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省级电力企业标准数字化试点应用实践

2024-10-21陈瀚吴树霖郑宇陈鸿毅刘木仁阙定飞薛佳诚王维兰陈雅楠朱日勇倪文书

标准科学 2024年13期

摘 要:本文聚焦于数字化在国家电网标准中的应用,尤其是在低碳电力、负荷管理、网架调控与运行等场景中的应用。通过对关键技术的研究、实施路径的探索以及实践应用的分析,提出了一套系统化、可操作的标准数字化建设规划,为省级电力标准数字化建设提供参考。

关键词:标准数字化,电力低碳,负荷管理,电网调控,福建模式

1 标准数字化概况

1.1 标准数字化工作背景

重点围绕标准数字化如何赋能各专业生产活动、省级电力标准数字化建设,亟待解决当前标准数字化检索繁琐、各项条款关联关系等问题,国网福建电力有限公司(以下简称“福建电力”)深入研究数字技术赋能标准全寿命周期管理、专业管理和基层工作中标准应用需求,选取电力低碳标准数字化、负荷管理标准数字化、电网调控运行标准数字化3个专业点具体应用场景,开展省级电力企业标准数字化试点应用实践工作。

本课题研究面向电网数字化转型发展需求,对接国内国际标准数字化最新进展,紧密围绕标准文本数字化、标准研制数字化、标准实施数字化3条主线,突破标准数字化关键技术,形成标准数字化典型方案,以推动标准化工作向数字化、网络化、智能化转型为总体目标,形成可复制、可推广的标准数字化“福建模式”,实现存量标准结构化呈现,以高质量标准引领新型电力系统产业链上下游融通发展。

1.2 标准数字化国内外发展现状

1.2.1 国际发展情况

国际标准化组织ISO对标准数字化给出一个被称为SMART的定义,即无需人员参与可实现标准的机器可读、可用、可理解、可解析,这应该是标准化工作发展的一个里程碑。从过去单纯的文字表达方式转变到现在的机器可读方式,这不仅因数字技术的发展成为可能,而且它也是社会发展的需要,数字化已经渗透到实体经济产业的各个方面,在不少应用场景已经机器换人,让机器理解标准将是社会发展的大势所趋。

1.2.2 国内发展情况

2021年《国家标准化发展纲要》《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》发布。部分机构已逐步开展标准数字化研究,研究集中在3个方向:内容的语义化、知识图谱技术在标准领域的应用、标准数字化数据集。整体来看,现阶段还处于纸质标准结构化、电子化这一标准数字化初级阶段,未开展针对标准数字化的系统研究。

1.3 标准数字化关键技术

1.3.1 数据采集与处理

在标准数字化过程中,数据采集与处理是核心环节。通过传感器、智能终端等设备实时采集电网运行数据,并利用大数据技术进行处理和分析,可以提高电网的监控与管理水平。例如:采用先进的感知技术和智能设备,对电网各环节进行实时监控与数据采集,确保数据的准确性和实时性。

1.3.2 物联网技术

物联网技术在电网标准数字化中的应用,主要体现在设备互联和数据共享方面。通过构建统一的物联网平台,实现电网设备的互联互通,提升电网的智能化管理水平。例如:应用物联网技术实现设备的远程监控与管理,提高电网的运维效率和可靠性。

1.3.3 人工智能技术

人工智能技术在电网标准数字化中的应用,主要体现在智能分析和预测方面。通过机器学习、深度学习等技术,对电网运行数据进行分析和预测,提高电网的运行效率和安全性。例如:利用人工智能技术对电网运行数据进行分析,预测电力需求和负荷变化,优化电网的调度和运行。

1.l1Lpaw3/54R2laLdBHf/J37A08Y0stt5uSfUmkWSAeY=3.4 区块链技术

区块链技术在电网标准数字化中的应用,主要体现在数据安全和透明管理方面。通过区块链技术构建安全、透明的数据管理平台,提高电网数据的安全性和可信度。例如:利用区块链技术对电网数据进行加密和存储,确保数据的安全性和不可篡改性。

2 总体技术框架介绍

2.1 业务架构设计

围绕电网数字化转型发展能力建设需求,聚焦电力低碳标准数字化、负荷管理标准数字化和电网调控运行标准数字化3个专业试点,依托电网数字化成果,将技术标准融入电网核心业务典型场景,提升知识服务共享能力和业务协同能力,实现技术标准深入基层、深入一线,发挥技术标准在实际业务中的指导作用。

2.1.1 电力低碳标准数字化业务设计

依托新能源云开展建设电力低碳标准数字化场景开展发展专业低碳场景服务,(1)全力服务社会碳排放达峰,构建开展区域及行业碳排放测算,推进碳资产盘查,积极参与福建碳市场建设,服务福建社会层面碳达峰行动;(2)强化“福建电力”自身碳排放管理,开展碳排放盘查核算工作,打造标准化的省市碳评价指标体系,构建“福建电力”碳目标推演分析,全面推进“福建电力”低碳生产。

2.1.2 负荷管理标准数字化业务设计

以提升空调负荷参与电网互动能力,实现精准化调节为目标,围绕空调负荷专项排查、建设空调负荷资源库、强化空调负荷数字化能力支撑,实现标准数字化与空调业务的融合。

2.1.3 电网调控运行标准数字化业务设计

强化电网调控运行专业标准化资源管理,依托新一代调度技术支持系统建设成果,紧密围绕“标准文本数字化、标准实施数字化、标准使用数字化”3条主线,开展电网调控运行专业标准结构化加工和业务场景嵌入应用,打通标准从研制、发布到专业应用的数字化链路,加强标准研制、实施和信息反馈闭环管理,实现标准制度在电网运行与管理业务的全方位支撑,切实发挥技术标准对调控业务的指导作用。

2.2 数据架构设计

省级电力企业标准数字化试点应用数据架构遵循SG-CIM模型,分为标准统一数据源、标准知识数据、标准应用数据和系统数据等数据域,存储基于标准统一数据源和标准知识数据,全面实现标准的数字化应用,存储在业务中台。

2.2.1 建立统一标准资源池

构建覆盖国际、国家、企业、行业、团体、地方电力标准的数字化资源体系,实现标准数据一个“源”,开展标准数据源整合、存储、共享及统一管理体系设计和资源运营。

2.2.2 开发在线协同编制工具

研制标准在线协同编制工具,探索标准不同发布格式,形成新类型的标准交付物,开展分专业领域数字标准研制和机器可读能力验证。

2.2.3 形成系列标准规范

面向标准研制、试验验证、实施监督评价等全流程,研究标签体系、文本结构、内容语义加工、数据和服务调用的互操作等,建立一套标准数字化技术规范,提供标准知识智能抽取、推理和生成等专业标准数字化服务。

2.2.4 标准数字化能力评估体系构建

构建标准数字化能力多维评估指标体系,确定标准、访问、信息、功能、业务5个数字化能力评定方向,并细分二级、三级评定指标及对应指标权重,从多维度评价电力标准数字化能力;提出标准数字化能力评定模型,通过结构评估、内容分析、交互性检查等技术获取标准在各指标上的表现情况,通过求单个指标的评估值,以及利用层次分析法确定指标的权重值,计算得出数字化能力综合评定值。架构模型如图3所示。

2.2.5 省级标准数字化成熟度评价

结合“福建电力”试点专业不同业务场景需求,设计福建标准数字化能力多维评估指标体系,确定相应的能力评估参数,明确能力评估参数的评估要素和评估方法。

3 场景应用

3.1 新能源云“福建电力”低碳标准数字化场景

构建新能源云“福建电力”低碳标准数字化场景,探索并实践低碳电力标准数字化应用。对外服务社会碳达峰行动,发挥电网企业推动者作用,锚定“社会碳达峰”目标,以区域及行业用电数据为基础,以电-碳转化模型为手段,以碳资产盘查助力碳市场建设为途径,构建全力服务社会碳排放达峰场景;对内强化“福建电力”自身碳管理,发挥电网企业先行者作用,聚焦“碳管理”主题,以数字化赋能碳管理为指引,以“福建电力”碳盘查为突破口,以“福建电力”碳排放、碳减排水平量化计算评估为路径,构建强化“福建电力”自身碳排放管理场景。

3.1.1 推动内部全面碳盘查

基于《电网公司温室气体排放核算指南》碳核算标准,全面理顺“福建电力”省-市层面碳排放盘查业务流程、核算范围、数据清单,形成电网公司碳排放盘查流程和指南;汇聚直接排放、能源间接排放、线损碳排放、办公用能碳排放等多维、多时间跨度的碳盘查数据,打造“福建电力”碳排放数据库;基于大数据及人工智能技术,结合碳核算标准和指南,开展多时间维度的碳盘查、碳核算功能开发,实现碳盘查、核算、统计数字化、自动化、标准化、智能化,摸清碳排放家底。

3.1.2 辅助核算管理碳资产

“福建电力”作为福建碳市场控排企业,基于《中国电网企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》碳核算标准,研究构建碳配额资产的核算和管理功能。并参考《CM-001-V02 可再生能源并网发电方法学》等5类自愿减排方法学,开展潜在减碳资产摸底,梳理和储备未来碳资产,形成“福建电力”碳资产库。在对标配额和自愿减排相关标准基础上,实现标准数字化构建,用于碳核算和管理功能。结合福建碳市场交易情况,研究碳减排数据应用业务模式,通过数字化方式展现“福建电力”潜在碳减排资产。

3.1.3 打造省市两级标准碳评价

省级层面全面衔接国网双碳贡献率指标体系,同时重点针对市级层面,研究国内外企业碳评价体系,结合“福建电力”碳资产积分评价体系历史数据,构建市级层面的碳评价指标体系,形成省、市两级的碳评价工作流程、管理办法、工作指南等相关文件,推动涉碳指标标准化。打造变电站低碳评价体系,从可再生能源利用率、供电稳定性和安全性等多个方面进行综合评估,为变电站低碳运行提供量化评价。根据数字化应用推动《低碳评价标准》《变电站低碳评价标准》等新标准出台。

3.2 负荷管理标准数字化试点典型应用场景

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“福建电力”围绕空调负荷精准管理标准数字化业务场景,开展标准数字化试点建设,验证标准数字化应用能力,提升业务标准化水平。

3.2.1 辅助开展空调负荷专项排查

针对商业楼宇、公共机构等高压用户,科学制定排查计划,智能推送相关摸排标准及流程,摸清空调负荷供电回路与控制能力,提升现场排查精准度;深度挖掘空调负荷资源,基于用户空调类型、机组数量、装机容量等关键数据测算可调能力,分层分级构建空调负荷资源库,实现空调负荷资源精细化管理。

3.2.2 推动空调负荷精准化管理

研究空调负荷规模化、精细化测算与标准规则的技术融合,持续完善空调负荷资源各类标签,训练优化空调负荷识别计算模型,形成空调负荷调节能力标准化测算、监测手段;依托标准负荷模型,构建空调负荷调节能力模型,智能生成调控执行标准化方案,实现空调负荷精准管理标准化。

3.2.3 推动标准数字化推广应用

标准数字化建设评估方面,基于标准数字化评价体系,构建负荷管理标准数字化评价机制,定期收集实施数据开展成效分析;开展负荷管理标准数字化试点应用效果评价、标准数字化能力评估,总结试点应用典型经验优化标准数字化能力建设路径、建设内容,促进标准数字化推广应用。

3.3 电网调控运行标准数字化试点场景

选择涉网安全检查典型场景应用,依托调度标准数字化库及调度运行标准数字化平台建设成果,开展涉网安全信息管理平台系统数据融合和功能改造,将数字化技术标准精准嵌入到涉网安全检查各环节,实现核查依据、核查内容、问题记录、问题整改等涉网安全检查全流程全覆盖,实现网源设备涉网安全检查全流程标准化在线执行。

3.3.1 建立涉网安全检查标准规则库

依托数字标准馆,上传网源涉网安全检查标准制度,通过对相关规范的结构化处理、智能解析、知识深度挖掘,规则提炼,形成一套涉网安全检查标准化作业辅助系统,与线上涉网电厂数据检查业务深度绑定,实现核查结果有据可循、问题精准定位,系统化吸收网源核查标准细则相关知识,发挥网源标准制度作用价值。

3.3.2 涉网安全检查业务在线化全流程全覆盖

依托涉网安全检查标准化作业辅助系统,专家在检查过程中只需要规范描述现场客观情况,辅助系统能够自动提取关键信息与标准、规范中的对应要求、参数进行差异性比对与智能研判,精准推送问题匹配的要求标准条款,核查依据和结果一键调阅,强化专家问题核查的准确性、权威性,取代原本人工逐条查阅方式,实现核查流程智能化、规范化、数字化,大幅度提升基层工作效率,增强涉网业务标准执行能力,严格落实网源核查规范要求。

3.3.3 强化网源业务规范知识智能化检索

依据涉网安全检查的标准化,实现网源业务规范要求在线查阅问答,普及网源涉网安全业务知识,推动涉网电厂人员的业务能力提升和安全规范意识引导。基于数据挖掘技术,分析历年来存在较多问题的电厂涉网安全事项,重点进行条例宣贯与监督落实。

4 结论与展望

本文标准数字化是标准化专业与信息技术高度融合的新专业,重点围绕低碳电力、负荷管理和电网调控运行等场景多个标准数字化应用场景的分析,有效验证了标准数字化应用能力。研究结果表明,标准数字化技术在提高电网运行效率和可靠性方面具有显著效果,对省级电力标准数字化建设具有重要的指导意义。未来,以人工智能技术为工具,以省级知识库标准制度积累成果为基础,进一步挖掘和唤醒以非结构化文件和结构化文件为载体的沉睡知识,构建电力知识大脑,促进跨领域、跨行业的知识共享和协同创新,实现知识赋能基层应用。

参考文献

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