直”西電東送通道的送電能力達到5000萬千瓦,年送電量超2100億千瓦時,推動西部清潔能源源源不斷輸送至東部地區。而電網調度如同這張網絡的“大腦”,統攬大局,決勝千里。

  統攬全局 網廠聯動騰空間

  如何推動水電、光伏、風電等清潔能源的消納,是當前我國電網系統普遍面臨的難題。

  2018年,南方電網公司提出南方電網清潔能源調度工作方案及操作規則,明確將清潔能源最大化消納列為僅次于電網安全的最優先調度約束,為各級調度提供了執行層面的指引,充分發揮南方電網“一盤棋”作用。

  為確保汛前水庫消落,南網總調每月組織全網水調會商,做好水庫發電與航運、供水、生態各行業綜合用水協調,滾動制定逐月、旬、日水電運行計劃。

  南網總調水調處負責人李崇浩說,今年4月中旬到5月,瀾滄江、金沙江上游融雪導致來水比常年同期偏多一倍,“根據形勢的變化,我們每周分析水情變化,并動態調整發電安排。”

  南網總調及時發布金沙江棄水風險預警,配合輸電線路檢修滾動調整梯級水電發電計劃。從4月初開始,南方電網安排三大特高壓直流工程滿送,比去年提早約1個月。同時,通過提前布局,挖掘清潔能源消納的每一分潛力。

  每年4月中上旬左右,是云南西雙版納傳統的潑水節。潑水節期間,瀾滄江下游會舉辦豐富的節日活動。“把水儲存在上游,這是當地政府對安全的考慮,但是今年消納困難,如果有辦法多消落一兩米水位,都值得去爭取。”李崇浩介紹說,在南網總調的部署下,云南電網公司與地方政府積極協調,瀾滄江公司全力配合,流量要求最終得以放寬。數據顯示,今年西雙版納潑水節期間,通過縮短景洪流量控制時段并增加出庫流量400秒/立方米,促進糯扎渡多消落水位1.5米。

  今年以來,廣西出臺政策壓減汛期火電最小技術出力,騰出約116萬千瓦發電空間;云南壓減小龍潭、巡檢司、紅河等電廠供熱負荷,汛期騰出消納空間近10億千瓦時……為最大限度減少汛期富余水電,南方電網從整盤棋著手,推動地方政府出臺了各項支持清潔能源消納的實招,為清潔能源消納騰出了空間。

  6月底,廣東、廣西、海南三省區101座火電廠最小運行方式及機組最小技術出力書面核定工作全部完成,較原并網調度協議約定值增加調峰能力256萬千瓦,有效提升了清潔能源低谷消納能力。

  同時,南網總調積極開展“兩個細則”技術系統升級改造,于今年1月正式實施2017版輔助服務補償細則,按照新補償標準開展輔助服務補償工作。2019年一季度,五省區輔助服務補償費用約20億元,是去年同期的4倍左右,基本達到擴大輔助服務規模的預期效果。其中,冷備補償、旋備補償、調峰補償3個模塊占總補償費用的95%,占比分別為45%、42%、8%。

  通過提升輔助服務補償標準,擴大輔助服務補償規模,有效提升了發電企業提供輔助服務積極性,增強系統運行調節靈活性,為消納清潔能源提供了更大的空間。

  見招拆招 各個擊破解難題

  今年4月24日,云南普洱,來自南網總調、超高壓公司、西電集團等10多家單位的技術專家圍繞一個設備整改停電方案,開展了整整一天的討論。

  這是普洱、牛寨換流站GIL設備整改現場停電協調會的現場。根據先前兩次會議的分析研討結論,為了從根本上消除安全隱患,普洱換流站8個間隔的GIL設備需要全部更換。按照原先的計劃,需要200多天。“這意味著糯扎渡水庫的水能損失將以十億計。”張薔說,從2019年年初開始,公司就關注了云南來水異常的情況,對涉及水電消納的重要工程項目工期進度、影響進行了系統評估,“不影響云南水電消納,不影響廣東電力供應,這是前提條件。”

  張薔來到南網總調運行方式處已經8年多時間了,如今,主管涉及西電東送工程項目基建、檢修計劃的他,對于每一個細節,都摳得很嚴。2019年,他組織召開了6次祿高肇直流停電協調會,盡一切可能壓縮工程的停電時間。在他的工作日歷上顯示,12月,他需要關注南網直調的輸變電設備88條次,待啟動的新設備13項。西電東送通道的運維管理,在他的腦海里變成了一個個清晰的時間節點、關鍵環節。

  優化,再優化;壓縮,再壓縮。以普洱換流站為例,這次檢修工期從原先的214天壓縮為94天,意味著來自云南最大水庫——糯扎渡水庫數十億噸的水資源被轉化為電能源源不斷地輸送到了廣東。

  做好西電東送通道運維管理,減少非計劃停運次數和停運時間,使得水能利用率大幅提升。數據顯示,2018年以來,南方電網直流閉鎖和臨停總時間同比下降30%,主汛期(7—9月)云南送出通道日均利用小時數達到20.5小時,云電送粵通道日均利用小時數約21.4小時。

  云上“網來” 智能調度新生態

  科技部明確指出,智能電網是實施新的能源戰略和優化能源資源配置的重要平臺,涵蓋發電、輸電、配電、用電和調度各環節。

  南方電網公司廣泛利用先進的信息和材料等技術,實現清潔能源的大規模接入與利用,提高能源利用效率,確保安全、可靠、優質的電力供應。

  配網處于西電送達用戶的末端場景,是影響用戶體驗的“最后一公里”。為保障西部的電能安全,可靠地調配到廣東的用戶手中,南方電網公司積極推進“智慧調度”和配網集約化建設。

  2019年3月19日,全國首個省地一體化調度操作機器人在廣東正式投運,廣東電網35千伏—500千伏主網調度操作在全國率先實現智能化“機器人模式”。同時,廣東調控中心還成功研發國內外首個復雜電網“智能機器調度員(AO)”系統。該系統擁有分析決策能力和自我進化能力,通過機器自主學習,從海量運行信息中繪制出一幅電網安全運行的“知識圖譜”,自動發現電網關鍵斷面,自主決策電網調度規則。

  “現在,所有調度員應用統一視圖開展調度運行管理工作,通過OS2平臺,可以對饋線、配變實時監視,配網調度員能及時、主動發現和處置配網故障、配變重過載、電壓越限等運行異常情況,有效防止調度誤操作,大幅提高供電安全性和可靠性。”廣東調控中心調度部部長董鍇介紹,以往,由于缺乏基礎數據和自動化手段,配網調度員僅僅根據圖紙調度,而圖紙常常無法及時更新,對于現場復雜多變的狀況,調度員只能憑經驗“盲”調。而現在一張圖管理、一盤棋統籌,電網變得可感知了,徹底改變以往“圖紙+電話”的“盲”調時光。

  “基于調度云的大規模算力,綜合防御系統日前安全校核從原來的1個多小時縮短到10分鐘。”南方電網公司技術專家梁壽愚介紹說,今年8月,南方電網調度云平臺提供的大規模接入,特別是IOT設備方面,解決清潔能源數據采集問題;提供大數據分析能力,生成有用的數據樣本,用于訓練生成AI模型,用于能源消納的決策支持。

  通過調度云,南方電網公司整合全網的電網運行基礎數據,實現了各級調度資源和數據的共享。目前,南網總調監視的變電站等級已經由220千伏拓展到35千伏,數量從1000多個增加到7000多個。這些數據每秒會以萬次以上的變化頻率積累成數據庫。梁壽愚表示,南網調度云將與云計算平臺、大數據平臺和人工智能平臺融合,成為南網統一的、基于互聯網最新技術的調度自動化系統平臺。

  在云計算、大數據和人工智能等新技術應用于電力調度領域方面,南方電網公司已經組建了一支由南網技術專家以及阿里巴巴、IBM研究院等外部專家組成的高級智庫團隊,成立了CDAI創新工作室,研究建設調度云平臺及實時數據中心。

  云南水能利用率

  年份 實際發電量(億千瓦時) 水能利用率

  2016年 1905.2 85.85%

  2017年 2114.2 87.99%

  2018年 2350.94 93.06%

  2019年11月28日 2358 99.28%

  2019年(1—11月)南方電網消納清潔能源相關數據

  組織的停電協調會次數 7

  優化檢修項目個數 31

  縮減工期天數 182

  共計增加水電消納數量 22億千瓦時

  南網傳媒全媒體記者 黃勇華 通訊員 李曉烽

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