南瑞集团自主研发的碳管理系统通过认证
优秀解决方案2022-09-13
9月27日，在国网安徽省电力有限公司营销服务中心，南瑞集团有限公司员工与国网安徽电力员工讨论如何进一步完善新型电力负荷管理系统主站功能，提升现场负荷管理装置运维水平。今夏，新型电力负荷管理系统作为科学调节负荷的重要抓手，为安徽、新疆、福建、河北等地电网应对高温考验提供了技术支撑。
小水电顶峰优化调度系统项目团队开展联合开发调试。 余笑 摄
能源电力保供是一项长期又艰巨的任务。南瑞集团作为国家电网有限公司科研产业单位，发挥科技保供优势，围绕负荷管理、需求响应、优化调度等方面开展关键技术攻关，将科技创新这一关键变量转化为电力保供的坚强支撑。
新型电力负荷管理系统支撑负荷精准控制
9月28日，国网安徽电力负荷管理中心主站操作员登录新型电力负荷管理系统，一键提取了合肥地区客户历史用电数据。通过摸排客户用电数据，国网安徽电力可根据客户实际负荷调节能力，为客户制订更有效的负荷调节方案，助力客户提高能源综合利用率。
新型电力负荷管理系统是实现电力供需互动、服务能耗总量和强度“双控”的重要技术手段。电网企业利用该系统可开展电力负荷全量监测和精准控制，实现电力负荷资源统一管理、统一调控、统一服务，为维护供用电秩序、守住民生用电底线提供支撑。
传统的电力负荷管理模式是通过在电网企业建设电力负荷管理系统主站，在客户侧安装电力负荷管理终端开展负荷监控，负荷管理精细化、智能化程度不足。南瑞集团基于多年智能用电技术积累和技术预研，于2021年10月启动研发新型电力负荷管理系统。该公司研发新型智慧能源单元、智能无线控制断路器、基于负荷特性分析的智能量测监控单元等成套装备，实现常态化需求侧负荷互动和紧急状况下的负荷快速控制，支撑有序用电、需求响应、辅助服务、安全用电等业务。
在南瑞集团研发的新型电力负荷管理系统中，新型智慧能源单元是实现用户负荷监测、负荷管理、智能交互、用电安全管理的核心装置。针对用户现场设备类型多、通信组网复杂、安装条件各异等实际情况，研发人员采用硬件模组化、软件APP化思路进行设计。该装置支持按需组合配置模块类型和数量，定制配套软件，适用于电力需求侧管理下的工业用户用能智能遥控、商业楼宇智能遥调等业务场景。
以往的负荷管理系统控制回路布线工作量大，且有可能因线路虚接、老化等导致控制回路断开。南瑞集团研发的基于高速电力线载波(HPLC)通信的智能无线控制断路器解决了这些问题，支持遥控、遥测、遥信、数据冻结等功能，实现了用户用电数据分钟级采集和低压配电线路秒级控制。
今年6月，南瑞集团研发的新型电力负荷管理系统在国网安徽电力正式上线应用，开展用户中央空调、辅助用电、可调生产设备等可调负荷资源全接入、全监测、全管理和全方位服务，最大可控负荷占去年安徽电网最大用电负荷的6.32%，超过了国家发展改革委、国家能源局《关于推进新型电力负荷管理系统建设的通知》中要求的负荷控制能力达到本地区最大用电负荷5%的目标。
需求响应促进电力供需平衡
今年迎峰度夏期间，南瑞集团为国网河北省电力有限公司开发的“网上国网”需求响应产品累计注册用户数达6389户，晚峰响应能力最大达404万千瓦，相当于4座百万级火电机组的出力。
需求响应是促进电力供需平衡的措施之一。用户根据价格信号或激励机制，主动改变固有用电模式，减少或增加用电量。需求响应产品以分析用电数据、客户画像等方式，辅助需求响应精准施策，以市场化方式引导客户错峰避峰用电，挖掘需求侧负荷削减与灵活性调节潜力，保障电力供需平衡与电力系统安全稳定运行。
“网上国网”是国家电网有限公司的线上服务窗口，注册用户数超2亿，电力服务产品配套齐全。传统需求响应措施主要靠客户经理线下推广，或用户通过智慧能源服务平台等相关系统电脑端参与。依托“网上国网”开展需求响应，发挥“网上国网”电力服务生态体系优势，能更好地实现电网与用户的高频互动和精准触达。
南瑞集团为国网河北电力开发的需求响应产品是基于“网上国网”开发的专项应用程序，通过经济手段引导用户、负荷聚合商主动参与电网削峰填谷，推动企业错峰用电，优化发电厂运行模式，进一步提升电网运行效率和稳定性。
今年4月，南瑞集团选派产品经理和研发、测试等人员，投入业务需求分析和流程梳理工作，启动需求响应产品开发。“国网河北电力决定在5月初开展需求响应专项演练，这就意味着我们的产品要在4月底具备线上试运行条件。研发的时间不足3周。我们接到任务后，迅速选派骨干人员组建研发团队，20天内完成4轮产品研发迭代，终于在4月底完成了产品的初步交付。”该项目成员周于超介绍。
南瑞集团为国网河北电力研发的“网上国网”需求响应产品有服务注册、报量报价、出清公示、实时参与、账单推送等多项移动端业务功能，服务高压工商业用户、负荷聚合商及低压居民用户参与用电需求响应。
除了为国网河北电力开发“网上国网”需求响应产品，南瑞集团还为国网冀北、江苏、福建、安徽电力开发定制化的需求响应产品，目前这些产品都已上线应用。
优化调度挖掘小水电潜能
湖南省水电资源丰富，小水电站数量众多。以110千伏及以下电压并网的小水电站有3400多座，总装机容量766万千瓦。这些小水电站大多地处偏远、通信条件差、缺少自动化系统，存在分散性、间歇性和难预测的发电特性，调度人员无法快速、全面、真实掌控各小水电站机组运行状态。为深入挖掘小水电顶峰潜能，在国网湖南省电力有限公司的组织下，2021年3月，南瑞集团成立项目团队，启动小水电顶峰优化调度系统开发工作。
项目启动后，项目团队用时约半年，全面摸排全省3400多座小水电站所在河流、相关水库特性水位、静态曲线等信息，以河流为主线，将复杂的空间地理关系抽象成流域拓扑关系，构建了湘江、资江、沅江、澧水四大流域的拓扑图，并制成地理信息系统(GIS)数字化地图，为优化调度提供了基础模型。
“我们从调度全口径采集系统和用电信息采集系统接入3400多座小水电站的相关数据。为了精准获取流域全要素水情数据，我们还从相关流域153座大中型水电站采集运行信息和水情、雨情信息，从水文局接入1800多个水情、雨情站点的采集数据，从气象局接入流域气象预报信息。”该项目现场负责人王峰介绍，为解决多数据源、海量数据给采集工作带来的难题，项目团队研发出新一代小水电统一采集和管理平台软件。作为小水电顶峰优化调度系统的采集子模块，新一代小水电统一采集和管理平台软件实现了采集数据的统一配置、接收和处理，以及数据的永久存储和高效读写。
项目团队利用大数据分析方法，分析采集到的各类数据，研究湖南各大流域水文、气象状况与发电情况之间的规律，预测小水电站未来三日发电量。项目团队还利用相似性机器学习方法，对日发电量进行过程分解，最终得到小水电站未来三日的发电能力预测曲线。
南瑞集团打造的小水电顶峰优化调度系统，汇集了电力、水情、雨情、气象等相关信息，为省调、地调以及县调之间搭建了统一的信息共享平台，实现跨地市河流流域数据共享，为流域统一调度提供支撑。
该系统在调度计算中考虑了包括流域中小水电站梯度分布参数、装机、库容、上级水流到达本级电站时间等参数信息，提供电量优化调度、顶峰最优调度在内的多种优化计算模型。在迎峰度夏(冬)期间，系统可根据实际工况编制小水电发电计划，使得用电高峰时段整体出力最大化，用电低谷时段减少出力并蓄力，从而实现小水电的优化调度，发挥顶峰保供作用。（卢媛迪 杨渺）
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