以数据为桥梁 为新能源产业赋能增值

张扬帆 杨伟新 梁恺

“风电场014号风电机组3月份发电性能最优，085号风电机组发电性能最差，需要对085号机组发电性能劣化的原因开展进一步分析，减少发电量损失。”4月1日，在国网冀北电科院新能源所，大数据分析与应用团队对某风电场3月份的运行数据分析结果开展研讨。他们要运用数据手段，为新能源场站运行找到最优解。

近年来，作为大数据技术应用的重要工业领域，新能源发电在并网消纳及设备的可靠高效运行方面正面临诸多挑战。为了充分挖掘新能源发电数据应用价值，电科院于2019年启动冀北新能源大数据分析与应用平台建设，在融合电网数据、新能源场站数据和第三方气象数据的基础上，依托数据手段，开发涵盖新能源发电精益化运维、风光资源评估与气象预警、新能源场站涉网性能分析和区域新能源消纳分析等功能模块，助力实现新能源产业价值最大化。

打造前端交互窗口 促进新能源产业管理升级

2020年6月，冀北某区域发生主线路相间短路故障，导致某风电场多台风机脱网。冀北新能源大数据分析与应用平台自动识别了故障工况并第一时间发出报警，同时根据各级汇集站和风电机组并网点的运行数据，精准定位了风电场中发生脱网的每一台风电机组及其脱网容量。与传统的事后分析方式相比，采用大数据手段可以实现故障的在线自动定位与分析，有效支撑新能源场站脱网事故分析以及电网调控中心对场站涉网能力的跟踪评价，进一步促进了新能源消纳。

“新能源脱网事故分析只是新能源大数据平台与新能源场站数据交互功能在实际应用中的一个缩影。”电科院新能源所大数据分析团队研发人员王玙介绍，“通过对单机级和场站级在不同时间尺度下母线电压、有功无功等运行数据的治理、传输、计算和分析，平台不仅可以基于定制化界面实时监测场站运行情况，而且可以从发电量、发电性能、故障分析、涉网性能等多个角度向场站定期推送运行评价分析报告，同时根据海量运行数据发掘场站运行的潜在问题，进一步促使新能源场站根据分析结果进行整改或优化，实现了场站与平台数据交互的良性循环。”

依托新能源大数据平台，可以打造电网公司与新能源运营商、设备制造商等新能源行业各方的沟通窗口，进一步挖掘新能源发电侧服务需求，逐步形成与新能源电站的技术合作粘性，促进新能源电站由“被动管理”变为“主动管理”，由“场站级”向“单台机”管理的递进。同时为电网公司提供更深层次、更全面的支撑服务，推动新能源场站参与并网规范化管理的积极性，提升电网侧新能源服务水平，为新型电力系统建设提供平台支撑。

“线上+线下”探索新能源技术监督服务新模式

2021年10月，电科院新能源所大数据分析与应用团队在对冀北地区某风电场进行电压历史数据分析时，发现其过往数月间电压合格率偏低的问题。借助海量运行数据，初步定位电压合格率偏低的形成因素，针对AVC（Automatic Voltage Control，自动电压控制）系统的内部参数设计优化方案。随后，电科院新能源所组织专家团队联合攻关，经过现场实测和数据跟踪分析，进一步准确定位了影响AVC调节性能的关键因素，借助新能源场站功率控制仿真平台，提出了AVC优化控制策略，并开展了实验室全工况仿真测试验证。控制策略现场实施应用后，该风电场AVC调节合格率由80%左右提高到97%左右，为投运以来最优。

截至目前，冀北电网全区新能源装机容量超过3000 万千瓦，新能源场站数量约300座，新能源发电设备数量达5万余台，新能源发电设备布置分散、人员密度低，传统的监督模式开展难度巨大。为进一步提升工作成效，电科院新能源所以新能源信息化建设为契机，充分运用新能源场站运行数据，探索开展了“线上+线下”新能源技术监督服务新模式，“线上”利用平台数据资源优势，精准分析定位问题;“线下”通过与后台专家服务联动，实现新能源设备的优化提升。

“‘线上+线下的‘组合拳为场站提供风电机组发电缺陷分析优化、功率预测结果优化、AGC/AVC缺陷分析优化等技术监督、专项技术咨询和技术服务，可以提升新能源管理水平，支撑新能源场站高效运维。”电科院新能源所大数据分析团队研发人员王正宇介绍。

工作开展以来，电科院新能源所累计与新能源场站签订服务合同1264.3万元，为四座风电场提供了专项技术服务工作，提升了风电场的并网友好性和发电效益。

优化平台服务创新商业模式

在利用好数据平台优势、服务好新能源场站的同时，电科院新能源所还积极拓展大数据技术应用在新能源发电领域的商业模式。

以设备缺陷智能化判别为例，大数据平台利用风电机组关键部件的秒级数据，实现了发电设备功率特性曲线跟踪评价及智能缺陷识别算法的开发，精准定位风电机组关键部件缺陷。2021年10月，电科院新能源所大数据分析团队准确定位了张家口某风电场10台存在发电能力劣化严重的风电机组，同时充分发挥电科院对新能源设备的试验能力，对存在缺陷的机组开展优化，经测算优化后机组发电能力平均提升约2%，该风电场年发电收入提升约65万元。

为了进一步打开思路、开阔视野，电科院新能源所大数据分析团队在2021年针对电网企业、新能源运营商等不同类型主体设计需求问卷进行问卷调查，了解新能源运营商、电网公司、第三方服务商以及政府和行业监管部门不同主体的数字化增值服务需求。

“根据调查结果，我们针对不同服务对象制定了差异化的服务策略：为新能源发电企业降低初始投资，降低运维成本、提高运行效率和发电量，通过开放的市场化机制使发电企业获得性价比更高的服务;帮助政府更加科学准确的制定能源规划，促进新能源的快速发展;给制造商的产品设计和开发提供针对性的建议，提高对设备的监控和管理能力，降低设备的运行管理费用，降低设备的运维成本等;第三方服务商通过向新能源大数据平台使用方提供应用服务获取收益，降低服务产品的开发、部署、运行成本。” 电科院新能源所大数据分析团队研发人员王玙介绍。

针对各方需求，电科院新能源所借鉴互联网产品运营理念，以构建“共生共享的新能源产业数字化生态圈”为目标，结合创新平台企业端的业务实际，创新商业模式，提出了新能源数字化增值服务的基本框架和具体产品，优化新能源产业创新服务市场运营机制，实现数据资源共享、科研成果孵化并提供行业监管决策支撑，助力共生共享的新能源产业生态建设。

目前，冀北新能源大数据分析与应用平台已初见成效，相关成果先后入选国网冀北电力有限公司提质增效优秀实践案例、优秀大数据应用项目、创收节支金点子一等奖，国家电网有限公司电力人工智能应用白皮书、数据增值服务典型产品手册，并获得冀北公司科技进步一等奖、冀北公司管理创新二等奖、北京市企业管理创新二等奖等荣誉。

电科院将紧紧围绕新型电力系统技术需求，继续扩大平台数据接入规模和类型，探索区域新能源大数据规模化应用的关键技术，为新型电力系统的“源网荷储”一体化建设贡献力量。