循环经济局域电网大数据平台建设及调度策略研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:李龙彬(1985),男,汉族,山东济南人,本科,国家电投集团科学技术研究院有限公司,研究方向为能源数字化。-13-循环经济局域电网大数据平台建设及调度策略研究 李龙彬 赵鸿飞 董得志 陈 纲 孙 浩 国家电投集团科学技术研究院有限公司,北京 102200 摘要:摘要:源网荷储一体化和多能互补发展是电力行业坚持系统观念的内在要求,是实现电力系统高质量发展的客观需要,是提升可再生能源开发消纳水平和非石化能源消费比重的必然选择,对于促进我国能源转型和经济社会发展具有重要意义。循环经济局域电网大数据平台基于五维时空数据
2、库的全方位能源对象而构建,对局域电网内多能源系统有机融合和数据归一,对象化数字孪生全景展示,为新型电力系统不断催生各种能源系统建设提供开放和可延展的模型和数据标准及基础底座,满足原有系统正常运行和互联网+的各种新型业务需求,解决循环经济局域电网内多能源系统重复投资和数据低效率应用的难题。关键词:关键词:循环经济;局域电网;五维时空数据库;大数据平台 中图分类号:中图分类号:F40 0 引言 为实现“二氧化碳排放力争与2030年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的目标。全面落实“四个改革、一个合作”能源安全新战略。着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系,提升能源清洁利用水平和电力系统
3、运行效率,发展源网荷储一体化和多能互补,是实现电力系统高质量发展的客观需要,是提升可再生能源开发消纳水平和非化石能源消费比重的必然选择。循环经济局域电网大数据平台的建设,依托现代信息通讯及智能化技术,实现源网荷储灵活高效的电力运行调度,综合优化配置方案,推进多能互补,提升可再生能源消纳水平,并对现有多系统、多平台实现信息互融互通,信息重负维护、信息交互等能力。1 研究背景及意义 霍林河地区是全国五大露天煤矿之一和重要的铝产业基地。霍林河循环经济示范项目于 2013 年 5 月成立,按照“用煤发点,用电炼铝,以铝带电,以电促煤”和“绿色-零碳-无人-智慧”的发展思路,现已形成传统火电发电、风光等
4、新能源发电、负荷用电、电解铝产能等循环经济产业集群,并配置一定规模的储能电能,当局域电网电力缺口期间,全网用电策略调整,确保发电侧和负荷用电侧协同运行效益最大化。霍林河循环经济局域电网平台承担电力监控指挥运行、安全生产管理、重大事预防和应急处置、铝电供应电力电量平衡等工作任务。但随着霍林河电网平台连接系统数量增多和功能的不断完善,急需解决霍林河循环经济局域电网内数据互通共享问题,亟待解决循环经济局域电网内新能源最大消纳率和外购电成本最低问题。并在能源消费侧,实现能源总量和强度双控、降低高耗能制造业碳排放量的目标,循环经济局域电网大数据平台由此孕育而生。2 研究内容 循环经济局域电网大数据平台将
5、市电、火电、风电、光伏、储能等多种能源系统数据进行标准化、模型化整合,基于数字孪生,实现网内“源-网-荷-储-用”多能协同的运行状态监测和一体化调度调控,优化算法;打破各系统相互孤立的壁垒,构建高效、安全的局域电网大数据信息管理平台,实现数据同源共享,智慧局域能源系统管控平台建设;实现子系统整合,保障系统全局的安全性和经济性,实现控制体系和调节措施间的协调。3 项目建设情况 3.1 循环经济局域电网大数据平台总线方式 平台系统通过数据采集总线、数据治理总线、数据服务总线的三层数据总线方式,汇聚各种能源体系的数据,对像话模型化标准分析处理。3.1.1 数据采集总线 中国科技期刊数据库 工业 A-
6、14-提供 Modbus、Tcp/Udp 101-104 等规约标准接口,串口、有线、无线等网络接口,提供 WebService、消息机制等的系统间的标准通信接口等多种接入标准,汇聚各已有系统、智能化改造采集终端的点表时序数据、关系数据、台账数据、视频数据,再通过 4G/5G、网线、光纤等网络上送到 PaaS 层。3.1.2 数据治理总线 提供基于国际电力标准 IEC61968/IEC61970 的CIM 模型扩展各种能源及应用的 e-CIM 扩展模型,将“风、光、电、储”等能源的“源网荷储用”从“空间、拓扑、实时、历史、关系”等维度进行模型化、对象化设计,形成能源数据标准化五维数据治理标准,
7、构建基于 CPS 的全景对象实例;结合能源体系 AI 分析预测评价算法,对能源实例化对象赋予数字孪生行为,最终形成能源体系完整描述。3.1.3 数据服务总线 提供基于 hsda,tsda,gda,ges 等国际标准的开放式 RESTful、JS-API、微服务组件接口服务,为能源体系 SaaS 各种应用提供原始数据、行为数据、综合数据服务。3.2 循环经济局域电网大数据平台数据库的构建 基于元数据构建,内核模型(e-CIM)构建在统一元数据支撑之上,设计了火电、风光发电、储能、换电、输配电、网购电、电解铝等能源生产储存运输消耗全领域数据模型,支持自定义扩展资源和对象模型,实现了设备属性、空间信
8、息、网络拓扑、运行数据(实时、历史)、业务数据五维一体化对象模型,即五维时空数据库为全能源领域的业务应用提供先导性数据库。3.3 循环经济局域电网大数据平台构架组成 3.3.1 系统架构 通过循环经济局域电网大数据平台统一规划,标准化数据进行统筹考虑的原则,开发基础服务模块和相关应用;综合收集现有调度自动化系统、数据决策系统、智慧气象平台系统、各厂站的 SIS 系统等系统数据资源,进行数据特征分析;建立大数据标准化处理模型库和相关数据处理算法、接引方式;建设大数据服务平台,将各系统的相关数据进行接引、ETL 标准化处理、入库和专题分析。同时,循环经济局域电网大数据平台作为基础支撑平台,以开放式
9、设计为服务产品平台提供大量支撑服务、组件和接口;支持多网络、多协议、多平台、多区域设备快速接入实现业务融合。3.3.2 数据架构 循环经济局域电网大数据平台提供海量关系型数据、空间图形数据、拓扑网络数据、量测数据、非结构化数据等数据支撑,并通过 RESTful 接口、Webservice 服务接口、消息交互接口、Database 数据库直接交互、文件上传等方式获取外部其他系统或档案资源数据,为平台提供基础数据和集成数据支持。在平台内部进行分布式关系数据库、分布式实时库、分布式历史库、分布式拓扑库、分布式图形库等数据存储,以及基于 Redis 的缓存管理,为应用层系列服务产品提供基于 RESTf
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