基于云计算和新型电力系统的营配融合现场辅助云平台_李星举.pdf

6东北电力技术NOTHEAST ELECTIC POWE TECHNOLOGY2023 年第 44 卷第 2 期基于云计算和新型电力系统的营配融合现场辅助云平台李星举，张婧楠，王杰，刘立博(国网鞍山供电公司，辽宁鞍山114002)摘要:从实施基层供电公司或供电所的营销、配电等专业融合入手，尝试运用云计算等新兴技术，探索支撑用户多元化用能需求的数字化解决方案，但尚处于起步阶段。从解决新型电力系统背景下的实际问题出发，定位影响营配数据源头的关键问题，设计一种云平台辅助方案，并进行一定范围内应用验证，为电网公司加快建设新型电力系统提供有益探索。关键词:新型电力系统;云计算;营配融合;专家系统;数据应用 中图分类号 TM73 文献标志码 A 文章编号 10047913(2023)02000605Site Auxiliary Cloud Platform for Fusion of Distribution Operating andMarketing Based on Cloud Computing and New Power SystemLI Xingju，ZHANG Jingnan，WANG Jie，LIU Libo(State Grid Anshan Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114002，China)Abstract:Starting with carrying out marketing，power distribution and other professional integration in basic power supply companiesor power supply stations，it tries to use cloud computing and other emerging technologies to explore digital solutions to support usersdiversified energy needs，but it is still in its start-up stage.Starting from solving the practical problems under the background of newpower system，the key problems affecting the source of operation and distribution data are located.A cloud platform auxiliary scheme isdesigned and verified within a certain scope，which provides beneficial exploration for power grid companies to accelerate the construc-tion of new power systemsKey words:new power system;cloud computing;fusion of distribution operating and marketing;expert system;data application国家电网有限公司(简称公司)提出要加快电网向新型电力系统升级，同时要落实“双碳”目标，发挥电力大数据支撑作用。全社会也对当前电网能够对接工业互联网、探索 5G 和变电站的多站融合、完成 30 万充电桩的接入、适应柔性调节等提出需求，尤其是仅能实现单向输送电能、消纳清洁能源困难、自动化程度较低的配电网，升级改造任务日益迫切。纵观基于云计算、人工智能、区块链、增强现实等新兴技术的互联网公司发展经验，重视数据及数据技术，对原有产业进行数据化、网络化、智能化转型是一种可迁移、可复制的可靠路径。新型电力系统建立在智能电网、能源互联网等众多新型网架基础上，各个业务口径已经基本实现在线化、数据化、智能化。然而，尽管新技术应用不断发展，以新能源为基本供能来源的新型电力系统需要同时在稳步推进的同时，注意基层业务的转化与升级。基层供电公司或供电所主要业务是营销和配电两大领域，同时也是电网数据的重要接入口，现在推广综合能源服务、衔接 5G 基站等新基建项目、受理用户电动汽车或电供暖等需求中存在获取数据既多且杂、数据贯通性不足、多平台融合性不够等问题，需要探索建立适应新型电力系统的基于云计算等高容量、低功耗、可迁移技术特征的营配融合业务平台解决方案，并付诸实践。在新型电力系统认识方面，欧阳昌裕1 从国家能源新战略内涵、能源绿色低碳发展、清洁低碳体系构建、电力发展大势、形态特征 5 个维度入手，探究新型电力系统建设路径和挑战，得出未来发电侧、电网侧、用户侧的生态图景;朱征等2 从新型配电网同步相量算法和新研制的新型配电网同步2023 年第 44 卷第 2 期李星举，等:基于云计算和新型电力系统的的营配融合现场辅助云平台7相量装置设计出发，搭建了高精度同步相量测试平台，并基于该平台设计了符合配电网环境特征的多场景测试方案，并对算法在标准场景及配电网实际测量环境下的性能进行全面测试，验证了所设计算法的高精度和快响应特性。在新能源供给侧方面，魏凯等3 结合新能源接入电网后的实际运行数据研究，提出交直流混合配电网技术方案，并以电网恢复技术作为关键项目，对关键技术特征进行验证;郑建平等4 在基于柔性直流配电网的城市互联网设计中，提出柔性直流配电网示范工程的设计及分析，并成功在世界容量最大、电压等级最多的珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程中投入运行。在数据应用方面，颜融5 依托人工智能、云计算等新技术，提出暂态稳定快速批量评估算法框架，使加快专家系统和用户侧综合能源服务具备了理论支撑;伍也凡6 等以源网荷储同步优化、智能控制为目标，将规划设计作为加强数据应用的突破口，有效利用分布式电源、鲁棒优化、多目标规划等技术，将数据挖掘与应用作为新型电力系统的重要支撑，综合提升配电网可靠性。从当前的研究成果可知，新型电力系统建设与传统电网具备显著差异，一个明显特征就是能源供给侧更加分散，电力系统调控模式更加复杂，配电网从供售电末端向电源供给侧和消费侧双重职能身份转变，常规的配电春秋季检修运维、现场表计核抄与线损计算、抢修工单与用户回访等任务随之发生深刻变化。当前，在工程实践中，电网公司等能源行业往往依靠外部互联网或数据技术公司代理进行平台设计和运维，具体运营经验和数据模型存在大量空白。尽管可以节约部分用工成本，但也为未来面向用户侧、即未来的潜在供能侧深化改革埋下隐患。数据表明，越来越多的用户需要足够的数据分析产品和综合能源建议进行对应的新能源反送或市电接入操作，取得对应的差价获益，因而研发面向基层供电末端需求的综合业务云平台日益迫切。当前，能源互联网在配电网侧的应用越来越广，以智能负荷开关、电能表、考核表及各类传感器等设备在配电网使用中既多且杂，基层供电公司或供电所人员需要同时面对处理抢修任务、开展例行检修、解决用户投诉、推广业扩报装等多重任务。对此，本文针对新型电力系统建设预期场景，面向多样化用户需求和营配工作人员实际需要，设计一种经济合理、技术可行的现场辅助平台解决方案，并以在辽宁某地级市城区供电公司日常应用反馈数据为样本，验证其实际效果，为新型电力系统建设升级提供数据基础支撑和有益探索。1新型电力系统相关研究新型电力系统建设有赖于发电侧、电网侧、负荷侧的协调互动，加快电网感知能力、信息中台、泛在互联的特征建设，同时需要深刻认识到新能源接入后电源波动性大、负荷侧不确定性情况增加等，信息系统与电力系统的新一轮融合势在必行。公司今年上线的新能源云，标志着新能源为主体的新型电力系统建设进程将全面对接“碳达峰、碳中和”目标。新能源云逐渐向供给侧深化应用，需要足够多的基层数据和技术中台进行对接，这在技术标准、规则构建、产品设计、网架结构、服务云化等诸多方面提出新的要求和新的挑战。当前，服务用户的末端配电网面临着新能源接入带来的一定风险，如谐波污染、风电周期性波动、电动汽车集中充电或反馈电上网等未知性风险、继电保护装置设计和新能源适应性改造等大量问题亟待解决。同时，由于电网用户的身份由单纯的能源消费者向能源消费+供给者转变，这将带来末端配电网和服务模式的深刻变化。从国外的运行经验来看，美国在相关研究中走在技术前列，其通过建立大型用电企业与发电企业之间的中长期期货贸易市场，逐步解决了新能源上网电价压降、电网公司经营性利润、跨能源区电能交易及生产企业经营保障等各类问题。并建立电能现货交易，补齐了在非企业用户、普通用户和企业电能短期交易等方面的平台短板7，为构建新型电力系统模式做出一定贡献。但在美国大力发展风电核电光伏的得克萨斯州遭遇大风雪时出现了连续多日的大停电，发电企业无法兑现其在合同中规定的供能责任，给地区经济发展和居民生活带来巨大损失，这一事件需要认真反思和警惕，在加快建设新型电力系统中一定多积累经验和教训。新型电力系统的建设需要从中长期发展需要出发，集中解决发输变配用各个领域的问题，在保证实现单位 GDP 能耗降低和能耗总量双降的同时，综合利用人工智能(AI)、大数据、区块链、云计算等先进信息技术，保证“双碳”目标的最终实现。如果从当前的电力系统做一个假设推演，从电厂发电，经过电网，最终配送给用户的传统模式将变成类似互联网的双向贯通模式，这不仅需要在用户侧增加非侵入式电量采集装置、更丰富的配电网8东北电力技术2023 年第 44 卷第 2 期智能传感器、更全面的 GIS、BIM 信息贯通，更需要真正的电力系统重构和革新。新型电力系统的建设需要至少经历 2 个明显阶段:第 1 个阶段是以光伏、风电、水电等电能生产者为代表的新能源成为电源侧的主体，同时需要煤炭、燃油等化石能源作为重要调节手段的一个共存阶段，这个阶段需要政策、法律、技术、资金、人员、设备等各方参与和努力，尽快构建新型电力系统基本框架;第 2 个阶段是以大规模储能技术为支撑，多能互补、源荷互动、交直共生的能源模式，网架部分将依托坚强大电网，衍生泛在供用能一体化的微电网，真正实现电能随取随用、按量计费、智能高效、清洁友好的目标。目前，某些地区面临电量吃紧、有序用电的压力，社会舆论对于供电稳定、能效管理、精准控制、实时响应等需求空前关注，降低能耗、提升效率获得新一轮的广泛共识。从负荷需求角度看，第三产业的蓬勃发展，互联网经济极度依赖电力安全可靠供应，同时也呼唤电网企业能够快速精准地提供服务范围更广、指导意义更强的公共产品和信息服务，这对影响企业制定工时计划、公众安排好日常生活具有巨大的心理安抚作用。从清洁能源开发角度看，中国各类新能源储量超大，具备支撑经济发展、保障和改善民生的潜力;从运营管理角度看，有赖于 5G 等通信技术支持，用户侧与配电网设备间实现毫秒级控制成为可能8;从市场建设角度看，保安全、保供应、保兜底应该成为出发点，容量市场、碳排放交易、电能和调峰市场应该相互支持、联通共享;从商业模式角度看，需要基于新能源发电企业中长期补偿性收益，让企业在没有后顾之忧情况下，尽力压降成本、革新技术，为政策优化提供参考9。综合国内外相关研究结果及新型电力系统发展思路，可以得出以下结论:一方面，电网从骨干网架到末端配电箱、电能表都需要重新进行设计和改造，进而满足能源安全、节能环保、智能友好、安全可靠等社会需求，尽管在产学研等领域已经开始对新型电力系统进行研究，但主要集中于调度算法设计、工业园应用结果分析和未来电网情境展望等环节，一定程度上落后于实际需求;另一方面，由于政策法律、行业发展、技术进步、资金归集与电网、信息网的融合等都需要一定时间，当前急需从实际应用出发，提出技术可行、经济合理的建设方案，并进行相关结果验证。2面向用户需求的云计算平台设计2.1云平台所需覆盖主要领域探究云计算是当前解决能源行业等传统领域算力、算法的关键支撑性技术，已经广泛应用于电网调控、故障处理、专