基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下的抽水蓄能電站智慧管理模式分析

張冉

摘 要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提出了泛在連接、融合創(chuàng)新的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的萬(wàn)物互聯(lián)，也為抽水蓄能電站智慧管理提供了新方案，因此本文將對(duì)以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的抽水蓄能電站智慧管理模式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);抽水蓄能電站

前言：

抽水蓄能電站具有技術(shù)成熟、反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，在能源結(jié)構(gòu)不斷轉(zhuǎn)型的背景下抽水蓄能電站發(fā)揮著重要作用，不僅能夠保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也能夠推動(dòng)新能源的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模越來(lái)越大，2019年電網(wǎng)公司提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一概念，有效提高了抽水蓄能電站的管理效率，因此構(gòu)建以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的抽水蓄能電站將成為發(fā)展趨勢(shì)。

1.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)及抽水蓄能電站概述

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)指的是在電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用人工智能、移動(dòng)互聯(lián)等現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的萬(wàn)物互聯(lián)以及人機(jī)交互，其中具有可高效處理信息、全面感知狀態(tài)以及靈活應(yīng)用等特征的服務(wù)系統(tǒng)【1】。同時(shí)，智慧服務(wù)系統(tǒng)含有四層結(jié)構(gòu)，分別是應(yīng)用層、平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層以及感知層。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是由國(guó)家電網(wǎng)公司于2019年提出的，不僅可以保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性、增強(qiáng)管理的有效性、提升投資的精準(zhǔn)性，也可以將電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。國(guó)家電網(wǎng)公司就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提出了戰(zhàn)略部署，即在2021年初步建成，到2024年全面建成。

1.2抽水蓄能電站

抽水蓄能電站又被稱之為蓄能式水電站，可以在電力負(fù)荷低谷時(shí)利用電能將水抽到上水庫(kù)，然后在電力負(fù)荷高峰期時(shí)將水放至下水庫(kù)，繼而達(dá)到發(fā)電的目的【2】。改革開(kāi)放之后，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，但華北、廣東等地區(qū)可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)的水電比較少，加劇了電網(wǎng)調(diào)峰矛盾，所以開(kāi)始建設(shè)抽水蓄能電站。抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，是電力系統(tǒng)當(dāng)中最為可靠也是容量最大的儲(chǔ)能裝置。相比于國(guó)外來(lái)說(shuō)，我國(guó)抽水蓄能電站起步相對(duì)較晚，但是發(fā)展水平比較高，比如我國(guó)江西洪屏電站以及廣東惠州的抽水蓄能電站是世界上最大的抽水蓄能電站。

近年來(lái)，我國(guó)在不斷研究抽水蓄能電站無(wú)人值班的技術(shù)，且不斷完善設(shè)備自動(dòng)化、繼電保護(hù)、計(jì)算機(jī)設(shè)備監(jiān)控以及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在這種情況下不需要過(guò)多的維護(hù)人員，這也會(huì)在一定程度上影響設(shè)備管理，因此需要通過(guò)智慧手段進(jìn)行管理。

2.抽水蓄能電站智慧管理模式構(gòu)想

2.1虛擬電站

科技水平的提升促進(jìn)了虛擬交互以及三維可視化等技術(shù)的出現(xiàn)，可以利用這些技術(shù)構(gòu)建虛擬電站。當(dāng)前，我國(guó)已成功構(gòu)建了虛擬場(chǎng)景和三維建模，所以利用BIM、GIS等技術(shù)可以構(gòu)建抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備、地理測(cè)繪等方面的三維可視化模型。

（1）將虛實(shí)相結(jié)合：可以將虛擬場(chǎng)景和視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傾斜攝影等手段結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合，從而給運(yùn)維人員帶來(lái)最真實(shí)的體驗(yàn)。同時(shí)，AR技術(shù)的誕生可將虛實(shí)無(wú)縫結(jié)合，也增強(qiáng)了構(gòu)建抽水蓄能電站虛擬運(yùn)維的可行性。

（2）合理應(yīng)用AR技術(shù)：需要在建設(shè)虛擬運(yùn)維場(chǎng)景的基礎(chǔ)上科學(xué)結(jié)合當(dāng)前的管理模式，在巡檢、處理故障等方面充分發(fā)揮虛擬場(chǎng)景的作用。首先，在運(yùn)行監(jiān)控當(dāng)中應(yīng)用AR技術(shù)可以將臺(tái)賬、監(jiān)控信息以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和可視化模型及設(shè)備相連接，然后再利用5G通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣運(yùn)維人員就可以直接利用AR技術(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況【3】。其次，在兩票執(zhí)行方面可以利用移動(dòng)作業(yè)終端獲取設(shè)備狀態(tài)信息，繼而進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。此外，在故障處理當(dāng)中可以利用AR眼鏡采集故障信息，然后將故障信息上傳到系統(tǒng)當(dāng)中，以便維修人員快速進(jìn)行故障判斷。

（3）全景駕駛艙：電力公司總部可以廠站級(jí)三維可視化模型為基礎(chǔ)構(gòu)建全景駕駛艙，利用GIS技術(shù)融合各個(gè)電站的模型，實(shí)現(xiàn)全局可視化，這樣公司總部就可以快速了解各個(gè)電站的運(yùn)行情況，進(jìn)行全局管控和立體化管理。

（4）仿真培訓(xùn)：仿真培訓(xùn)是一種綜合了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)以及三維建模技術(shù)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)抽水蓄能電站的工藝流程仿真、設(shè)備裝拆仿真和應(yīng)急演練等功能，可以提高設(shè)備維修與養(yǎng)護(hù)的效率，也可以提升運(yùn)維人員的專業(yè)技能。

2.2設(shè)備大數(shù)據(jù)分析

雖然抽水蓄能電站已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)仍無(wú)法在設(shè)備健康狀態(tài)的評(píng)估中應(yīng)用，因此抽水蓄能電站需要在系統(tǒng)之外構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，將所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)處理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高級(jí)應(yīng)用。健康狀態(tài)指的是系統(tǒng)狀態(tài)，需要根據(jù)歷史或當(dāng)前狀態(tài)診斷系統(tǒng)未來(lái)的狀態(tài)。如果想要預(yù)測(cè)抽水蓄能電站設(shè)備的健康狀態(tài)就需要評(píng)估當(dāng)前狀態(tài)、預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)。第一，需要明確設(shè)備參數(shù)，制定狀態(tài)評(píng)估模型，利用大數(shù)據(jù)等手段進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。第二，需要利用參數(shù)模型預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)。利用數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)等手段提高抽水蓄能電站檢修質(zhì)量。

2.3機(jī)器輔助運(yùn)維

抽水蓄能電站需要使用到的設(shè)備特別多，且廠房的空間結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，所以檢修與維護(hù)工作難度較大，所以可以將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用在其中。比如說(shuō)，可以將行走或軌道機(jī)器人應(yīng)用在空間小且清理難度大的區(qū)域當(dāng)中，提高檢修質(zhì)量【4】。其次，如果高壓設(shè)備出現(xiàn)故障的話必須進(jìn)行停機(jī)檢查，但停機(jī)會(huì)造成嚴(yán)重影響，因此可以利用工業(yè)機(jī)器人開(kāi)展不停機(jī)檢查。此外，也可以利用巡檢機(jī)器人開(kāi)展一些工作量大的巡檢工作，減輕巡檢人員的工作壓力。

2.4物資管理

設(shè)備的備品以及備件是設(shè)備維護(hù)的關(guān)鍵，其管理水平會(huì)影響到生產(chǎn)效率，因此可以將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在物資的管理當(dāng)中，提高管理效率。可以利用這些先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建物資管理機(jī)制，對(duì)物資出入庫(kù)、理貨等工作進(jìn)行智能化管理。同時(shí)，也可以利用這些技術(shù)將倉(cāng)儲(chǔ)、設(shè)備、經(jīng)營(yíng)等環(huán)節(jié)的管理以及物資采購(gòu)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)智慧聯(lián)動(dòng)，這樣就可以形成一種從總部到電站的集團(tuán)化管理模式。

2.5一體化管理

5G誕生之后，各個(gè)級(jí)別之間的聯(lián)動(dòng)會(huì)變得更加流暢，未來(lái)也會(huì)形成一體化管理。從廠級(jí)角度來(lái)說(shuō)，在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下各方面工作對(duì)人員的需求量將不斷減小，高水平的人員可以對(duì)廠站進(jìn)行管理。但這需要區(qū)域以及總部的支持，區(qū)域需要為處理故障等工作提供技術(shù)支持，總部需要提供總體決策，這樣就可以有效解決人員缺乏以及技術(shù)水平低等問(wèn)題【5】。

3.實(shí)現(xiàn)智慧管理模式的技術(shù)手段

若想實(shí)現(xiàn)抽水蓄能電站的智慧管理需要AR技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的支持，只有這樣才能夠構(gòu)建虛擬場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及智能控制，因此需要將這些技術(shù)應(yīng)用在抽水蓄能電站的管理當(dāng)中。

結(jié)語(yǔ)：

抽水蓄能電站的不斷發(fā)展會(huì)對(duì)管理提出更高的要求，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)能夠?yàn)殡娬镜墓芾硖峁C(jī)遇。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的支持下，可以構(gòu)建虛擬電站、進(jìn)行設(shè)備大數(shù)據(jù)分析、開(kāi)展智慧物資管理、進(jìn)行機(jī)器輔助運(yùn)維以及一體化管理。此外，也需要不斷轉(zhuǎn)變理念，合理應(yīng)用新技術(shù)，盡快實(shí)現(xiàn)抽水蓄能電站的智慧管理。

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