大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)中的運用

張怡雪

（青海綜合能源服務(wù)有限公司，青海 西寧 810000）

時代不斷進步，社會快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活中，對于電力資源安全、利用的需求日益提高，為了滿足人們多樣化的用電需求，發(fā)電企業(yè)不斷改進技術(shù)，在電力資源生產(chǎn)、輸配方面加大了力度，進而產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，海量的信息能夠為發(fā)電企業(yè)帶來較大的效益，確保電力資源發(fā)電效果增強。但是由于受到市場經(jīng)濟結(jié)構(gòu)變化以及電力季節(jié)性特點的影響，用電負荷峰谷差異較為明顯，增加了新能源運用比例，導(dǎo)致電力系統(tǒng)調(diào)峰能力下降，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。此時利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析新能源發(fā)電企業(yè)運行、發(fā)展具體情況，可以將故障高效解決?；诖?，本文重點分析大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)的運用，旨在為新能源發(fā)電企業(yè)長遠發(fā)展，提高運行效率提供有價值的建議[1]。

1 新能源發(fā)電概述

國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的提出，使得越來越多的人開始關(guān)注到新能源發(fā)電這一領(lǐng)域，并且加大了在新能新發(fā)電技術(shù)方面的研發(fā)力度，致力于提高發(fā)電水平。當前常見的新能源發(fā)電方式有風(fēng)力、光伏、燃料電池三大類型，與傳統(tǒng)發(fā)電模式相比，其環(huán)保優(yōu)勢更加突出，增加電力系統(tǒng)電量的同時，能源消耗降低，并且和國家環(huán)保政策要求相符。在新能源開發(fā)及利用方面，新能源發(fā)電成為重要手段之一。新能源發(fā)電重點在于新能源轉(zhuǎn)化，可再生資源轉(zhuǎn)化成電能，服務(wù)于社會及人民。風(fēng)能與太陽能是主要資源，其中風(fēng)能擁有量較大，基于風(fēng)能密度及風(fēng)速年累計時長，而且我國諸多區(qū)域風(fēng)密度高達300W/m2，所以與風(fēng)能利用要求相符。另外大多數(shù)地區(qū)風(fēng)速可達5-20m/s，持續(xù)時間為6000h/年，在我國風(fēng)能資源豐富，可用風(fēng)能存儲量達到了2.5 萬千瓦，風(fēng)能發(fā)電開發(fā)潛力較大。太陽能應(yīng)用范圍也非常廣，借助太陽散發(fā)的能量，在收集熱能中實現(xiàn)發(fā)電，而且我國陸地面積大，接收太陽總輻射量也非常大，堪比1.7 萬億噸煤產(chǎn)生的能量，利用價值較高，為拳能源發(fā)展提供了重要的能源支持[2]。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)中的運用意義

最近幾年電力行業(yè)發(fā)展速度逐漸加快，新能源發(fā)電企業(yè)也得到了長足發(fā)展機遇，隨著用戶用電量的逐漸增加，要想確保用電安全以及實效性，就應(yīng)該充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢。智能電網(wǎng)體系的構(gòu)建，一方面使新能源發(fā)電企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)內(nèi)容有效延伸，另一方面也實現(xiàn)了管理模式創(chuàng)新。在整個環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)技術(shù)、平臺都發(fā)揮了非常重要的作用。通過采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，不僅有利于新能源發(fā)電企業(yè)數(shù)據(jù)信息服務(wù)更加優(yōu)質(zhì)，而且使企業(yè)智能化電網(wǎng)體系得到了進一步優(yōu)化。另外在大數(shù)據(jù)支持下，新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理日益規(guī)范，電力企業(yè)可以通過系統(tǒng)的運用快速處理以及解決數(shù)據(jù)問題，新能源項目可操作性增強，推進企業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。除此之外，大數(shù)據(jù)技術(shù)提高了電力資源綜合利用率，減輕了電力行業(yè)建設(shè)過程中給予自然環(huán)境的壓力。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)中運用的案例

3.1 大數(shù)據(jù)基本架構(gòu)

在新能源發(fā)電企業(yè)運用大數(shù)據(jù)構(gòu)建集合數(shù)據(jù)系統(tǒng)，將傳感、信息通信、計算機、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)結(jié)合，形成智能化新能源發(fā)電數(shù)據(jù)架構(gòu)，改善了原來生產(chǎn)、傳輸、消費、轉(zhuǎn)換、交易過程中的缺陷，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)了能源與信息間有效融合、互融互通、開放透明、互惠互利、共享型新能源體系。其中主要涉及的有應(yīng)用層、平臺層、數(shù)據(jù)層、物理層四大部分。

物理層包含能源生產(chǎn)、傳輸、消費以及裝備，主要借助能源網(wǎng)、能源設(shè)備傳感器、能源表計的裝設(shè)來準確獲取系統(tǒng)中運行相關(guān)信息、設(shè)備運行情況，然后將這些數(shù)據(jù)信息傳輸至智能運營維護、態(tài)勢感知系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)便可以展示出來，同時還具備了監(jiān)測、預(yù)警、故障定位等多項功能性[3]。信息通信、智能控制系統(tǒng)主要承擔(dān)的是能源系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)、各個設(shè)備之間通信、管控任務(wù)。在整個過程中生成的大量數(shù)據(jù)和氣象環(huán)境等一些外部系統(tǒng)相關(guān)信息整合以后儲存于專用能源大數(shù)據(jù)庫內(nèi)，在經(jīng)過深入加工以后用來評價能效、辨別風(fēng)險、分析能源經(jīng)濟利用率等。大數(shù)據(jù)技術(shù)基本框架的構(gòu)建促進了能源生產(chǎn)，精準預(yù)測可再生能源發(fā)電功率，并且與電、氣、冷、熱等多種配置協(xié)同工作，實現(xiàn)了能源網(wǎng)在線智能化運營與維護，系統(tǒng)運行情況得到了有效監(jiān)控，可將故障部位自動化識別；同時還為能源消費用戶提供相應(yīng)的能效分析，提高了服務(wù)質(zhì)量，各項負荷資源有效整合，滿足用戶需求，能源利用效益提高了。

3.2 用電大數(shù)據(jù)來源形式

新能源發(fā)電企業(yè)大數(shù)據(jù)通常情況下會由不同數(shù)據(jù)源對數(shù)據(jù)信息進行采集，主要來源于用戶層企業(yè)報表、設(shè)備層電能表計、系統(tǒng)層不同類型控制及運營維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息（具體見表1 所示）。和傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比，不同類型數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)采集范圍存在較大差異，數(shù)據(jù)信息聚集時空尺度區(qū)別較大，數(shù)據(jù)多樣性展示出多源異構(gòu)特點。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于新能源發(fā)電企業(yè)全過程傳感信息采集裝置、設(shè)備中，大數(shù)據(jù)量級高達TB、EB 級以上；大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面時效性、全面性更強，數(shù)據(jù)獲取頻率可用分鐘計算，增長速度也非?？?。另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)下新能源發(fā)電企業(yè)數(shù)據(jù)除了統(tǒng)計分析、周期報表制作以外，實現(xiàn)了深層次加工、分析、利用，同時還應(yīng)用于用戶用電特性、潛力挖掘、源-荷特性預(yù)測、分析、交易、增值等服務(wù)環(huán)節(jié)。

表1 用電大數(shù)據(jù)主要來源形式

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)中運用的領(lǐng)域

4.1 項目開發(fā)中的運用

在新能源發(fā)電企業(yè)項目開發(fā)階段，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建新能源資源庫，進而可以更好地掌握區(qū)域內(nèi)可再生能源分布具體數(shù)據(jù)及信息。新能源發(fā)電企業(yè)電站場址的選擇需要進行深入的勘測，構(gòu)建的資源庫可清晰的呈現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源分布情況，進而幫助企業(yè)在投資場址前做好合理的布控，在和地區(qū)政府協(xié)商以后安裝勘測設(shè)備，對資源數(shù)據(jù)進行收集整理及分析，提前獲取場址資源分布數(shù)據(jù)；已建電站，可借助功率對設(shè)備采集的資源數(shù)據(jù)處理、遠傳及預(yù)測，進而形成資源數(shù)據(jù)庫。通過資源庫中的數(shù)據(jù)，研究項目開發(fā)是否具備可行性，場址資源決定著發(fā)電量，尤其是可再生能源電價下跌時，影響到的是投資收益[4]。所以項目開發(fā)時期、后期規(guī)模擴大，都要以資源數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，根據(jù)評估標準、分析方法，詳細評估場址資源，確保發(fā)電量預(yù)測準確性，避免投資風(fēng)險發(fā)生。以資源數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)建立交易平臺，可向其他新能源開發(fā)企業(yè)出售場址，從中獲利。新能源開發(fā)時會提前勘測場址內(nèi)資源，進而決定是不是要投資，一些向新能源開發(fā)轉(zhuǎn)型的企業(yè)會對新能源電站建設(shè)需求較大，沒有太多的時間勘測資源，此時資源數(shù)據(jù)價值優(yōu)勢更加突出；若企業(yè)決定放棄某一區(qū)域投資，此時勘測到的數(shù)據(jù)便可出售于即將接手的企業(yè)。

4.2 多邊交易指導(dǎo)中的運用

在新能源發(fā)電企業(yè)多邊交易過程中主要包括電網(wǎng)、發(fā)電、用戶，在發(fā)電端、用電端基礎(chǔ)上形成良性競爭體系，三方針對電力價值進行協(xié)商構(gòu)建多邊交易模式。多邊交易模式的構(gòu)建，需要將一些電量電價經(jīng)濟補貼放棄，當前新能源穩(wěn)定性差，在交易電量時并未設(shè)計相應(yīng)標準。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)將各個區(qū)域新能源數(shù)據(jù)、發(fā)電數(shù)據(jù)整合，以月為單位計算發(fā)電量、故障電量、限電量，通過數(shù)據(jù)軟件將企業(yè)每日、每月、每年交易電量進行統(tǒng)計，根據(jù)區(qū)域電量交易政策對參與多邊交易電力數(shù)量合理選取與劃分。比如基礎(chǔ)和交易電量結(jié)合在一起，每月將電站基礎(chǔ)電量明確，未參與交易的企業(yè)采取基礎(chǔ)供電結(jié)束限電方案，參與交易企業(yè)未完成交易電量便從基礎(chǔ)電量中抵扣，借助大數(shù)據(jù)來合理選取最適宜的電量交易數(shù)據(jù)[5]。

4.3 全息電力故障錄波系統(tǒng)

4.3.1 全景故障錄波系統(tǒng)

新能源發(fā)電企業(yè)電力系統(tǒng)故障多由于設(shè)備老化、外部原因、人為操作錯誤所致，故障發(fā)生以后不僅會改變電氣供電量，而且極易存在非電氣量。運用大數(shù)據(jù)收集整理各項數(shù)據(jù)信息，結(jié)合系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)準確掌握故障前系統(tǒng)所處狀態(tài)、故障時的表現(xiàn)、故障產(chǎn)生的時間、如何處理、如何修復(fù)，修復(fù)后運行狀態(tài)，進而將以上行為還原，大數(shù)據(jù)不斷積累，構(gòu)建智能化電力系統(tǒng)分析體系。所以要以以前電氣發(fā)波數(shù)據(jù)作為依據(jù)，將分散式信息收入子系統(tǒng)進行有效整合，形成系統(tǒng)化、一體化、集約化數(shù)據(jù)庫，確保全息數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)整合約束。全景數(shù)據(jù)錄波系統(tǒng)構(gòu)建過程中可由以下環(huán)節(jié)著手：一是記錄視頻，發(fā)電站內(nèi)視頻系統(tǒng)重點在于對設(shè)備操作時部位、電站內(nèi)設(shè)備運行情況進行準確核實。設(shè)備運行時若操作人員出現(xiàn)錯誤行為、帶電設(shè)備被觸碰、帶電間隔內(nèi)有動物進入均會導(dǎo)致故障發(fā)生。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)中視頻對圖像信息進行采集、存儲，并記錄于數(shù)據(jù)庫中，檢修人員可在第一時間對故障原因、部位準確找出；二是音頻信息，電氣設(shè)備運行故障發(fā)生時會有異常聲音，大數(shù)據(jù)技術(shù)可將聲音進行檢測與記錄，快速檢測到設(shè)備運行情況、故障內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫中強化能源發(fā)電機、電壓器等設(shè)備故障音頻，可確保能源發(fā)電廠設(shè)備運行準確獲取有價值的數(shù)據(jù)；三是記錄非電氣量，新能源電站溫濕度相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備系統(tǒng)數(shù)據(jù)都能夠為故障錄波分析提供依據(jù)，比如，濕、熱、力等不同類型傳感設(shè)備、元件與數(shù)據(jù)故障錄波系統(tǒng)連接，中心站便能夠在第一時間對能源電站故障安全隱患快速捕捉。

4.3.2 全時故障錄波系統(tǒng)

故障錄波啟動在新能源電站設(shè)備故障錄波系統(tǒng)中會對故障記錄智能化、錄敏性造成較大影響，在很大程度上會對錄波準確性帶來危害。以前錄波時，設(shè)備性能容易被噪聲影響，導(dǎo)致啟動判斷失誤，故障時間全過程很難被完整記錄，有時也會出現(xiàn)忽略記錄。所以技術(shù)人員會通過諸多啟動設(shè)置的形式對數(shù)據(jù)進行判斷，這對于內(nèi)部硬件、實時性要求會更高一些。錄波設(shè)備會受到儲存、傳輸空間、速度的局限性，進而對啟動數(shù)據(jù)進行設(shè)置，門檻會選擇性記錄故障信息，重點記錄的是波動明顯以及突發(fā)性故障數(shù)據(jù)，小波動、漸變型數(shù)據(jù)很難被捕捉到。大數(shù)據(jù)分析、壓縮技術(shù)、大容量儲存技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了全時段故障錄波，無需設(shè)計啟動條件、數(shù)據(jù)，隨時以運行狀態(tài)采樣頻率的動態(tài)變化，對電力頻率運行過程實時監(jiān)控與記錄，在能源電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，運行人員會借助自動化、智能化技術(shù)查閱錄波系統(tǒng)，準確獲取能源電氣系統(tǒng)故障發(fā)生時間段以及原因。調(diào)閱以后可將查閱過的數(shù)據(jù)及信息快速且高效率地過濾，并及時儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

5 結(jié)語

總而言之，隨著綠色環(huán)保理念的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代電站以及電網(wǎng)發(fā)展速度越來越快，新能源已經(jīng)成為發(fā)電站運行中非常重要的資源，而和新能源相關(guān)的電站建設(shè)項目也越來越多，這也很大程度上使得電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸多樣與復(fù)雜，隨之而來的便是故障發(fā)生頻率越來越高。大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源發(fā)電企業(yè)中的運用，實現(xiàn)了新能源電站項目開發(fā)、建設(shè)效益的增強，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可對區(qū)域內(nèi)資源進行高效探索，形成集能源、設(shè)備于一體的數(shù)據(jù)庫，再加之故障錄波系統(tǒng)的引進，確保新能源發(fā)電企業(yè)項目建設(shè)、電力交易更加準確與合理，電氣設(shè)備使用率提升的同時，故障問題可以快速解決，促進了電力行業(yè)新能源運用中大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢得以更好地發(fā)揮價值。