互联网+智能电站集中监控平台
时任广西水利电业集团发电总公司副总经理 俸展德
《互联网+智能电站集中监控平台》用于西林集控中心
广西百色市驮娘江流域弄南水电站智能化改造前后
互联网+智能电站管控一体化平台
“互联网+”智能水电站改变了电站值班人员的工作条件和生活环境
甘肃博瑞电业科技有限责任公司成果荣誉
广西农投新能源集团数字化智能化建设技术方案讨论
甘肃博瑞电业科技有限责任公司技术人员在现场精心调试
现代智慧能源监控平台
注:除企业供图外均由蘅臻摄影
■ 蘅 臻
随着国家 “双碳”目标的推进,对能源电力行业将产生深远的影响,电力生产、传输及使用过程中的碳排放直接影响全社会 “双碳”目标的实现。据统计,2020年我国电力行业占能源行业二氧化碳排放总量的42.5%左右,其中电力供给端占比32%,消费终端占比10%。推动实现 “双碳”目标,要加快推进电力行业低碳转型,建设新型电力系统则是其中关键,其有效运行需要依靠智能化的手段。因此,电力系统数字化智能化是构建新型电力系统的必由之路。
电力供给侧数字化智能化发展初见曙光
国家能源局今年3月提出 “需求牵引、数字赋能、协同高效、融合创新” 的四项基本原则。6月再次提出要加强电力供应支撑体系、新能源开发利用体系、储能规模化布局应用体系、电力系统智慧化运行体系建设。这为我国以风、光、水、煤、油、核、生物质发电等能源供给侧发展提出了新课题和新要求。
广西百色市驮娘江流域的威后等12座梯级水电站,采用甘肃博瑞电业科技有限责任公司研发的 “互联网+智能水电站监控系统”“互联网+智能电站集中监控平台”和 “互联网+智能电站管控一体化平台”为电力行业从供给侧实现 “双碳”目标奠定了基础,为实现能源供给侧数字化智能化协同融合发展开辟了先河。
驮娘江系西江干流黔江段支流郁江的源头河,流经云南省广南县、富宁县和广西壮族自治区西林县、田林县,全长180公里,年平均径流量40.9亿立方米。据时任广西水利电业集团发电总公司副总经理、集团下属广西桂水电力股份有限公司西林、田林两县发电分公司总经理俸展德介绍,从2003年开始,在100多公里的驮娘江流域相继新建成功了一座大二型水库和两座中型水库、18座水电站和一座220千伏送出变电站。其中属于自治区直属国有企业广西农村投资集团(原广西水利电业集团)管辖的新电站16座、老旧电站2座。过去,由于受资金投入等多方面影响,驮娘江流域电站当年存在类似突出问题,主要体现在设备配置标准不高、机组未能完全实现计算机监控、调度中心配置的水调和电调设备联调联试失败后再也无法投入正常使用,自动化程度达不到安全、可靠、经济、高效的行业要求,只能采用最原始的打电话收集信息。无法收集到及时准确的天气、水文和各个梯级电站的运行实时参数进行比对分析、判断,无法形成及时有效准确的实施指令,使企业连年亏损,亏损最大的一年高达1.2亿元。为了尽快解决水电站安全性、可靠性、效率性、经济性问题,“2014年底我向广西壮族自治区农投集团分管领导提出了要对所属170多座水电站进行无人值班 (少人值守)智能化改造的设想,但由于信息不对称均未找到合适目标。直到甘肃博瑞公司的创始人、董事长史堂元的出现,了解到该公司在水电站数字化智能化方面潜心钻研了30多年并将研究成果用于了实践,让我们终于看到了曙光。”
俸展德说,2017年广西农投新能源集团有限公司(原广西水利电业集团发电总公司)明确了大力推动水电站智能化改造目标。目前已完成了50多座水电站智能化改造工作,而最具代表性的成功案例就是甘肃博瑞电业科技有限责任公司研发的 “互联网+智能水电站监控系统”“互联网+智能电站集中监控平台”和 “互联网+智能电站管控一体化平台”在广西百色市驮娘江流域梯级水电站群智能化改造的实际应用。通过改造成功将电力调度自动化系统、水库调度自动化系统、集中监控系统等融合在一个监控平台上。这一突破,为新型电力系统智慧化运行体系建设提供了切实可行的解决方案。
互联网+智能水电站监控系统实现两个目标
据了解,广西百色市驮娘江流域上的威后等12座梯级水电站,总装机容量170MW,送出线路全长93.3公里,通过1条110千伏和35千伏线路送到220千伏那雄变电站接入南方电网。110千伏线路覆盖区域属于特殊电网。这12座梯级水电站,即便在极短的时间内进行孤网运行,也会对电网带来极大安全隐患。因此,电站自动化、调度自动化、保护装置等自动控制设备在确保电网安全运行中起着非常重要的作用。
据广西农投新能源集团有限公司西林片区集控中心主任吴祖城介绍,2019年开始,将原建设在西林县用于电力调度和水库调度的 “调度中心”改建为 《互联网+智能电站集中监控平台》,将电力调度自动化系统、水库调度自动化系统、电站集中监控系统、工业电视远程监视系统、调度及应急指挥系统等多系统融合在一个平台上,对驮娘江流域上的12座水电站实行了 “互联网+智能水电站监控系统”的智能化改造,从而实现了 “远程智能监控、实时数字网络、电站无人值班”的水电站运营管理模式。到2022年6月底工程全部完成,在国内率先建成了 “互联网+”智能水电站和智能流域。实现了 “充分利用物联网、云计算和大数据等技术,研发和建立数字流域和数字水电,促进智能水电站、智能电网、智能能源网友好互动。围绕能源互联网开展技术创新,探索互联网+智能水电站和智能流域,在重点领域开展建设试点”的国家战略目标。同时,实现了中小型水电站数字化智能化的转型升级。
据弄南水电站站长韦俊介绍:“驮娘江流域最早于2019年智能化改造完成的弄南水电站,从2020年1月开始按无人值班 (少人值守)模式运营,运行值班人员由原来的14人减少到现在的4人,至今已安全稳定运行一千多天”。他说:通过近三年的成功运行,实现了人员、生产成本大幅下降,员工工作条件和生活环境越来越好,安全生产系数明显提升,设备设施的事故、故障率越来越低。电站达到了生产安全、运行可靠、经济高效、友好互动,这为发电企业从降低成本推进绿色环保发展起到了不可估量的作用。
2022年6月底,驮娘江流域上的12座水电站同时接入了建设在广西南宁·中关村的 “互联网+智能电站管控一体化平台”作为广西农投新能源集团有限公司12个片区集控中心的后备平台,实现了具有基于一体化平台的经济运行、在线分析评估决策支持、安全防护多系统联动等功能的智能水电监控平台。这不仅解决了水力发电企业运营难题,还实现了以经济效益提高与互联网技术深度融合的目标。这在国内同等规模的水电站是一次技术突破和体制机制创新。
互联网+智能水电站监控系统改变三种现状
水力发电厂作为我国第二大常规能源,在我国电力系统格局中占有及其重要的地位,不仅承担着基本的电力供应,同时又担负着整个电力系统的调峰、调频、调相以及事故备用等重要任务,其数字化智能化对保证电能质量和电网的安全稳定运行尤为重要。甘肃博瑞电业科技有限责任公司董事长史堂元表示,新型电力系统的安全和涉及的调峰、调频、调相以及事故应急处理等成为全系统面临的最大问题。为此,经过30多年在其数字化智能化方面的不懈努力和创新,特别是在有了互联网的当下,可以有效地解决这一困扰多年的行业难题。
一是改变了电站监控系统由 “自动化”向 “智能化”转变。以电站设备数字化、信息共享网络化、数据应用智能化为基础,以信息数字化、通信网络化、集成标准化、运管一体化、业务互动化、运行最优化、决策智能化为特征,将互联网、大数据、人工智能和水电厂等实体经济深度融合,实施水电站实时闭环智能监控、流域水电站集中监控、区域水电站管控一体化平台建设,合理解决了现有同类系统在实际应用中存在的通信协议不一致、系统结构复杂、安全生产风险大等问题,实现了 “无人值班”水电站的智能控制。从本质上解决了电站安全运行、效益提升、环境和谐。
二是改变了行业的运营管理模式。基于云计算、大数据、人工智能、数字孪生、5G、物联网、区块链、边缘计算等先进技术,建设在南宁.中关村创新示范基地的 《互联网+智能电站管控一体化平台》,为电站的智慧化运维和管理打造了统一的数据共享、集中管控与协同互动的大数据平台。从而推动智慧电网、智能电厂、智慧储能等智能场景的同步协同,提高远程集控、智能运维、智能诊断等水平,强化能源资产资源规划、建设和运营全周期运营管控能力,从而改变了行业运营管理模式,提升企业经济效益。
三是改变了电站值班人员的工作条件和生活环境。水力发电是技术密集型企业,需要值班人员24小时轮值。但水电站一般都处在边远的深山沟壑中,地理位置偏远,交通不便,而且由于工作现场噪音大,远离家庭,生活单调枯燥等,很难聘到具有较高水平的技术人员。近年来,水电站值班人员的老龄化现象逐步显现,技术骨干流失严重,传统运营方式难以为继,这是水力发电企业面临的最大困难。
甘肃博瑞电业科技有限责任公司董事长史堂元是多年从事电力科学研究的高级工程师,他深知这一点,他带领着团队针对水电站具体特点,按 “远程智能监控、实时数字网络、电站无人值班”的运营管理模式研发的信息化智能电站监控系统,就是以机器换人,实现无人化、少人化作业,完成 “无人值班”水电站的智能控制,使电站达到 “远程集中监控、电站无人值班”的集约化生产、运维、管理,从而改变了行业运营管理模式,提升了企业经济效益。通过在广西百色市驮娘江流域的威后等12座梯级水电站实施后,接入由原 “调度中心”改建的 《互联网+智能电站集中监控平台》(集控中心),不仅减少了运行值班人数和成本,还将三分之二原来在电站值班的运营人员通过培训,转岗为检修维护人员和新兴电力产业职工,这不仅改变职工工作条件和生活环境,确保他们的身心健康,同时还拓展了企业的经营范围,增加了经济效益,确保了国有资产保值增值。
甘肃博瑞电业科技有限责任公司经过多年研发和不懈努力,率先实现了中小型水电站数字化智能化的转型升级。在广西农投新能源集团开发建设 ‘互联网+智能水电站和智能流域’的工程项目中,为新型电力系统智慧化运行体系建设创造了坚实的基础。这也是我国水电厂的自动控制系统迈向工业4.0时代的成功范例。这些关键技术已连续获得2017年度、2018年度中国工业首台 (套)重大技术装备示范项目;被工业和信息化部列为2019-2020年度物联网关键技术与平台创新类、集成创新与融合应用类示范项目;被 “中国好技术”专家委员会授予 “中国好技术”称号;“互联网+智能电站管控一体化平台”评为 “数字广西建设标杆引领重点示范项目”。
无人值班是水电厂值班方式改革和发展的更高阶段。它对水电厂的设备状态、自动化水平,人员素质和管理水平都提出了更高要求,它是水电厂一流的设备、一流的人才、一流的管理重要标志,必将进一步促进发电企业的全面提升和发展。 《互联网+智能水电站监控系统》《互联网+智能电站集中监控平台》和 《互联网+智能电站管控一体化平台》的实施投运,可以把发电企业打造成资产优良、管理科学、技术先进、综合实力强、具备现代企业制度的新型能源企业。
为适应新型电力系统建设,确保快捷优质的售后服务,甘肃博瑞电业科技有限责任公司整合优势资源成立了广西现代智慧能源技术有限公司,目标是:推动智慧电网、智能电厂、智慧储能等智能现场,提高远程集控、智能运维、智能诊断等水平,创建新型电力系统智慧化运行体系。