工程人必知的四大工程量系數(shù),建議收藏
工程人必知的四大工程量系數(shù),建議收藏!
了解更多這個(gè)問(wèn)題我會(huì)從大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì),以及具體應(yīng)用場(chǎng)景兩個(gè)方面來(lái)回答。1、 電力系統(tǒng)瞬態(tài)平衡的特點(diǎn)決定了其的數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 首先我們要看電力系統(tǒng)是怎么運(yùn)行的,電力系統(tǒng)通過(guò)發(fā)電環(huán)節(jié)將煤炭、水力、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,通過(guò)輸電環(huán)節(jié)將大批量電能通過(guò)組網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送到負(fù)荷中心,最后通過(guò)配電環(huán)節(jié)將大批量電能分散到每一個(gè)用戶。而在這一過(guò)...
2021.01.06這個(gè)問(wèn)題我會(huì)從大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì),以及具體應(yīng)用場(chǎng)景兩個(gè)方面來(lái)回答。1、 電力系統(tǒng)瞬態(tài)平衡的特點(diǎn)決定了其的數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 首先我們要看電力系統(tǒng)是怎么運(yùn)行的,電力系統(tǒng)通過(guò)發(fā)電環(huán)節(jié)將煤炭、水力、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,通過(guò)輸電環(huán)節(jié)將大批量電能通過(guò)組網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送到負(fù)荷中心,最后通過(guò)配電環(huán)節(jié)將大批量電能分散到每一個(gè)用戶。而在這一過(guò)程中有個(gè)重要特點(diǎn)就是瞬態(tài)平衡。也就是說(shuō)無(wú)論打開(kāi)一盞電燈,還是一百萬(wàn)戶同時(shí)開(kāi)關(guān)空調(diào)或者電解鋁工廠等高耗能企業(yè)啟停相應(yīng)設(shè)備,都會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電壓和頻率帶來(lái)極其輕微或者巨大的變化。而電網(wǎng)調(diào)度會(huì)持續(xù)且實(shí)時(shí)監(jiān)視這些變化,并向發(fā)電廠下達(dá)指令,指示其發(fā)相應(yīng)的電來(lái)平衡用電造成的影響。 電力系統(tǒng)瞬態(tài)平衡的特點(diǎn)意味著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于時(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,這就決定了成熟的現(xiàn)代電力系統(tǒng)為滿足用戶負(fù)荷的變化就要持續(xù)監(jiān)視和實(shí)時(shí)調(diào)控,這種高頻次的監(jiān)控要求導(dǎo)致了電力行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)化控制有著極高的要求。90年代后,電力系統(tǒng)進(jìn)入高速發(fā)展階段,關(guān)于電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度、電廠自動(dòng)控制的技術(shù)逐漸普及,形成了大規(guī)模的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 在數(shù)據(jù)采集方面,一個(gè)典型的2x660MW的火力發(fā)電廠一般測(cè)點(diǎn)數(shù)量可以達(dá)到5萬(wàn)個(gè)左右(近年來(lái)新建的電廠很多接近10萬(wàn)點(diǎn)),而一個(gè)傳統(tǒng)的海上石油鉆井平臺(tái)一般測(cè)點(diǎn)數(shù)量不到1萬(wàn)點(diǎn),離散制造的自動(dòng)化生產(chǎn)線則更少。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面,電力行業(yè)多年前就已廣泛采用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理,具有大量的歷史數(shù)據(jù)可供分析。在控制方面,無(wú)論是電網(wǎng)的調(diào)度、電網(wǎng)變電站線路開(kāi)關(guān)還是各類(lèi)型的發(fā)電廠,早已實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化??梢哉f(shuō)電力行業(yè)是數(shù)據(jù)基礎(chǔ)更好的行業(yè)之一。因此,國(guó)內(nèi)眾多信息化、互聯(lián)網(wǎng)廠商在開(kāi)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的時(shí)候都會(huì)選擇電力行業(yè)作為起始。
2、大數(shù)據(jù)分析為電力行業(yè)帶來(lái)新的可能 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)只意味著能做這件事,但要不要做,還要取決于大數(shù)據(jù)是否能為電力行業(yè)創(chuàng)造價(jià)值?電力系統(tǒng)雖然擁有大量生產(chǎn)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ),但是這些歷史數(shù)據(jù)此前大多用于故障事后分析或者是各種年度、季度統(tǒng)計(jì),處于自動(dòng)化水平高,數(shù)字化水平偏低的狀態(tài),并未創(chuàng)造出很多價(jià)值。隨著這幾年大數(shù)據(jù)分析,特別是人工智能技術(shù)的發(fā)展,這些數(shù)據(jù)的價(jià)值被重新定義了。總體體現(xiàn)在兩個(gè)方面。 2.1數(shù)據(jù)互聯(lián)互通驅(qū)動(dòng)新的模式變革 首先從商業(yè)模式方面來(lái)講,更大的變化就是逐步深化的電力市場(chǎng)化交易。前幾年的電力市場(chǎng)化交易以大客戶直供的年度購(gòu)銷(xiāo)合同為主,對(duì)于電力系統(tǒng)并未產(chǎn)生太大沖擊,而現(xiàn)在逐步推廣的電力實(shí)時(shí)競(jìng)價(jià)上網(wǎng),使得整個(gè)電力交易系統(tǒng)越來(lái)越像股票與期貨市場(chǎng)的結(jié)合,市場(chǎng)管理方要監(jiān)管各家,各家也要有各自的“同花順、大智慧”之類(lèi)的交易支撐系統(tǒng)??梢哉f(shuō)是模式推動(dòng)數(shù)據(jù)技術(shù)的落地,也可以說(shuō)是數(shù)據(jù)技術(shù)使得這種模式創(chuàng)新成為可能。再比如無(wú)論是電網(wǎng)還是發(fā)電企業(yè),其自身運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)豐富,但是缺乏對(duì)于設(shè)備本身的理解,因此可以將設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳到設(shè)備生產(chǎn)廠家,由其算法或?qū)<疫M(jìn)行分析,再為電網(wǎng)和發(fā)電這樣的運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供支持。從管理模式方面來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)發(fā)電集團(tuán)采用投資型管理模式,集團(tuán)管戰(zhàn)略布局,區(qū)域分公司管當(dāng)?shù)亻_(kāi)拓,三級(jí)單位電廠進(jìn)行生產(chǎn)。但是到三級(jí)單位后,其技術(shù)能力必然有限,如果將三級(jí)單位的一部分職能收攏到區(qū)域公司,實(shí)現(xiàn)人力資源和技術(shù)資源的集中應(yīng)用,將大大降低企業(yè)的管理成本,也有助于提升管理效能。這部分的內(nèi)容一方面要依靠區(qū)域公司可以掌握各廠的數(shù)據(jù),另一方面由于涉及多個(gè)機(jī)組的集中管控,生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)專(zhuān)家們也需要相應(yīng)的決策支持來(lái)更好的工作。
此外,數(shù)據(jù)互驅(qū)動(dòng)的模式變革也發(fā)生在儲(chǔ)能等領(lǐng)域,在未來(lái)可能會(huì)對(duì)整個(gè)電力或能源供應(yīng)格局帶來(lái)變化。前文說(shuō)到電力系統(tǒng)的瞬態(tài)平衡,電能是實(shí)時(shí)根據(jù)用多少發(fā)多少的原則來(lái)運(yùn)作。但是現(xiàn)在風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源被大量使用,而風(fēng)電和光伏的間歇性大大增加了電網(wǎng)的調(diào)度難度和儲(chǔ)能的需求。電能存儲(chǔ)的成本很高,抽水蓄能、壓縮空氣等也都有自己的局限性。隨著電動(dòng)汽車(chē)的大量普及,每一輛車(chē)就是一個(gè)行走的50kWh電池,是不是能與車(chē)主形成合同,租用其電池呢?當(dāng)然這種租用首先涉及大量分散的可移動(dòng)的結(jié)點(diǎn),對(duì)充電樁除了傳統(tǒng)的電池控制外還增加了網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)的要求,同時(shí)還要考慮車(chē)主的用車(chē)需求,形成動(dòng)態(tài)合同,這都需要大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持。同理,數(shù)據(jù)中心的UPS電源等也可作為儲(chǔ)能租用的對(duì)象。再比如,隨著光伏、風(fēng)電機(jī)組制造成本的逐步降低,分布式發(fā)電在農(nóng)網(wǎng)和商業(yè)領(lǐng)域有了更多的應(yīng)用。我們可以設(shè)想,一個(gè)區(qū)域內(nèi)裝有數(shù)千塊分布式光伏板,總裝機(jī)容量達(dá)到幾十兆瓦,幾千個(gè)節(jié)點(diǎn)都參與電力市場(chǎng)交易的交易成本和電網(wǎng)公司的服務(wù)成本都太高,如果能將這幾千個(gè)節(jié)點(diǎn)整合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),并整體進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)等管理,就相當(dāng)于是形成了一個(gè)虛擬的大型發(fā)電廠,而這一虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)方也是要依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行管理。技術(shù)與模式是相輔相成的,大數(shù)據(jù)技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展已經(jīng)為電力行業(yè)的很多變革提供了可能,相信隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的持續(xù)進(jìn)步,以及相關(guān)項(xiàng)目的落地實(shí)踐,會(huì)催生出更多的創(chuàng)新商業(yè)與管理模式,同時(shí)伴生著大量的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用機(jī)會(huì)。2.2 數(shù)據(jù)訓(xùn)練人工智能進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng) 除了模式創(chuàng)新,在電力生產(chǎn)的過(guò)程中大數(shù)據(jù)也有著很高的應(yīng)用價(jià)值。電力行業(yè)經(jīng)歷百年發(fā)展,眾多科學(xué)家和工程師終其一生研究的電力生產(chǎn)過(guò)程中的一些問(wèn)題,如什么樣的結(jié)構(gòu)能降低變壓器溫升、什么新材料能延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)壽命、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)提高效率、鍋爐在低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒等,大多是通過(guò)試驗(yàn)或觀察,總結(jié)出規(guī)律形成各種各樣的機(jī)理仿真模型。而在電力行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中,會(huì)應(yīng)用這些機(jī)理模式,對(duì)運(yùn)行控制過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化以提升單位效率,或者應(yīng)用這些機(jī)理模型對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析。如今,機(jī)理模型的研究已經(jīng)日趨成熟,要想運(yùn)用這些知識(shí)進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)的生產(chǎn)效能,要么是要投巨資進(jìn)行大規(guī)模硬件層面的技術(shù)改造,要么是有些問(wèn)題分析方法可以解決,但是工程上根本無(wú)法得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)來(lái)源,單純機(jī)理模型的應(yīng)用逐步陷入投資回報(bào)平衡點(diǎn)的瓶頸。
人工智能技術(shù)的發(fā)展,為電力生產(chǎn)優(yōu)化打開(kāi)了一扇新的窗戶。大數(shù)據(jù)為很多問(wèn)題提供了新的解決方法,把大數(shù)據(jù)分析的數(shù)理模型和傳統(tǒng)機(jī)理模型相結(jié)合也可以進(jìn)一步提升各類(lèi)優(yōu)化的效能和診斷的準(zhǔn)確性??傮w上可以劃分成兩類(lèi):
1)提升運(yùn)行效能,傳統(tǒng)電力生產(chǎn)中有很多位置難以布置傳感器,或現(xiàn)有傳感器技術(shù)無(wú)法滿足要求。例如光滑的高溫高壓管道內(nèi)壁、高溫且結(jié)灰嚴(yán)重的燃煤鍋爐內(nèi)部、高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部等。通過(guò)外部參數(shù)等效,并回歸得到其關(guān)聯(lián)關(guān)系,我們可以得到虛擬的測(cè)點(diǎn),補(bǔ)齊實(shí)際難以布置傳感器位置的數(shù)據(jù)缺失。前面說(shuō)到風(fēng)電光伏的間歇性為電網(wǎng)調(diào)度帶來(lái)的困難,而我們可以通過(guò)趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及對(duì)短期、中期的天氣預(yù)報(bào)分析,得出相對(duì)準(zhǔn)確的間歇性能源出力預(yù)測(cè),為電網(wǎng)提前制定調(diào)度計(jì)劃提供支持。風(fēng)力發(fā)電機(jī)從出廠,到現(xiàn)場(chǎng)安裝,其自動(dòng)對(duì)風(fēng)系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)偏差,而給每臺(tái)風(fēng)機(jī)都安裝測(cè)風(fēng)儀成本上又不合理,通過(guò)對(duì)測(cè)風(fēng)塔風(fēng)向和風(fēng)機(jī)實(shí)際出力的關(guān)聯(lián)分析,可以得到偏航修正角度?;痣姀S每個(gè)班組的單位燃料消耗有差異,與不同班組間經(jīng)驗(yàn)水平有關(guān),通過(guò)博弈網(wǎng)絡(luò),可以對(duì)更優(yōu)操作運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)。
2)降低維護(hù)成本,對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)而言,由于停電檢修窗口少,設(shè)備大多處于欠修狀態(tài),易造成突發(fā)事故損失;對(duì)于發(fā)電企業(yè)而言,設(shè)備實(shí)際使用狀態(tài)可能尚未達(dá)到需要“保養(yǎng)”的條件,但是根據(jù)統(tǒng)一的定期檢修計(jì)劃進(jìn)行檢修,設(shè)備往往處于過(guò)修狀態(tài),零部件及人力維護(hù)成本高。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)發(fā)電廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè),早期發(fā)現(xiàn)故障指征,可以做到按需巡視。進(jìn)一步而言,通過(guò)模式識(shí)別與傳統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)測(cè)性自診斷,提前獲知將要發(fā)生的故障類(lèi)型,提前進(jìn)行相應(yīng)準(zhǔn)備。最后,就可以根據(jù)故障可能帶來(lái)的危害、影響范圍、可能發(fā)生時(shí)段等,自動(dòng)給出檢修維護(hù)建議。從而實(shí)現(xiàn)電廠自主運(yùn)行、自主監(jiān)測(cè)、在需要人進(jìn)行實(shí)際的檢修維護(hù)操作時(shí),會(huì)自主將相應(yīng)的檢修維護(hù)要求發(fā)給相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)檢修服務(wù)機(jī)構(gòu)。整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性不再是依靠經(jīng)驗(yàn)制定的檢修周期來(lái)保證,而是基于設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及對(duì)設(shè)備未來(lái)狀態(tài)的科學(xué)預(yù)測(cè),提升了電力系統(tǒng)的可靠性,同時(shí)避免了過(guò)修、欠修,降低了相關(guān)檢修成本和人力成本。
3、 電力大數(shù)據(jù)的發(fā)展前景與面臨的問(wèn)題,從兩化融合、互聯(lián)網(wǎng)+、智能制造到人工智能戰(zhàn)略、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃,在戰(zhàn)略層面,人工智能技術(shù)是與芯片技術(shù)等同樣重要的戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)力之一。在產(chǎn)業(yè)層面,阿里云是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始產(chǎn)業(yè)云計(jì)算的廠商之一,騰訊戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng),京東近期也試點(diǎn)了燃燒優(yōu)化的AI項(xiàng)目,更不要說(shuō)太極、東華等早已深耕產(chǎn)業(yè)的信息化企業(yè),當(dāng)然還有西門(mén)子這樣的老牌電力行業(yè)參與者。一時(shí)間電力行業(yè)大數(shù)據(jù)及智能化應(yīng)用成了熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的智能化水平在單項(xiàng)應(yīng)用上目前處于領(lǐng)先水平,很多情況下一些新的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用,都是根據(jù)國(guó)內(nèi)客戶需求,在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā),然后再輻射至歐美,或者是一些歐美的先進(jìn)算法剛剛走出實(shí)驗(yàn)室,國(guó)內(nèi)就已經(jīng)將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品投入實(shí)際應(yīng)用。但在整體應(yīng)用方面就不盡如人意,在觀念上,以往電力行業(yè)重應(yīng)用,輕架構(gòu),追求單個(gè)應(yīng)用產(chǎn)生的價(jià)值與象征意義,缺乏對(duì)于整體的規(guī)劃以及多應(yīng)用協(xié)同方面的考慮,應(yīng)用與實(shí)際生產(chǎn)管理間的關(guān)系也難以理順;在實(shí)際操作層面,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)豐富,但經(jīng)驗(yàn)性非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量遠(yuǎn)不及西方發(fā)達(dá)。未來(lái)必然會(huì)走向一條用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和AI,對(duì)歷史數(shù)據(jù)總結(jié),形成替代經(jīng)驗(yàn)?zāi)P椭罚娲?jīng)驗(yàn)?zāi)P图纯芍笇?dǎo)自身優(yōu)化,又避免了數(shù)據(jù)直接交易的敏感性,這種替代模型將成為工業(yè)數(shù)字化資產(chǎn)中的核心。目前電力行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用或者說(shuō)智能化整體還處于初級(jí)階段,電力運(yùn)營(yíng)方對(duì)這方面的投資正慢慢由傳統(tǒng)科研類(lèi)項(xiàng)目向?qū)嶋H生產(chǎn)項(xiàng)目試點(diǎn)轉(zhuǎn)型,各相關(guān)企業(yè)實(shí)際上數(shù)據(jù)歸集的水平仍然不高,這都意味著電力行業(yè)大數(shù)據(jù)建設(shè)將是個(gè)長(zhǎng)期的事情,同時(shí)由于電力產(chǎn)業(yè)高度集中在國(guó)有資本,必然會(huì)依照國(guó)有資本的規(guī)劃與風(fēng)險(xiǎn)控制原則,是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。 總體而言,大數(shù)據(jù)也好、人工智能也好、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也好,在電力行業(yè)的應(yīng)用,具有廣闊的前景,而且得到了充分的支撐與重視,但是目前其所處的階段,仍然是需要各方的大量投入,且是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略性工作。
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