雅礱江梯級水電站智能集控評價體系研究

聶強(qiáng) 繆益平

摘要：雅礱江流域清潔能源資源豐富，為了發(fā)揮雅礱江流域電站聯(lián)合調(diào)度效益，雅礱江公司集控中心按照智能集控建設(shè)思路構(gòu)建了雅礱江水風(fēng)光互補(bǔ)調(diào)度一體化平臺。如何更加安全、高效、精細(xì)地完成流域水電站水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合調(diào)度，是雅礱江公司面臨的新挑戰(zhàn)。對此，公司提出了智能集控的建設(shè)目標(biāo)，并相應(yīng)創(chuàng)新性提出了“調(diào)度智能化綜合指數(shù)”。利用該指數(shù)體系對公司2022～2035年應(yīng)達(dá)到的智能集控水平給出了目標(biāo)分值，可有效推進(jìn)智能化水平的提升。相關(guān)成果可為水電行業(yè)推進(jìn)智能化調(diào)度提供統(tǒng)一評價模板，具有較好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：智能集控； 評價體系； 清潔能源； 水風(fēng)光互補(bǔ)； 雅礱江

中圖法分類號： TV697

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.049

0引 言

雅礱江流域清潔能源資源稟賦優(yōu)越，全流域清潔能源可開發(fā)裝機(jī)規(guī)模超1億kW。雅礱江中游兩河口水電站投產(chǎn)后，雅礱江梯級水電已經(jīng)形成了“三庫七級”聯(lián)合調(diào)度新格局，水電裝機(jī)容量達(dá)到1 920萬kW。目前雅礱江公司正致力于打造雅礱江流域水風(fēng)光一體化基地，隨著全球最大的兩河口水光互補(bǔ)項目——柯拉光伏電站一期100萬kW投產(chǎn)發(fā)電，雅礱江水風(fēng)光清潔能源裝機(jī)突破2 000萬kW。雅礱江流域電站水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合調(diào)度日趨復(fù)雜，面對大規(guī)模新能源電站投產(chǎn)發(fā)電，如何保障風(fēng)光新能源全額消納，如何充分發(fā)揮梯級電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效益，更加安全、高效、精細(xì)地完成雅礱江流域電站水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合調(diào)度任務(wù)，是雅礱江公司面臨的新挑戰(zhàn)，為此，雅礱江公司集控中心提出了智能集控的建設(shè)目標(biāo)。建設(shè)智能集控是主動適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展的要求，是增強(qiáng)公司行業(yè)競爭力的積極措施，也是打造雅礱江流域水風(fēng)光互補(bǔ)智能調(diào)度中心，完成內(nèi)需目標(biāo)的技術(shù)創(chuàng)新方向。但如何科學(xué)地評價智能集控水平，進(jìn)一步指導(dǎo)智能集控建設(shè)，是雅礱江公司迫切需要解決的問題，也是水電行業(yè)內(nèi)對標(biāo)智能化的普遍性難題。

1智能集控建設(shè)思路

2019年雅礱江公司啟動智能電站規(guī)劃，2020年10月印發(fā)《智能電站建設(shè)規(guī)劃報告》《智能電站建設(shè)規(guī)劃綱要（2021～2025年）》，明確智能化集控調(diào)度需集成流域水文、氣象以及電網(wǎng)、電站等運(yùn)行數(shù)據(jù)，基于源、網(wǎng)、荷協(xié)同開展智能決策及控制，以實現(xiàn)流域優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。智能集控是智能電站的延伸、是擴(kuò)大化的廠站。2020年4月，集控中心對接公司智能電站規(guī)劃，提出了“全面自動化、逐步智能化”的智能集控總體建設(shè)目標(biāo)，2022年雅礱江公司集控中心編制《“十四五”智能集控實施方案》，智能集控按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施”的原則，以“促進(jìn)安全生產(chǎn)、提高調(diào)度效益”為導(dǎo)向，以“信息化、模型化、智能化”為建設(shè)路徑，推動大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)、人工智能、邊緣計算等新興技術(shù)與梯級調(diào)度、工作流程、生產(chǎn)管理中面臨的業(yè)務(wù)需求有效融合，切實解決長期困擾梯級調(diào)度生產(chǎn)中的一體化程度低、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息共享困難、業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)工作量大、網(wǎng)源協(xié)調(diào)過程繁雜、決策能力低等問題，實現(xiàn)涵蓋聯(lián)合調(diào)度全業(yè)務(wù)的智能化分析決策支持。建設(shè)雅礱江水風(fēng)光互補(bǔ)一體化調(diào)度平臺，需要從“智能預(yù)測、智能預(yù)警、智能預(yù)控、智能調(diào)度”4個方向來打造智能集控［1-2］。

2智能集控平臺架構(gòu)

雅礱江公司智能集控建設(shè)的基礎(chǔ)是雅礱江梯級水電站水風(fēng)光互補(bǔ)調(diào)度一體化平臺（圖1）。雅礱江公司集控中心為了滿足雅礱江中游水電站及新能源電站的接入，實現(xiàn)雅礱江流域電站水風(fēng)光互補(bǔ)調(diào)度準(zhǔn)備，2019年開始規(guī)劃設(shè)計一體化調(diào)度平臺，2022年一體化平臺正式投入運(yùn)行。智能集控的發(fā)展是一個“迭代演進(jìn)”的過程，從數(shù)據(jù)互通到業(yè)務(wù)互動，最終決策智能。一體化平臺的建成實現(xiàn)了流域電站數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的互通互動，為智能集控發(fā)展提供了堅實、可擴(kuò)展的基礎(chǔ)。

一體化平臺作為智能集控的基礎(chǔ)平臺，在廣義上是一個系統(tǒng)體系，采用分層、分區(qū)的模塊化總體架構(gòu)設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上主要由基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)資源池、業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊、高級應(yīng)用模塊以及智能模塊等5部分組成?；A(chǔ)設(shè)施主要包括機(jī)房、調(diào)度大廳等設(shè)施場所；基礎(chǔ)資源池包括通信系統(tǒng)、集控數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、Ⅱ/Ⅲ區(qū)云平臺、安全防護(hù)系統(tǒng)等物理資源；業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊包括計算機(jī)監(jiān)控、水調(diào)自動化、電能量、繼電保護(hù)、故障錄波以及工業(yè)電視等專業(yè)系統(tǒng)；高級應(yīng)用模塊包括發(fā)電計劃、檢修計劃、資源預(yù)測和電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心等部分；智能模塊在構(gòu)建一個知識庫的基礎(chǔ)上，打造智能化應(yīng)用的集合。

如果把智能集控比作“人”的形態(tài)，那么，基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)資源池以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊是“骨骼”，一個知識庫是“大腦”，高級應(yīng)用模塊和智能模塊是“手腳”，從“支撐”到“思考”，最終實現(xiàn)“行動”價值，形成完整的電力生產(chǎn)智能化效益鏈條。面對雅礱江流域電站水風(fēng)光互補(bǔ)調(diào)度新格局，一體化平臺建設(shè)攻關(guān)了大量核心技術(shù)，應(yīng)用方面取得了系列技術(shù)創(chuàng)新成果；實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)電站側(cè)與集控側(cè)的自動比對及同步，大大提高了工作效率和數(shù)據(jù)可靠性；實現(xiàn)了水情站點野外遙測數(shù)據(jù)跨區(qū)召測及維護(hù)；首次通過流程引擎技術(shù)實現(xiàn)了水務(wù)智能聯(lián)動計算功能，并在水電行業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用；特別是一體化調(diào)度平臺實現(xiàn)了計算機(jī)監(jiān)控、水調(diào)自動化、電能量、繼電保護(hù)以及故障錄波等多個電力生產(chǎn)系統(tǒng)的模塊化融合，可在一個統(tǒng)一窗口中實現(xiàn)多電力生產(chǎn)系統(tǒng)之間的菜單式調(diào)用，實現(xiàn)了重要信號的智能關(guān)聯(lián)和快速定位，在多電力生產(chǎn)系統(tǒng)一體化的建設(shè)中，具有里程碑的意義。

3智能集控主要模塊

圍繞雅礱江流域電站水風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)，基于雅礱江梯級水電站水風(fēng)光互補(bǔ)調(diào)度一體化平臺，智能集控的核心發(fā)展方向主要體現(xiàn)在“智能預(yù)測、智能預(yù)警、智能預(yù)控、智能調(diào)度”。

（1） 智能預(yù)測。基于數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)和大數(shù)據(jù)理論，持續(xù)豐富河流特性、氣象、歷史觀測等影響要素數(shù)據(jù)，采用深度學(xué)習(xí)、集成學(xué)習(xí)、知識圖譜、大數(shù)據(jù)分析等智能化技術(shù)，通過系統(tǒng)自學(xué)習(xí)，逐步提高氣象、水文預(yù)報精度，實現(xiàn)對全流域發(fā)電資源的高精度動態(tài)預(yù)測。

（2） 智能預(yù)警。從流域發(fā)電單元報警信號組合、聯(lián)合運(yùn)行典型事故、送出線路典型故障、來水區(qū)間流量突變下的負(fù)荷動態(tài)分配、水庫安全運(yùn)行約束條件等多個維度，由系統(tǒng)智能判斷運(yùn)行安全邊界，實現(xiàn)對影響流域電力生產(chǎn)的各種內(nèi)外部因素的智能預(yù)警。

（3） 智能預(yù)控。基于足夠豐富的內(nèi)外部信息，對影響流域電力生產(chǎn)的各種潛在風(fēng)險，進(jìn)行智能推演和識別，自動決策可采取的預(yù)控手段。

（4） 智能調(diào)度。綜合預(yù)測、預(yù)警、預(yù)控的實時情況，按年、月、周、日發(fā)電目標(biāo)、電網(wǎng)調(diào)峰模式、斷面約束等條件，智能編制發(fā)電與檢修計劃，逐步形成流域電力生產(chǎn)的發(fā)電與檢修計劃的優(yōu)化決策、水庫調(diào)度的優(yōu)化決策、發(fā)電單元實時運(yùn)行的優(yōu)化決策。

通過人工智能技術(shù)與聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)融合應(yīng)用，智能集控能增強(qiáng)對關(guān)鍵生產(chǎn)要素的感知預(yù)測能力，能持續(xù)積累生產(chǎn)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)并形成知識決策庫，最終實現(xiàn)“自動感知、自動記憶、自動推理、自動學(xué)習(xí)、自動適應(yīng)、自動決策、自動演進(jìn)”的全流域發(fā)電群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的全新生產(chǎn)模式，從而提高流域發(fā)電群安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，優(yōu)化資源配置，提升全要素生產(chǎn)效率。

4智能集控評價體系

為量化評價關(guān)鍵業(yè)務(wù)智能化水平，雅礱江公司集控中心創(chuàng)新性設(shè)立“調(diào)度智能化綜合指數(shù)”，涵蓋集控中心關(guān)鍵業(yè)務(wù)，包括“智能平臺、智能測報、智能計劃、智能調(diào)度”4個分項指標(biāo)，按自動化、智能化程度分解為25個具體項目，采用百分制進(jìn)行評分（表1）。

集控中心調(diào)度智能化綜合指數(shù)編制基準(zhǔn)年為2021年，適用年限覆蓋2022～2035年，重點制定“十四五”期間調(diào)度智能化綜合指數(shù)提升目標(biāo)和措施，并兼顧未來15 a智能集控發(fā)展。根據(jù)智能集控“十四五”規(guī)劃，2021～2025年調(diào)度智能化綜合指數(shù)目標(biāo)值分別為35，50，55，60分和75分。

2021、2022年雅礱江公司集控中心調(diào)度智能化綜合指數(shù)得分為30分和41.46分，智能集控建設(shè)已初顯成效。綜合指數(shù)得分雖然逐年提高，反映出雅礱江公司集控中心具有較好的基礎(chǔ)設(shè)施和較全面的數(shù)據(jù)采集，但在自動化方面迫切需要全面提升，而智能化方面剛剛起步，后續(xù)需要持續(xù)發(fā)力。調(diào)度智能化綜合指數(shù)的年度評價為集控中心明確智能化重點發(fā)展方向奠定了堅實基礎(chǔ)。

5結(jié) 語

雅礱江公司集控中心打造智能集控是一個循序漸進(jìn)的過程，通過集控中心調(diào)度智能化綜合指數(shù)年度評價不斷補(bǔ)齊短板，提升智能化水平。2022年雅礱江公司集控中心明確“十四五”期末實現(xiàn)“全面自動化、初級智能化”所需的關(guān)鍵技術(shù)及典型業(yè)務(wù)場景，并在實際工作中推動落實，逐步提高集控業(yè)務(wù)智能化水平，2025年調(diào)度智能化綜合指數(shù)將達(dá)到60～75分；預(yù)計到2030年，智能集控建設(shè)工作將取得階段性成效，實現(xiàn)中級智能化，調(diào)度智能化綜合指數(shù)達(dá)到75～85分。智能集控中級階段將構(gòu)建基于一體化平臺和電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的智能應(yīng)用體系，滿足梯級調(diào)度及多能互補(bǔ)調(diào)度相關(guān)業(yè)務(wù)智能化需求，基本實現(xiàn)基于人機(jī)協(xié)同優(yōu)化的智能平臺、智能測報、智能計劃、智能調(diào)度。2030～2035年智能集控進(jìn)入高級階段，智能集控建設(shè)工作將取得里程碑成果，實現(xiàn)高級智能化，調(diào)度智能化綜合指數(shù)達(dá)到85～95分。雅礱江公司集控中心調(diào)度智能化綜合指數(shù)的建設(shè)，為水電行業(yè)推進(jìn)智能化調(diào)度提供了統(tǒng)一評價模板，具有較好的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳意，王渤叔，花勝強(qiáng).雅礱江一體化水電管控平臺實時跨區(qū)同步的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.水電能源科學(xué)，2023，41（7）：209-212.

［2］唐輝，韓偉.流域電站與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)權(quán)限劃分與實現(xiàn)［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2017，40（7）：33-35.

（編輯：鄭 毅）