在全球積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化的大背景下,新能源行業(yè)蓬勃發(fā)展。與此同時(shí),智慧系統(tǒng)憑借先進(jìn)的信息技術(shù)與新能源產(chǎn)業(yè)深度融合,正重塑著新能源的生產(chǎn)、傳輸、分配與消費(fèi)模式,成為推動(dòng)新能源行業(yè)高效、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵力量。?
一、新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀?
(一)發(fā)電環(huán)節(jié)的智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化?
- 精準(zhǔn)的功率預(yù)測(cè):在新能源發(fā)電中,太陽(yáng)能、風(fēng)能等能源具有間歇性和波動(dòng)性,給發(fā)電穩(wěn)定性帶來(lái)挑戰(zhàn)。智慧系統(tǒng)借助大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)算法,對(duì)氣象數(shù)據(jù)(如光照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等)、地理信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電功率的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。例如,國(guó)能日新通過(guò) AI + 功率預(yù)測(cè)技術(shù)和 AI + 極端天氣預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù),結(jié)合多維預(yù)測(cè)大模型,對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行優(yōu)化、智能清洗氣象大數(shù)據(jù),從而顯著提高新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。這有助于電力調(diào)度部門提前做好電力平衡規(guī)劃,合理安排發(fā)電計(jì)劃,提升新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的消納能力,保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。?
- 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與智能運(yùn)維:利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在新能源發(fā)電設(shè)備(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏板等)上部署大量傳感器,實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行參數(shù),如溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、電流、電壓等。智慧系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在故障隱患,實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警。以國(guó)家電投五凌電力為例,其在智慧場(chǎng)站建設(shè)中,運(yùn)用智能視頻監(jiān)控與圖像識(shí)別技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能聯(lián)動(dòng),提高設(shè)備缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率;自主研發(fā)的新能源智能運(yùn)維系統(tǒng),具備全景監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警、專家分析等功能,可提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)齒輪箱失效、變槳軸承斷齒等各類設(shè)備缺陷。通過(guò)智慧運(yùn)維,不僅能大幅減少設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間,提高發(fā)電設(shè)備的可靠性和可用率,還能降低運(yùn)維成本,像五凌電力湘中區(qū)域通過(guò)智慧化改造,兆瓦用工降幅約 38%,每年節(jié)約人工成本約 800 萬(wàn)元 。?
(二)電網(wǎng)環(huán)節(jié)的智慧調(diào)度與協(xié)同?
- 源網(wǎng)荷儲(chǔ)柔性互動(dòng):隨著新能源大規(guī)模接入電網(wǎng),傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨著潮流分布改變、電壓波動(dòng)、頻率穩(wěn)定性下降等問(wèn)題。智慧系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)源(新能源發(fā)電)、網(wǎng)(電網(wǎng))、荷(電力負(fù)荷)、儲(chǔ)(儲(chǔ)能系統(tǒng))之間的信息互通與協(xié)同控制。國(guó)家電投的天樞一號(hào)智慧系統(tǒng)橫向貫通源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ),通過(guò) “大數(shù)據(jù) + 大模型” 創(chuàng)新技術(shù),實(shí)現(xiàn) “電熱冷氣多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)柔性互動(dòng)” 。在實(shí)際運(yùn)行中,當(dāng)新能源發(fā)電過(guò)剩時(shí),智慧系統(tǒng)可將多余電能儲(chǔ)存到儲(chǔ)能設(shè)備中,或者引導(dǎo)高耗能企業(yè)增加用電負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)電力的消納;當(dāng)新能源發(fā)電不足時(shí),儲(chǔ)能設(shè)備釋放電能,保障電力供應(yīng)穩(wěn)定,同時(shí)合理調(diào)配其他電源發(fā)電,維持電網(wǎng)功率平衡,提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力。?
- 虛擬電廠運(yùn)營(yíng):虛擬電廠并非傳統(tǒng)意義上的實(shí)體電廠,而是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng),將分布式電源、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等分散的能源資源聚合起來(lái),實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化調(diào)度的智慧能源管理模式。它利用智慧系統(tǒng)對(duì)聚合資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控,參與電力市場(chǎng)交易和電網(wǎng)輔助服務(wù)。比如,國(guó)能日新基于 AI 技術(shù)的虛擬電廠運(yùn)營(yíng),可高效聚合各類資源,協(xié)同控制調(diào)配不同資源參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)和需求側(cè)響應(yīng),優(yōu)化能源利用效率并促進(jìn)源荷互動(dòng) ,在提升電力系統(tǒng)靈活性和可靠性的同時(shí),為能源參與者創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。?
(三)用戶端的智能用能管理?
- 家庭與工商業(yè)智能用電:在家庭層面,智慧系統(tǒng)通過(guò)智能電表、智能插座、智能家居控制系統(tǒng)等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭用電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能控制。用戶可通過(guò)手機(jī) APP 等終端,遠(yuǎn)程控制家電設(shè)備的開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)用電功率,還能根據(jù)峰谷電價(jià)時(shí)段合理安排用電,降低用電成本。對(duì)于工商業(yè)用戶,智慧系統(tǒng)可對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等進(jìn)行能耗分析與優(yōu)化管理。例如,通過(guò)安裝能源管理系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗數(shù)據(jù),運(yùn)用智能算法找出能耗高的設(shè)備或環(huán)節(jié),并提出節(jié)能優(yōu)化方案,如調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)流程等,幫助企業(yè)提高能源利用效率,降低生產(chǎn)成本。?
- 園區(qū)綜合能源管理:在產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)等區(qū)域,智慧系統(tǒng)整合區(qū)域內(nèi)的多種能源資源(如電力、熱力、天然氣等),實(shí)現(xiàn)綜合能源的統(tǒng)一規(guī)劃、供應(yīng)與管理。以某大型園區(qū)為例,采用智慧能源管理平臺(tái)后,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與 AI 優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)年綜合能效提升 15%,碳排放減少 20% 。該平臺(tái)可根據(jù)園區(qū)內(nèi)不同用戶的用能需求和能源價(jià)格波動(dòng),優(yōu)化能源分配方案,優(yōu)先利用清潔能源,提高清潔能源在能源消費(fèi)中的占比,同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用,提升整體能源利用效率,打造綠色、低碳、高效的能源消費(fèi)模式。?
二、新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向?
(一)技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)系統(tǒng)升級(jí)?
- 人工智能與大數(shù)據(jù)的深度融合:未來(lái),人工智能技術(shù)將在新能源智慧系統(tǒng)中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。一方面,不斷優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法,使其能夠更精準(zhǔn)地處理海量、復(fù)雜的能源數(shù)據(jù),挖掘數(shù)據(jù)背后的潛在規(guī)律和價(jià)值。例如,進(jìn)一步提高新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)的精度,不僅能預(yù)測(cè)短期功率,還能實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)期、更細(xì)致的功率變化預(yù)測(cè),為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行提供更可靠依據(jù)。另一方面,利用人工智能進(jìn)行能源系統(tǒng)的智能決策與優(yōu)化控制,通過(guò)構(gòu)建能源系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型,模擬不同工況下系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),提前制定最優(yōu)的運(yùn)行策略,實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)控,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。?
- 區(qū)塊鏈技術(shù)保障能源交易安全與透明:隨著能源市場(chǎng)的不斷開(kāi)放和能源交易的日益頻繁,區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其去中心化、不可篡改、可追溯等特性,將在新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在能源交易領(lǐng)域,區(qū)塊鏈可構(gòu)建可信的能源交易平臺(tái),實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)全過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄與追溯,保障交易雙方的權(quán)益,提高交易的透明度和可信度。例如,在綠電交易中,利用區(qū)塊鏈技術(shù)準(zhǔn)確記錄綠色電力的生產(chǎn)來(lái)源、電量、交易過(guò)程等信息,確保綠電的真實(shí)性和唯一性,促進(jìn)綠色能源的市場(chǎng)化交易和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí),區(qū)塊鏈還可應(yīng)用于能源數(shù)據(jù)共享,打破不同能源企業(yè)、部門之間的數(shù)據(jù)壁壘,實(shí)現(xiàn)安全、高效的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同合作 。?
(二)拓展應(yīng)用場(chǎng)景,促進(jìn)跨界融合?
- 能源與交通的融合 ——V2G 技術(shù)發(fā)展:電動(dòng)汽車作為新能源的重要應(yīng)用領(lǐng)域,與能源行業(yè)的融合將愈發(fā)緊密。車輛到電網(wǎng)(V2G)技術(shù)將成為未來(lái)智慧能源系統(tǒng)的重要應(yīng)用方向。通過(guò) V2G 技術(shù),電動(dòng)汽車在充電的同時(shí),可在電網(wǎng)需要時(shí)將儲(chǔ)存的電能反向輸送給電網(wǎng),充當(dāng)移動(dòng)儲(chǔ)能單元。這不僅能緩解電網(wǎng)在用電高峰時(shí)期的供電壓力,提高電網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性,還能為電動(dòng)汽車用戶帶來(lái)額外收益。未來(lái),隨著電動(dòng)汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)和 V2G 技術(shù)的不斷成熟,新能源智慧系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充放電行為的智能管理與調(diào)度,優(yōu)化能源在交通和電力兩大領(lǐng)域的配置,推動(dòng)能源與交通產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展 。?
- 能源與建筑的深度融合:在建筑領(lǐng)域,智慧系統(tǒng)將進(jìn)一步推動(dòng)新能源與建筑的一體化發(fā)展。一方面,大力發(fā)展太陽(yáng)能光伏建筑一體化(BIPV)技術(shù),將太陽(yáng)能光伏板作為建筑材料的一部分,融入建筑物的屋頂、墻面等結(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)建筑物的自發(fā)電,減少對(duì)外部電網(wǎng)的依賴。同時(shí),利用智慧系統(tǒng)對(duì)建筑內(nèi)的照明、空調(diào)、通風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行智能控制,根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境變化和人員活動(dòng)情況,自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)建筑能耗的精準(zhǔn)管理與優(yōu)化。另一方面,探索地?zé)崮茉诮ㄖ┡?、制冷中的?yīng)用,結(jié)合智慧能源管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿母咝Ю煤徒ㄖ茉吹木C合平衡,打造綠色、智能、舒適的建筑環(huán)境 。?
(三)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài),實(shí)現(xiàn)全球能源協(xié)同?
- 能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè):未來(lái)新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)將朝著構(gòu)建大規(guī)模、多層次的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)方向發(fā)展。該平臺(tái)將整合全球范圍內(nèi)的能源資源、能源生產(chǎn)與消費(fèi)主體、能源技術(shù)與服務(wù)等要素,實(shí)現(xiàn)能源信息的全面共享與互聯(lián)互通。通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),不同國(guó)家和地區(qū)的能源企業(yè)可以開(kāi)展跨國(guó)能源交易、技術(shù)合作與項(xiàng)目投資,優(yōu)化全球能源資源配置,提高能源利用效率,共同應(yīng)對(duì)全球能源挑戰(zhàn)。例如,一些國(guó)家正在探索建設(shè)跨區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目,將太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源資源豐富地區(qū)的電能輸送到能源需求旺盛的地區(qū),實(shí)現(xiàn)能源的跨區(qū)域優(yōu)化配置 。?
- 國(guó)際合作與標(biāo)準(zhǔn)制定:為推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展,國(guó)際間的合作與標(biāo)準(zhǔn)制定至關(guān)重要。各國(guó)需要加強(qiáng)在新能源技術(shù)研發(fā)、智慧系統(tǒng)建設(shè)、能源政策法規(guī)等方面的交流與合作,共同制定統(tǒng)一的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范和市場(chǎng)規(guī)則。這有助于打破國(guó)際能源合作的技術(shù)壁壘和制度障礙,促進(jìn)新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的互認(rèn)、互通與協(xié)同發(fā)展,推動(dòng)全球能源向清潔、低碳、可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型 。?
新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)已在發(fā)電、電網(wǎng)、用戶端等多個(gè)環(huán)節(jié)展現(xiàn)出顯著應(yīng)用成效,為新能源行業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。展望未來(lái),隨著技術(shù)創(chuàng)新不斷深入、應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)拓展以及全球能源協(xié)同趨勢(shì)加強(qiáng),新能源行業(yè)智慧系統(tǒng)將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間,在實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中發(fā)揮不可替代的關(guān)鍵作用。