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(lián)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(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和［1］。在氣候雄心峰會上，進(jìn)一步宣布：到2030年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億kW以上。雙碳目標(biāo)的提出對推動能源革命具有重大意義，將加速能源結(jié)構(gòu)清潔低碳、安全高效轉(zhuǎn)型，增強我國能源自主保障能力［2］。在生產(chǎn)側(cè)提升清潔能源占比，大力開發(fā)利用新能源將成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)。目前清潔能源發(fā)電以規(guī)?；?、跨越式發(fā)展，同時新能源管控數(shù)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(xiàn)，如何利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字技術(shù)，推動新能源發(fā)電數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

本文提出了基于云平臺構(gòu)建區(qū)域新能源管控一體化平臺解決方案，匯聚新能源發(fā)電場站海量、實時數(shù)據(jù)，以及設(shè)備運行、生產(chǎn)經(jīng)營、物資管控等數(shù)據(jù)資源，滿足新能源發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備、物資、安全、技術(shù)等一體化全過程管控需求，助力新能源發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)、運營、管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 新能源發(fā)電特點

與傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)相比，新能源發(fā)電在生產(chǎn)、運營、管理等方面呈現(xiàn)以下特點。

1.1 資源協(xié)同調(diào)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(yuǎn)地區(qū)且分布廣泛［3］，場站數(shù)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(zhì)量無法保障［4］，難以穩(wěn)定供應(yīng)、需要協(xié)同調(diào)控。

1.2 規(guī)?；\營

新能源資源較為分散，新能源企業(yè)的發(fā)電項目大多存在于多個地區(qū)，常采用區(qū)域化建設(shè)、規(guī)?；\營的方式開展企業(yè)生產(chǎn)及管理。

1.3 一體化管控

隨著新能源發(fā)電企業(yè)發(fā)展，傳統(tǒng)信息技術(shù)無法滿足企業(yè)發(fā)展需求，亟需數(shù)字技術(shù)賦能業(yè)務(wù)，組織高效運轉(zhuǎn)、資源靈活配置，通過提升全過程管控能力提高企業(yè)競爭力。

2 區(qū)域新能源管控一體化平臺

2.1 設(shè)計原則

從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式向數(shù)字化模式轉(zhuǎn)型的區(qū)域新能源管控一體化平臺，圍繞“數(shù)字賦能、生產(chǎn)提質(zhì)、基層減負(fù)”的總體要求，遵循“繼承發(fā)展、循序漸進(jìn)、支撐創(chuàng)新”的總體原則進(jìn)行設(shè)計，具體如下。

(1）可持續(xù)性?？傮w架構(gòu)與新能源企業(yè)長期業(yè)務(wù)發(fā)展保持同步，保證原有業(yè)務(wù)能力持續(xù)發(fā)揮作用、新業(yè)務(wù)能力同步擴(kuò)展。

(2）先進(jìn)性與高可用。借鑒互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)經(jīng)驗、按照信息系統(tǒng)建設(shè)要求，基于云平臺分布式架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)搭建。同時進(jìn)行高可用性設(shè)計，保證平臺對生產(chǎn)經(jīng)營及運營管理的不間斷服務(wù)，保證終端用戶體驗流暢可靠。

(3）安全性與可靠性。區(qū)域新能源管控一體化平臺從身份認(rèn)證、安全審計、數(shù)據(jù)加密等建立安全加固策略，同時采用數(shù)據(jù)備份、容錯等手段，切實保障系統(tǒng)安全與可靠。

2.2 總體架構(gòu)

區(qū)域新能源管控一體化平臺基于云平臺進(jìn)行部署，總體架構(gòu)由感知接入層、基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺支撐層、業(yè)務(wù)服務(wù)層和界面展示層5層構(gòu)成，具備安全防護(hù)、運維保障等功能，總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 區(qū)域新能源管控一體化平臺總體架構(gòu)

界面展示層：通過統(tǒng)一門戶構(gòu)建全景視圖和全員操作臺，支撐集團(tuán)公司、發(fā)電企業(yè)、監(jiān)管部門進(jìn)行生產(chǎn)、運營和監(jiān)管，實現(xiàn)智能管理、高效生產(chǎn)、安全管控。

業(yè)務(wù)服務(wù)層：主要進(jìn)行具體業(yè)務(wù)處理，為區(qū)域新能源管控一體化平臺提供全景監(jiān)控、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、物資管控、技術(shù)監(jiān)督、安全管理等功能。

平臺支撐層：主要通過平臺基礎(chǔ)服務(wù)支撐上層業(yè)務(wù)構(gòu)建，為區(qū)域新能源管控一體化平臺提供公共服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、中間件服務(wù)、人工智能服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)等。

基礎(chǔ)設(shè)施層：主要包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、負(fù)載均衡資源等，采用統(tǒng)一的云平臺提供服務(wù)。

感知接入層：主要為平臺提供發(fā)電設(shè)備、邊緣裝置以及智能巡視等接入功能。

安全防護(hù)：主要從身份認(rèn)證、登錄授權(quán)、安全審計、數(shù)據(jù)加密等多個方面確保系統(tǒng)安全。

運維保障：主要通過運行監(jiān)控、全鏈路監(jiān)測、數(shù)據(jù)備份、容錯等手段保障系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

2.3 部署架構(gòu)

基于微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)的區(qū)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(gòu)如圖2所示，平臺分為總部和分部兩級部署，通過VPN專用網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)專線等方式實現(xiàn)兩級互聯(lián)互通?？偛總?cè)，基于云平臺實現(xiàn)計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源匯聚，可彈性實現(xiàn)系統(tǒng)性能擴(kuò)展，支撐區(qū)域新能源管控一體化平臺系統(tǒng)應(yīng)用；分部側(cè)，實時采集控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并傳送至數(shù)據(jù)庫，通過VPN網(wǎng)絡(luò)、防火墻、網(wǎng)閘等安全裝置實現(xiàn)正向隔離，確保控制系統(tǒng)的獨立性、安全性。

圖2 區(qū)域新能源管控一體化平臺部署架構(gòu)

2.4 應(yīng)用架構(gòu)

區(qū)域新能源管控一體化平臺應(yīng)用架構(gòu)主要包括全景監(jiān)控、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、物資管控、技術(shù)監(jiān)督、安全管理6大功能模塊，具體應(yīng)用架構(gòu)如圖3所示。

圖3 區(qū)域新能源管控一體化平臺應(yīng)用架構(gòu)

2.4.1 全景監(jiān)控

構(gòu)建新能源發(fā)電企業(yè)全景視圖，根據(jù)員工角色權(quán)限展示企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)、監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)、運營風(fēng)險預(yù)警等指標(biāo)數(shù)據(jù)。在功能設(shè)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(jiān)控功能設(shè)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(fā)電企業(yè)管理人員展示發(fā)電全景數(shù)據(jù)信息，輔助管理人員進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營決策，支撐生產(chǎn)全局管控的應(yīng)用需求。

微觀視角：基于物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)對運行設(shè)備的實時監(jiān)控，包括設(shè)備運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、修試記錄、預(yù)警信息等，快速檢索設(shè)備，自動在可視模型定位關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

全景可視：通過監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備工況(報警預(yù)警）、視頻總覽，實現(xiàn)對光伏區(qū)、風(fēng)場、升壓站等地方的監(jiān)控，同時監(jiān)控發(fā)電站內(nèi)的安消防系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)匯聚、清洗、轉(zhuǎn)換等，實現(xiàn)全景三維模型展示。

在高中物理知識的學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)重視基礎(chǔ)概念、定理的理解和掌握，結(jié)合物理知識之間的關(guān)聯(lián)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(chǔ).同時，我們要養(yǎng)成自主思考和探究的習(xí)慣，進(jìn)一步加深自己對各種物理現(xiàn)象的認(rèn)知，善于對物理習(xí)題進(jìn)行總結(jié)，從題型、考查內(nèi)容等多個角度進(jìn)行分析，促進(jìn)自己解題能力的提升，在解題的過程中，要思路清晰、步驟嚴(yán)謹(jǐn)、正確率高，提高自己解題質(zhì)量，以達(dá)到提高自己物理成績的目的.

2.4.2 生產(chǎn)管理

規(guī)劃生產(chǎn)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(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合管控，提升員工管理和作業(yè)管理的數(shù)字化水平。通過建立涵蓋生產(chǎn)計劃、工作管理、生產(chǎn)控制的全過程管理模式，合理規(guī)劃、組織生產(chǎn)過程，有效利用生產(chǎn)資源，降低故障發(fā)生率，并合理延長設(shè)備壽命，經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行生產(chǎn)活動。

2.4.3 設(shè)備管理

規(guī)劃設(shè)備管理功能，深化現(xiàn)代化裝備設(shè)施應(yīng)用，確保作業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)化，提升設(shè)備利用效率，規(guī)劃新能源場站設(shè)備管理功能，實現(xiàn)對設(shè)備的實時在線管控。設(shè)備管理主要包括對電力安全工器具及備品備件統(tǒng)一管理、運行主設(shè)備及備品備件統(tǒng)計和輔助設(shè)備統(tǒng)一管理，并支持從設(shè)備整體應(yīng)用、發(fā)電產(chǎn)量收益、運作效率、故障壽命評估及健康管控等方面對設(shè)備應(yīng)用情況進(jìn)行評估。

2.4.4 物資管控

規(guī)劃物資管控功能，圍繞新能源企業(yè)生產(chǎn)過程中的物資需求進(jìn)行設(shè)計，主要包括需求計劃、采購管理、收料管理、領(lǐng)料管理等功能，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。

2.4.5 作業(yè)管理

2.4.6 安全管理

規(guī)劃安全管理功能，實現(xiàn)對各類生產(chǎn)事故的調(diào)查分析、記錄核查、臺賬建檔等功能，并支撐向相關(guān)人員發(fā)送安全管控計劃以進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)安全管控，提升員工作業(yè)安全管理水平。此外，支持?jǐn)M定安全技術(shù)措施、反事故措施以及安全管控規(guī)程，并通過線上線下等方式開展安全規(guī)程的教育培訓(xùn)，預(yù)防安全事故發(fā)生。

3 應(yīng)用成效

基于云平臺、分布式微服務(wù)架構(gòu)建設(shè)區(qū)域新能源管控一體化平臺，并在新能源發(fā)電企業(yè)及其下屬子公司進(jìn)行部署上線和試點應(yīng)用，平臺總體運營平穩(wěn)、應(yīng)用成效顯著。

(1）在企業(yè)生產(chǎn)方面，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化。通過對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，可有效監(jiān)控新能源發(fā)電與并網(wǎng)情況、設(shè)備運行情況，并預(yù)防生產(chǎn)事故發(fā)生，提高了新能源發(fā)電企業(yè)數(shù)字化水平。

(2）在企業(yè)運營方面，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)一平臺集中辦理，解決基層員工日常作業(yè)時系統(tǒng)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(zhì)效，減少人員投入成本，降低企業(yè)運營成本。

(3）在企業(yè)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(xiàn)代化裝備應(yīng)用，提升對發(fā)電設(shè)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(jié)語

本文以數(shù)字賦能為核心，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字技術(shù)運用于新能源企業(yè)的全過程一體化管控，提出了區(qū)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(fā)電企業(yè)生產(chǎn)、運營、管理方式的轉(zhuǎn)變，為新能源發(fā)電企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供參考，助力新能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。