区域新能源管控一体化平台的研发与应用

张幸福，李强德，杨乘胜

（1.华电陕西能源有限公司，陕西 西安 710016；2.南京华盾电力信息安全测评有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

在第75届联合国大会一般性辩论上，中国向世界做出承诺：将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和［1］。在气候雄心峰会上，进一步宣布：到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿kW以上。双碳目标的提出对推动能源革命具有重大意义，将加速能源结构清洁低碳、安全高效转型，增强我国能源自主保障能力［2］。在生产侧提升清洁能源占比，大力开发利用新能源将成为能源转型的关键一环。目前清洁能源发电以规模化、跨越式发展，同时新能源管控数字化、智能化程度不足，管理精益化水平不高等问题逐步显现，如何利用物联网、大数据、云计算等数字技术，推动新能源发电数字化转型成为亟待解决的关键问题。

本文提出了基于云平台构建区域新能源管控一体化平台解决方案，汇聚新能源发电场站海量、实时数据，以及设备运行、生产经营、物资管控等数据资源，满足新能源发电企业生产、设备、物资、安全、技术等一体化全过程管控需求，助力新能源发电企业实现生产、运营、管理的数字化转型发展。

1 新能源发电特点

与传统发电企业相比，新能源发电在生产、运营、管理等方面呈现以下特点。

1.1 资源协同调控

受地理、气候、光照等因素影响，新能源场站普遍存在于偏远地区且分布广泛［3］，场站数量较大且逐渐增加。此外，由于新能源出力存在较大不确定性、电能质量无法保障［4］，难以稳定供应、需要协同调控。

1.2 规模化运营

新能源资源较为分散，新能源企业的发电项目大多存在于多个地区，常采用区域化建设、规模化运营的方式开展企业生产及管理。

1.3 一体化管控

随着新能源发电企业发展，传统信息技术无法满足企业发展需求，亟需数字技术赋能业务，组织高效运转、资源灵活配置，通过提升全过程管控能力提高企业竞争力。

2 区域新能源管控一体化平台

2.1 设计原则

从传统业务模式向数字化模式转型的区域新能源管控一体化平台，围绕“数字赋能、生产提质、基层减负”的总体要求，遵循“继承发展、循序渐进、支撑创新”的总体原则进行设计，具体如下。

(1）可持续性。总体架构与新能源企业长期业务发展保持同步，保证原有业务能力持续发挥作用、新业务能力同步扩展。

(2）先进性与高可用。借鉴互联网行业经验、按照信息系统建设要求，基于云平台分布式架构进行系统搭建。同时进行高可用性设计，保证平台对生产经营及运营管理的不间断服务，保证终端用户体验流畅可靠。

(3）安全性与可靠性。区域新能源管控一体化平台从身份认证、安全审计、数据加密等建立安全加固策略，同时采用数据备份、容错等手段，切实保障系统安全与可靠。

2.2 总体架构

区域新能源管控一体化平台基于云平台进行部署，总体架构由感知接入层、基础设施层、平台支撑层、业务服务层和界面展示层5层构成，具备安全防护、运维保障等功能，总体架构如图1所示。

图1 区域新能源管控一体化平台总体架构

界面展示层：通过统一门户构建全景视图和全员操作台，支撑集团公司、发电企业、监管部门进行生产、运营和监管，实现智能管理、高效生产、安全管控。

业务服务层：主要进行具体业务处理，为区域新能源管控一体化平台提供全景监控、生产管理、设备管理、物资管控、技术监督、安全管理等功能。

平台支撑层：主要通过平台基础服务支撑上层业务构建，为区域新能源管控一体化平台提供公共服务、数据库服务、中间件服务、人工智能服务、大数据服务等。

基础设施层：主要包括计算资源、存储资源、网络资源、负载均衡资源等，采用统一的云平台提供服务。

感知接入层：主要为平台提供发电设备、边缘装置以及智能巡视等接入功能。

安全防护：主要从身份认证、登录授权、安全审计、数据加密等多个方面确保系统安全。

运维保障：主要通过运行监控、全链路监测、数据备份、容错等手段保障系统平稳运行。

2.3 部署架构

基于微服务架构开发的区域新能源管控一体化平台具有灵活的部署方式，可有效支撑集中式部署和分散式部署，也支持混合型部署。具体部署架构如图2所示，平台分为总部和分部两级部署，通过VPN专用网络以及网络专线等方式实现两级互联互通。总部侧，基于云平台实现计算资源、存储资源、网络资源汇聚，可弹性实现系统性能扩展，支撑区域新能源管控一体化平台系统应用；分部侧，实时采集控制系统的生产数据并传送至数据库，通过VPN网络、防火墙、网闸等安全装置实现正向隔离，确保控制系统的独立性、安全性。

图2 区域新能源管控一体化平台部署架构

2.4 应用架构

区域新能源管控一体化平台应用架构主要包括全景监控、生产管理、设备管理、物资管控、技术监督、安全管理6大功能模块，具体应用架构如图3所示。

图3 区域新能源管控一体化平台应用架构

2.4.1 全景监控

构建新能源发电企业全景视图，根据员工角色权限展示企业生产经营指标、监测预警数据、运营风险预警等指标数据。在功能设计方面，按照“宏观视角、微观视角、全景可视”3个视角开展全景监控功能设计。

宏观视角：利用GIS地图、可视化图表等展示方式，为新能源发电企业管理人员展示发电全景数据信息，辅助管理人员进行生产经营决策，支撑生产全局管控的应用需求。

微观视角：基于物联网、数字孪生、大数据等技术实现对运行设备的实时监控，包括设备运行数据、状态数据、负荷数据、修试记录、预警信息等，快速检索设备，自动在可视模型定位关键数据。

全景可视：通过监测数据、设备工况(报警预警）、视频总览，实现对光伏区、风场、升压站等地方的监控，同时监控发电站内的安消防系统，支持数据汇聚、清洗、转换等，实现全景三维模型展示。

在高中物理知识的学习中，我们应重视基础概念、定理的理解和掌握，结合物理知识之间的关联性，逐渐形成完善的物理知识框架，为自己物理综合能力的提升打下坚实的基础.同时，我们要养成自主思考和探究的习惯，进一步加深自己对各种物理现象的认知，善于对物理习题进行总结，从题型、考查内容等多个角度进行分析，促进自己解题能力的提升，在解题的过程中，要思路清晰、步骤严谨、正确率高，提高自己解题质量，以达到提高自己物理成绩的目的.

2.4.2 生产管理

规划生产管理功能，主要包括计划管理、缺陷管理、巡检管理、两票管理、运行管理和班组管理等，实现生产过程的综合管控，提升员工管理和作业管理的数字化水平。通过建立涵盖生产计划、工作管理、生产控制的全过程管理模式，合理规划、组织生产过程，有效利用生产资源，降低故障发生率，并合理延长设备寿命，经济合理地进行生产活动。

2.4.3 设备管理

规划设备管理功能，深化现代化装备设施应用，确保作业过程标准化，提升设备利用效率，规划新能源场站设备管理功能，实现对设备的实时在线管控。设备管理主要包括对电力安全工器具及备品备件统一管理、运行主设备及备品备件统计和辅助设备统一管理，并支持从设备整体应用、发电产量收益、运作效率、故障寿命评估及健康管控等方面对设备应用情况进行评估。

2.4.4 物资管控

规划物资管控功能，围绕新能源企业生产过程中的物资需求进行设计，主要包括需求计划、采购管理、收料管理、领料管理等功能，满足企业生产需求。

2.4.5 作业管理

2.4.6 安全管理

规划安全管理功能，实现对各类生产事故的调查分析、记录核查、台账建档等功能，并支撑向相关人员发送安全管控计划以进行现场作业安全管控，提升员工作业安全管理水平。此外，支持拟定安全技术措施、反事故措施以及安全管控规程，并通过线上线下等方式开展安全规程的教育培训，预防安全事故发生。

3 应用成效

基于云平台、分布式微服务架构建设区域新能源管控一体化平台，并在新能源发电企业及其下属子公司进行部署上线和试点应用，平台总体运营平稳、应用成效显著。

(1）在企业生产方面，实现了生产过程的规范化、标准化、可视化。通过对生产过程的实时监控，可有效监控新能源发电与并网情况、设备运行情况，并预防生产事故发生，提高了新能源发电企业数字化水平。

(2）在企业运营方面，实现全业务一平台集中办理，解决基层员工日常作业时系统频繁切换、信息多次录入等问题，降低员工工作时长、提高工作质效，减少人员投入成本，降低企业运营成本。

(3）在企业管理方面，通过全景视图和可视化展示，管理人员能够及时掌握运营情况。通过现代化装备应用，提升对发电设备、备品备件的精益化管理水平，提高了公司运营效率和管控水平。

4 结语

本文以数字赋能为核心，将物联网、大数据、云计算等数字技术运用于新能源企业的全过程一体化管控，提出了区域新能源管控一体化平台解决方案，有力地支撑了新能源发电企业生产、运营、管理方式的转变，为新能源发电企业数字化转型提供参考，助力新能源行业数字化转型发展。