應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)智慧風(fēng)電場的研究與實踐

國電電力寧夏新能源開發(fā)有限公司 劉俊燕 周 楊

以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為代表的新一輪科技革命席卷全球，正在構(gòu)筑信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開放合作的新體系[1]。推動大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略要求，促使傳統(tǒng)模式下的電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級到以數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展的新階段勢在必行。在當(dāng)前電力、煤炭市場的形勢下，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展以及人工智能技術(shù)的深刻應(yīng)用，必將對電力、煤炭企業(yè)的改革帶來深遠(yuǎn)的影響，這當(dāng)中首當(dāng)其沖的就是基于大數(shù)據(jù)在工業(yè)化領(lǐng)域逐步普及的機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)。

在大數(shù)據(jù)技術(shù)高速發(fā)展和傳統(tǒng)新能源發(fā)電行業(yè)面臨發(fā)展瓶頸的背景下，新能源行業(yè)中就是要深入應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使先進技術(shù)和傳統(tǒng)行業(yè)實現(xiàn)深度融合。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對風(fēng)電場生產(chǎn)和營銷工作進行預(yù)控和指導(dǎo)，促使傳統(tǒng)模式下的電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級到以數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展的新階段。應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，建設(shè)覆蓋全產(chǎn)業(yè)、全層級、全過程的智能化數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建生產(chǎn)、經(jīng)營和管理智能運作體系，構(gòu)筑智慧型風(fēng)電場。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)由巨型數(shù)據(jù)集構(gòu)成，其數(shù)據(jù)集規(guī)格遠(yuǎn)超人類在可接受狀態(tài)下搜集、剖析、處理數(shù)據(jù)的本領(lǐng)。大數(shù)據(jù)不采用隨機抽樣或是分層抽樣的調(diào)查方法，而是采取全部抽樣的方法，將所有數(shù)據(jù)納入處理體系，數(shù)據(jù)量的巨大使得大數(shù)據(jù)具有Volume（大量）的特點，數(shù)據(jù)量以TB級到ZB級計量；全部抽樣使得其Variety（多樣）的特點得以體現(xiàn)，不僅包括文本信息，同時將圖片、視頻、音頻、地理位置信息也囊括在內(nèi)，數(shù)據(jù)類型多樣，兼容性佳，不僅將共性數(shù)據(jù)全部獲取，個性化數(shù)據(jù)同樣兼容；高并發(fā)即時處理體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)Velocity（高速）的特點，高處理速度滿足快速數(shù)據(jù)增長所要求的高實時性；從海量數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)中隱藏的價值也體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)技術(shù)Value（價值）特點，具備較高商業(yè)價值。結(jié)合起來就是大數(shù)據(jù)4V特征，即Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價值）。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的這些特點使得其成為引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的新引擎，對大數(shù)據(jù)的處理分析正成為技術(shù)融合的新焦點。移動互聯(lián)網(wǎng)、線上購物、產(chǎn)業(yè)信息化等是新一代信息技術(shù)的應(yīng)用形態(tài)，價值信息不斷產(chǎn)生。各行各業(yè)充分利用大數(shù)據(jù)，引導(dǎo)新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，行業(yè)決策正在從“業(yè)務(wù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)變“數(shù)據(jù)驅(qū)動”。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用成為企業(yè)提升核心競爭力的有力武器，助力科學(xué)研究手段不斷進步[2]。

2 大數(shù)據(jù)與風(fēng)力發(fā)電

我國在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方面的規(guī)劃設(shè)計不斷完善，為生產(chǎn)生活帶來了實實在在的便利，引發(fā)了全社會普遍關(guān)注和深入思考。智慧新能源風(fēng)電場也應(yīng)抓住這個人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)蓬勃發(fā)展的機會，在技術(shù)領(lǐng)域深度融合、管控模式持續(xù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上緊跟時代發(fā)展。

風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源,在我國取得了蓬勃發(fā)展，也擔(dān)負(fù)著發(fā)展新能源，建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生活環(huán)境、為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)的重要使命任務(wù)。但風(fēng)電場現(xiàn)場人員長期遠(yuǎn)離市區(qū)、與世隔絕，棄風(fēng)率高及風(fēng)電場盈利狀況不盡如人意等，是風(fēng)電場運行經(jīng)營中的難題。要解決這個問題，歸根結(jié)底取決于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)如何更加智慧的發(fā)展，大力發(fā)展新能源區(qū)域大數(shù)據(jù)分析是風(fēng)力發(fā)電智慧發(fā)展的基礎(chǔ)。

通過建設(shè)覆蓋全產(chǎn)業(yè)、全層級、全過程的智能化數(shù)據(jù)平臺，將先進信息技術(shù)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)和現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)深度融合，全面構(gòu)建生產(chǎn)、經(jīng)營和管理智能運作體系，使企業(yè)能夠科學(xué)研判發(fā)展形勢，準(zhǔn)確把握產(chǎn)業(yè)方向，及時感知經(jīng)營風(fēng)險，不斷提高決策水平，實現(xiàn)以人為本的集中管控、專業(yè)管理和業(yè)務(wù)協(xié)同的柔性管理模式，打造市場響應(yīng)迅速、生產(chǎn)運營高效、風(fēng)險自動識別、決策管控智能的管理能力，從而在新能源命運共同體的時代背景下，實現(xiàn)自身的長足發(fā)展[3]。大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展與風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展唇齒相依、不可分割，在當(dāng)今科技快速發(fā)展的大環(huán)境下，他們的深入結(jié)合具有深遠(yuǎn)的時代價值和經(jīng)濟價值。

風(fēng)力發(fā)電特點明顯，一是“靠資源吃飯”，風(fēng)資源轉(zhuǎn)瞬即逝，因此要求我們必須狠抓設(shè)備健康管理，保證在不限電、有風(fēng)的情況下最大可能的增發(fā)電量；二是風(fēng)場電站分散區(qū)域各地，造成人員分散管控標(biāo)準(zhǔn)不一且難度較大。針對這些難題，大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)在公司管理中能起到什么樣的作用、怎樣利用風(fēng)電大數(shù)據(jù)管控技術(shù)，值得從業(yè)人員思考。

隨著風(fēng)力發(fā)電機組服役時間逐漸增長，風(fēng)機效能降低及電力市場化交易的開展，只能承擔(dān)簡單統(tǒng)計分析的初級管理方式已不能滿足生產(chǎn)需要，給風(fēng)電大數(shù)據(jù)管控中心的建設(shè)與發(fā)展提出了更高的要求。風(fēng)電大數(shù)據(jù)管控中心已不能僅僅簡單的從事日常監(jiān)視、報表的相關(guān)工作，同時還要結(jié)合集控中心數(shù)據(jù)整合及處理的優(yōu)勢，深度挖掘數(shù)據(jù)，為區(qū)域風(fēng)機維護、技改提供決策支撐，提高風(fēng)機效能。同時為公司的營銷工作助力，解決發(fā)電負(fù)荷預(yù)測不準(zhǔn)、遠(yuǎn)期交易風(fēng)險難測、電力營銷交易記錄管理不規(guī)范等問題，繼而解決替代發(fā)電導(dǎo)致經(jīng)營風(fēng)險、現(xiàn)貨交易利潤較低、國網(wǎng)考核負(fù)擔(dān)重、交易電量消納利潤率低等問題，同時還有對手競爭造成的買方市場、生產(chǎn)能力不能完全消納等，切實提高企業(yè)盈利能力，打造更加智慧的新能源大數(shù)據(jù)管控中心。

因此，將風(fēng)電場運行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)予以充分重視，應(yīng)用其做大數(shù)據(jù)分析，用機器代替人做繁復(fù)、危險的工作，應(yīng)用新能源區(qū)域大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)從人工分析、專家確認(rèn)向機器學(xué)習(xí)信息化控制模式的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)設(shè)備性能和KPI指標(biāo)的智能化分析，使風(fēng)電場實現(xiàn)“少人值守，無人值班”的管理模式。

我們的做法是以電量為抓手、以大數(shù)據(jù)管控為手段，通過集控中心做到“人機雙控”，人機雙控的意義是：人員的問題是解決各個風(fēng)場電站的管理對標(biāo)、解決管理提升的目標(biāo)；機器的問題是通過精細(xì)化對標(biāo)將“單風(fēng)機當(dāng)一個企業(yè)管理”的方式，實現(xiàn)對所有設(shè)備健康狀況的實時監(jiān)控與預(yù)判。通過合理安排與調(diào)整計劃檢修，通過實時監(jiān)控健康狀態(tài)與大數(shù)據(jù)算法預(yù)判，來實現(xiàn)合理有效的利用風(fēng)資源。根據(jù)集控信息做到對風(fēng)機狀況的全面掌握，因地制宜，根據(jù)調(diào)度任務(wù)更合理安排生產(chǎn)任務(wù)、對風(fēng)機下達(dá)發(fā)電計劃，做好發(fā)電量的二次分配，提高利用效率，做到對其進行精細(xì)化管理。

在電力市場營銷中，新能源發(fā)電企業(yè)面對市場化電量交易，由于隨機性、隨意性和不可控性，引起棄風(fēng)率高、電網(wǎng)友好難平衡、企業(yè)效益不穩(wěn)定、適應(yīng)電改難度大、管理營銷模式單一等，也是制約新能源發(fā)展的主要瓶頸。如何有效的克服新能源發(fā)展難點問題，提升新能源資源利用效率效益，盡快開發(fā)利用大數(shù)據(jù)智能營銷管控平臺具有助力電改和盡快開發(fā)新能源的戰(zhàn)略意義。

目前我國明確實行可再生能源電力配額制，給可再生能源電力一定配額，確?？稍偕茉聪{，政策上的傾斜能夠做到充分利用才能做到效益最大化。針對電量交易考核的要求，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，借助機器學(xué)習(xí)建立準(zhǔn)確算法模型，提高功率預(yù)測準(zhǔn)確率，達(dá)到降低考核的目的，同時區(qū)域公司側(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)自學(xué)習(xí)功能，持續(xù)助力營銷決策。實現(xiàn)滿足新能源集控自身長足發(fā)展，以及應(yīng)用大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)對區(qū)域公司所轄風(fēng)電場和光伏電站的全面監(jiān)視和控制的總體目標(biāo)，進一步提高公司生產(chǎn)管理水平，運行效率標(biāo)準(zhǔn)化，最終實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化。

總而言之，在當(dāng)今社會經(jīng)濟和計算機科學(xué)的飛速發(fā)展中，智能工具的使用使人們的工作、生活變得更加快速和便捷，這是科學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程所帶來的現(xiàn)實，我們能夠切身感受到管理水平和工作效率因此得到的提升，并最終帶動整體經(jīng)濟效益的倍增。由此，只有順應(yīng)科技發(fā)展的趨勢，不斷創(chuàng)新，才能在日益激烈的競爭中不斷完善自身，立于不敗之地。

對于風(fēng)電行業(yè)來說，積極應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將實現(xiàn)為發(fā)電企業(yè)的精細(xì)化生產(chǎn)管理、特色經(jīng)濟化運行、全面智慧化經(jīng)營提供長遠(yuǎn)、持續(xù)的改進及優(yōu)化方向，以此實現(xiàn)對各場站的智能化管理，為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、國際化的管理模式創(chuàng)造了條件，成為國內(nèi)各行各業(yè)中先進管理水平的代表，把握新能源“命運共同體”新時代帶來的機遇，同時迎接新時代的挑戰(zhàn)，為未來在國際環(huán)境中競爭與合作奠定堅實的基礎(chǔ)。