區域新能源管控一體化平臺的研發與應用

張幸福，李強德，楊乘勝

（1.華電陜西能源有限公司，陜西 西安 710016；2.南京華盾電力信息安全測評有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

在第75屆聯合國大會一般性辯論上，中國向世界做出承諾：將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和［1］。在氣候雄心峰會上，進一步宣布：到2030年風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億kW以上。雙碳目標的提出對推動能源革命具有重大意義，將加速能源結構清潔低碳、安全高效轉型，增強我國能源自主保障能力［2］。在生產側提升清潔能源占比，大力開發利用新能源將成為能源轉型的關鍵一環。目前清潔能源發電以規模化、跨越式發展，同時新能源管控數字化、智能化程度不足，管理精益化水平不高等問題逐步顯現，如何利用物聯網、大數據、云計算等數字技術，推動新能源發電數字化轉型成為亟待解決的關鍵問題。

本文提出了基于云平臺構建區域新能源管控一體化平臺解決方案，匯聚新能源發電場站海量、實時數據，以及設備運行、生產經營、物資管控等數據資源，滿足新能源發電企業生產、設備、物資、安全、技術等一體化全過程管控需求，助力新能源發電企業實現生產、運營、管理的數字化轉型發展。

1 新能源發電特點

與傳統發電企業相比，新能源發電在生產、運營、管理等方面呈現以下特點。

1.1 資源協同調控

受地理、氣候、光照等因素影響，新能源場站普遍存在于偏遠地區且分布廣泛［3］，場站數量較大且逐漸增加。此外，由于新能源出力存在較大不確定性、電能質量無法保障［4］，難以穩定供應、需要協同調控。

1.2 規模化運營

新能源資源較為分散，新能源企業的發電項目大多存在于多個地區，常采用區域化建設、規模化運營的方式開展企業生產及管理。

1.3 一體化管控

隨著新能源發電企業發展，傳統信息技術無法滿足企業發展需求，亟需數字技術賦能業務，組織高效運轉、資源靈活配置，通過提升全過程管控能力提高企業競爭力。

2 區域新能源管控一體化平臺

2.1 設計原則

從傳統業務模式向數字化模式轉型的區域新能源管控一體化平臺，圍繞“數字賦能、生產提質、基層減負”的總體要求，遵循“繼承發展、循序漸進、支撐創新”的總體原則進行設計，具體如下。

(1）可持續性。總體架構與新能源企業長期業務發展保持同步，保證原有業務能力持續發揮作用、新業務能力同步擴展。

(2）先進性與高可用。借鑒互聯網行業經驗、按照信息系統建設要求，基于云平臺分布式架構進行系統搭建。同時進行高可用性設計，保證平臺對生產經營及運營管理的不間斷服務，保證終端用戶體驗流暢可靠。

(3）安全性與可靠性。區域新能源管控一體化平臺從身份認證、安全審計、數據加密等建立安全加固策略，同時采用數據備份、容錯等手段，切實保障系統安全與可靠。

2.2 總體架構

區域新能源管控一體化平臺基于云平臺進行部署，總體架構由感知接入層、基礎設施層、平臺支撐層、業務服務層和界面展示層5層構成，具備安全防護、運維保障等功能，總體架構如圖1所示。

圖1 區域新能源管控一體化平臺總體架構

界面展示層：通過統一門戶構建全景視圖和全員操作臺，支撐集團公司、發電企業、監管部門進行生產、運營和監管，實現智能管理、高效生產、安全管控。

業務服務層：主要進行具體業務處理，為區域新能源管控一體化平臺提供全景監控、生產管理、設備管理、物資管控、技術監督、安全管理等功能。

平臺支撐層：主要通過平臺基礎服務支撐上層業務構建，為區域新能源管控一體化平臺提供公共服務、數據庫服務、中間件服務、人工智能服務、大數據服務等。

基礎設施層：主要包括計算資源、存儲資源、網絡資源、負載均衡資源等，采用統一的云平臺提供服務。

感知接入層：主要為平臺提供發電設備、邊緣裝置以及智能巡視等接入功能。

安全防護：主要從身份認證、登錄授權、安全審計、數據加密等多個方面確保系統安全。

運維保障：主要通過運行監控、全鏈路監測、數據備份、容錯等手段保障系統平穩運行。

2.3 部署架構

基于微服務架構開發的區域新能源管控一體化平臺具有靈活的部署方式，可有效支撐集中式部署和分散式部署，也支持混合型部署。具體部署架構如圖2所示，平臺分為總部和分部兩級部署，通過VPN專用網絡以及網絡專線等方式實現兩級互聯互通。總部側，基于云平臺實現計算資源、存儲資源、網絡資源匯聚，可彈性實現系統性能擴展，支撐區域新能源管控一體化平臺系統應用；分部側，實時采集控制系統的生產數據并傳送至數據庫，通過VPN網絡、防火墻、網閘等安全裝置實現正向隔離，確保控制系統的獨立性、安全性。

圖2 區域新能源管控一體化平臺部署架構

2.4 應用架構

區域新能源管控一體化平臺應用架構主要包括全景監控、生產管理、設備管理、物資管控、技術監督、安全管理6大功能模塊，具體應用架構如圖3所示。

圖3 區域新能源管控一體化平臺應用架構

2.4.1 全景監控

構建新能源發電企業全景視圖，根據員工角色權限展示企業生產經營指標、監測預警數據、運營風險預警等指標數據。在功能設計方面，按照“宏觀視角、微觀視角、全景可視”3個視角開展全景監控功能設計。

宏觀視角：利用GIS地圖、可視化圖表等展示方式，為新能源發電企業管理人員展示發電全景數據信息，輔助管理人員進行生產經營決策，支撐生產全局管控的應用需求。

微觀視角：基于物聯網、數字孿生、大數據等技術實現對運行設備的實時監控，包括設備運行數據、狀態數據、負荷數據、修試記錄、預警信息等，快速檢索設備，自動在可視模型定位關鍵數據。

全景可視：通過監測數據、設備工況(報警預警）、視頻總覽，實現對光伏區、風場、升壓站等地方的監控，同時監控發電站內的安消防系統，支持數據匯聚、清洗、轉換等，實現全景三維模型展示。

在高中物理知識的學習中，我們應重視基礎概念、定理的理解和掌握，結合物理知識之間的關聯性，逐漸形成完善的物理知識框架，為自己物理綜合能力的提升打下堅實的基礎.同時，我們要養成自主思考和探究的習慣，進一步加深自己對各種物理現象的認知，善于對物理習題進行總結，從題型、考查內容等多個角度進行分析，促進自己解題能力的提升，在解題的過程中，要思路清晰、步驟嚴謹、正確率高，提高自己解題質量，以達到提高自己物理成績的目的.

2.4.2 生產管理

規劃生產管理功能，主要包括計劃管理、缺陷管理、巡檢管理、兩票管理、運行管理和班組管理等，實現生產過程的綜合管控，提升員工管理和作業管理的數字化水平。通過建立涵蓋生產計劃、工作管理、生產控制的全過程管理模式，合理規劃、組織生產過程，有效利用生產資源，降低故障發生率，并合理延長設備壽命，經濟合理地進行生產活動。

2.4.3 設備管理

規劃設備管理功能，深化現代化裝備設施應用，確保作業過程標準化，提升設備利用效率，規劃新能源場站設備管理功能，實現對設備的實時在線管控。設備管理主要包括對電力安全工器具及備品備件統一管理、運行主設備及備品備件統計和輔助設備統一管理，并支持從設備整體應用、發電產量收益、運作效率、故障壽命評估及健康管控等方面對設備應用情況進行評估。

2.4.4 物資管控

規劃物資管控功能，圍繞新能源企業生產過程中的物資需求進行設計，主要包括需求計劃、采購管理、收料管理、領料管理等功能，滿足企業生產需求。

2.4.5 作業管理

2.4.6 安全管理

規劃安全管理功能，實現對各類生產事故的調查分析、記錄核查、臺賬建檔等功能，并支撐向相關人員發送安全管控計劃以進行現場作業安全管控，提升員工作業安全管理水平。此外，支持擬定安全技術措施、反事故措施以及安全管控規程，并通過線上線下等方式開展安全規程的教育培訓，預防安全事故發生。

3 應用成效

基于云平臺、分布式微服務架構建設區域新能源管控一體化平臺，并在新能源發電企業及其下屬子公司進行部署上線和試點應用，平臺總體運營平穩、應用成效顯著。

(1）在企業生產方面，實現了生產過程的規范化、標準化、可視化。通過對生產過程的實時監控，可有效監控新能源發電與并網情況、設備運行情況，并預防生產事故發生，提高了新能源發電企業數字化水平。

(2）在企業運營方面，實現全業務一平臺集中辦理，解決基層員工日常作業時系統頻繁切換、信息多次錄入等問題，降低員工工作時長、提高工作質效，減少人員投入成本，降低企業運營成本。

(3）在企業管理方面，通過全景視圖和可視化展示，管理人員能夠及時掌握運營情況。通過現代化裝備應用，提升對發電設備、備品備件的精益化管理水平，提高了公司運營效率和管控水平。

4 結語

本文以數字賦能為核心，將物聯網、大數據、云計算等數字技術運用于新能源企業的全過程一體化管控，提出了區域新能源管控一體化平臺解決方案，有力地支撐了新能源發電企業生產、運營、管理方式的轉變，為新能源發電企業數字化轉型提供參考，助力新能源行業數字化轉型發展。