新能源区域运行数字化管理系统建设路径研究

摘要：近年来，为落实碳中和、碳达峰目标，国内清洁能源规模化的进程不断推进，新能源占比持续提升，这也对各区域新能源的管理提出了新要求。基于此，各地能源集团以“无人运行、少人值守、集中远程控制”为目标，展开了新能源区域运行数字化管理系统的建设。该文在阐述新能源区域运行数字化工业互联网体系架构的基础上，从五方面着手分析了其应用建设。同时，阐明了该系统的创新之处，主要表现为实现新能源区域级规模化集中管控、实现投资主体+省级区域立体数据汇聚以及实现多维度的数据分析与方案优化。

关键词：新能源；区域运行；数字化；管理系统

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.011

中图分类号：TP 311.52 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）07-00-04

Research on the Construction Path of Digital Management System for New Energy Regional Operation

ZENG Lijun

（Guoneng Shuzhi Technology Development （Beijing） Co.， Ltd.， Beijing 100000，China）

Abstract： In recent years， in order to implement the goals of carbon neutrality and peak carbon emissions， the process of scaling up clean energy in China has been continuously promoted， and the proportion of new energy has continued to increase. This has also put forward new requirements for the management of new energy in various regions. Based on this， energy groups in various regions have launched the construction of digital management systems for new energy regional operations with the goal of "unmanned operation， few people on duty， and centralized remote control". On the basis of expounding the architecture of digital industrial Internet for new energy region operation， this paper analyzes its application construction from five aspects. At the same time， the innovation of the system was elucidated， mainly manifested in achieving regional scale centralized control of new energy， achieving three-dimensional data aggregation of investment entities and provincial-level regions， and achieving multi-dimensional data analysis and scheme optimization.

Keywords： new energy; regional operation; digitization; management system

0 引言

为积极落实碳中和、碳达峰目标，国家能源集团公司提出“十四五”时期要新增新能源装机1.2亿千瓦，加快“风光火储氢一体化”发展，大力推进清洁能源规模化。随着新能源占比的增加以及一体化运营管控模式的逐渐成熟，各区域公司需要加大区域新能源管控力度，支持“战略+管控”模式在新能源产业落地。在此背景下，新能源区域运行数字化管理系统的建设展现出了必要性与重要性，对其建设路径的研究也具有重要的理论与现实意义。

1 新能源区域运行数字化工业互联网体

系架构

1.1 数字化运营，一体化协同

新能源区域运行数字化管理系统遵循工业互联网体系架构（见图1），引入了数字化运营与一体化协同的理念，支持新能源的区域化高效管理。如图1所示，其数字化运营部分主要集中于“云端”，基础设施层、平台层以及应用层贯穿整个云端架构。其中，基础设施层涉及服务器、网络、存储以及安全，采用先进的加密技术、访问控制机制等安全措施，保障数据安全性。平台层是整个架构的核心部分，具备海量数据分析的能力，可以深度挖掘数据价值，提供智能化决策支持。应用层则提供各种新能源管理服务，包括火电区域管控、水电区域管控、区域一体化运营以及区域一体化协同等模块。各个层级之间彼此协同，可以有序完成数据的采集、处理、分析以及应用工作，为新能源区域运行数字化管理提供有力支撑[1]。

1.2 生态化协作，平台化发展

依托工业互联网体系，新能源区域运行数字化管理系统构建了一个在集团内部开放、互联互通的平台，推进实现了各平台的良好协作，形成了一个紧密的生态系统。在该系统中，囊括了三大平台：一是生产运营协同调度系统，即产业运营平台，有助于优化资源配置，提升整体运营效率；二是一体化集中管控系统，即智慧管理平台，能够对新能源实现全方位、实时的监控；三是电力交易决策支持与智售电系统，即生态化平台，为电力交易决策提供科学依据，有效解决供需矛盾。各个平台间可以共享数据、信息和资源，从而实现更加高效的协作。

1.3 区域调度协同，远程集控

区域调度协同旨在确保新能源的稳定供应，同时最大可能地优化资源配置。就新能源区域运行数字化管理系统而言，其现有的工业互联网体系架构能够对各种信息系统与数据资源进行集成，为区域间的调度协同奠定良好基础。借助新能源区域集控模块，可以对各新能源站点的环境参数、设备状态等运行数据进行实时收集，在分析处理后生成调度指令，保障新能源的合理供应[2]。

2 新能源区域运行数字化管理系统的应用建设

如图2所示，新能源区域运行数字化管理系统的应用建设主要囊括了安全监控、经济运行、统计分析、设备预警以及功率预测等五大模块。

图2 新能源区域运行管理系统

2.1 安全监控，纵向穿透

安全监控模块巧妙地融合了生产管理数据和实时生产数据，从而能够全面展示集团新能源生产的整体状况。此模块不仅具备宏观的展示功能，还能细致地穿透到省区公司乃至场站级别的展示页面。具体功能如下：

该模块为集团领导及业务管理部门提供了一个宏观、全景式的可视化界面，通过这个界面，他们可以清晰地了解到新能源资产规模、地理分布、设备运行实时状态、负荷曲线变化、发电量统计、弃风和限电状况、利用小时数对比、双碳环保相关信息、生产管理概况、故障统计与分析以及生产费用等关键数据。该模块还能对区域内各个光伏场站和风电场站的核心指标进行对标分析。这些指标包括发电量、上网电量、购网电量、逆变器的输入输出电量及其等效利用小时数、弃光电量与弃光率、厂用电量和综合厂用电量及其相关用电率等。这种对标分析为管理决策提供了有力的数据支撑[3]。

2.2 经济运行，多元分析

依据理论发电量平衡分析法，实现损失电量定量分析、设备运行状态分析、场站性能指标对标，建立理论发电量、三率、等级评估、性能分析、切入切出分析等6个分析模型，辅助指导新能源场站经济运行工作。第一，集团层面基于理论发电量平衡分析法，实现对理论发电量、实际发电量、五项损失电量的横向对比分析。主要展示资源利用率、非计划检修损失率、计划检修损失率、限电损失率、受累损失率、性能损失率等。第二，以区域公司管理视角，提供新能源区域侧各类关键指标集中展示，运用雷达图、玫瑰图等可视化图表方式，分析展示各类损失电量、损失率对机组经济运行的影响。第三，发挥系统数据汇集优势，实现性能损失电量等经济运行指标的全国各省区横向对标对比。

2.3 设备预警，预知异常

预知性发现设备异常问题，把故障消除在隐患阶段，避免“隐患变缺陷、缺陷变故障、故障变事故”。以状态检修为目标，分析设备健康状态，掌握设备劣化情况，对潜在故障提前预警，为设备维修提供参考，改变新能源企业设备检修模式，提升设备可靠性。从集团管理的视角出发，对接入预警模型的预警结果进行全面的统计和展示。这包括现场预警和健康情况的总览、故障预测的分布情况、专家评判意见、各类预警的统计数据，以及预警结果的详细统计数据。为了更有效地管理预警模型，实现了联合动力、国电电力以及新能源研究院的设备预警模型的迁移，并建立起场站、风电机组、光伏机组、升压站等与预警模型信息相关的规则管理能力。通过与ERP系统的数据交互，跟踪预警模型报出的设备预警详情及其处理情况，形成一个从预警到缺陷处理完成的全链路跟踪闭环[4]。

2.4 功率预测，全景呈现

汇集省区公司区域集控系统中的功率预测相关数据，不仅有助于从宏观角度了解集团整体的功率预测状况，还能对比各省区公司的具体情况。首先，通过整合各区域的功率预测数据，为集团提供一个全景式的能源资源、预测情况以及能源利用率的展示。这将帮助管理层更全面地掌握集团的能源布局和利用状况，为决策提供更坚实的数据支撑。其次，深入汇集区域内各投资主体、各场站的中期、短期、超短期预测数据以及相应的气象预报信息。这些数据将为运营团队提供宝贵的预测信息，使其能更准确地预判未来的能源产出情况，并据此做出更为合理的运营决策。最后，对各区域的功率预测数据进行细致的分析，与实发功率数据进行比对，以揭示预测与实际之间的差异，为各区域提供有针对性的改进建议。

2.5 统计分析，焦点

对标

统计分析主要是针对新能源产业发电情况、设备健康情况等核心生产数据进行统计分析，针对重要指标建立指标体系，分别对关键数据、焦点信息进行统计及对标。第一，展示集团新能源总体发电量、风电发电量、光伏发电量的完成情况，与计划完成进度分析展示。对新增装机容量目标完成情况进行进度跟踪，对各区域利用小时、发电量、理论电量偏差值对标。第二，区域侧数据进行统计分析，对新能源生产运维过程中关键的电量指标进行展示。第三，支持新能源60个指标的环比、同比、与计划值比、与预测值比，横向对比等全视角对标查询和分析和对标查询和展示，提供相应的结果图表导出功能。第四，为数据赋予管理、产权、地理位置、类型等多种标签标记，形成多维数据集，实现多维查询、灵活统计的数据应用功能。第五，通过数据湖中的实时测点，计算成日、月、年标准化指标数据，提供一线人员进行数据查询和报表自动填报，减少基层人员人工填报工作量。

3 新能源区域运行数字化管理系统的

创新之处

3.1 实现新能源区域级规模化集中管控

创新性地提出高效的“集控+管控”管理模式，通过信息汇集一体化、展示手段多元化、业务监控全面化以及风险预警及时化，旨在支撑“无人运行、少人值守、集中远程控制”的管理目标。不仅符合省级区域公司为责任主体，推进“一区域一集控”建设的要求，而且能有效解决当前部分区域分散建设多个集控中心的问题。这些问题包括缺乏统一标准、无数据共享，导致无法在区域内实现规模化集中管理，从而无法充分发挥集团及区域信息资源的效能。

3.2 实现投资主体+省级区域立体数据汇聚

如图3所示，项目将打破传统组织机构的边界，实现省级区域的多投资主体的新能源场站的数据汇聚，使同区域不同管理单位、生产运营数据的对比分析成为可能，数据应用范围更广、业务价值更突显，多维的数据汇聚可为考虑不同区域地理资源特点的设备诊断、功率预测等模型优化提供数据支撑。

图3 不同区域多维数据汇聚

3.3 实现多维度的数据分析与方案优化

系统通过集成先进的数据分析工具，不仅能够实时收集和处理海量的运行数据，还能从多个角度对这些数据进行深入挖掘和分析。这种多维度的数据分析使得管理者能够更全面地了解新能源区域的运行状况，及时发现潜在的问题和风险。基于数据分析的结果，系统能够智能地生成优化建议，这些建议涵盖了能源配置、设备运行、维护策略等多个方面。

4 结束语

新能源区域运行数字化管理系统的研究与建设，是对国家碳中和、碳达峰战略目标的响应，具有重要的实践价值。该系统通过工业互联网体系架构，实现了新能源区域的高效、智能管理，不仅提升了运营效率和能源利用率，还为企业的可持续发展注入了新的活力。多维度的数据分析与方案优化，使得管理者能更精准地把握新能源运行状况，优化资源配置，降低运营成本。系统的创新应用还体现在实现新能源区域级规模化集中管控和投资主体+省级区域立体数据汇聚，这为新能源行业的管理带来了新的思路和方法。展望未来，新能源区域运行数字化管理系统将持续提升新能源的管理效能，为实现绿色、低碳、可持续发展的社会目标贡献重要力量。

参考文献

[1] 高凤君，王德生，刘亚玲，等．双碳背景下焦化行业的能源数字化管理[J]．冶金自动化，2023，47（S1）：253-257．

[2] 罗如意，张鹏，王卫．高速公路智慧能源管理数字化解决方案分析[J]．运输经理世界，2023（10）：79-81．

[3] 肖祥武．基于工业互联网的新能源智慧企业体系架构研究与实践[J]．电力信息与通信技术，2022，20（9）：100-107．

[4] 肖先勇，郑子萱．“双碳”目标下新能源为主体的新型电力系统：贡献、关键技术与挑战[J]．工程科学与技术，2022，54（1）：47-59．