第15版:智库·理论

智能化驱动新能源电力全链条提质增效的实现路径

本文字数:2692

  ■  刘光顺

  落实碳达峰碳中和目标、为全国人民提供更多清洁绿色能源,要求新型风力发电、光伏发电等新能源的装机规模持续扩大、发电效率持续提升。发展新质生产力,以科技创新为突破口,以新兴产业和未来产业为载体,以产业智能化为重要途径,是推动能源产业高质量发展的必然选择。为此,需以系统思维统筹新能源电力供给全链条各要素,以智能化形成合力,促进能源行业新质生产力加快发展。

  设备制造端:以智能化促进生产过程提质降本增效。降低出错率,提高产品质量。通过引进先进智能监测技术,借助物联网实时回传车间生产画面,利用大数据全面比对产品参数,由AI精准识别产品缺陷,可大幅度降低新能源电池电芯失效率和风力叶片残次率。

  智能化生产,节约生产成本。生产车间进行智能化改造后,原材料搬运、初产品加工、产品质量检测、成品包装、存储建档等环节均可自动完成,大大节省了人力物力。

  促进柔性生产,满足用户多样需求。以智能化软件统筹多条生产线,利用大数据收集分析用户特定需求,优化生产参数,将多个任务拆解为模块化组合,多线并行生产后统一集成,以应对产业迭代更新快、现实需求多样、特定需求小批量定制化等现状。

  电力生产端:以智能化使电力生产精准直观高效。智能化调节,使电力设备出力曲线与电力需求曲线相一致。风电光电受气候天气等因素影响较大,直接影响电力的有无和效率的大小。智能软件一方面针对现实情况实时灵活应对,通过调整光伏的倾角、方向,自动识别光伏板上累积灰尘并调节冲刷间隔与强度,调节风机的转速、风叶的倾角,调节定日镜的倾角、方位等,确保发电效率最大化。另一方面,即便同一片区域,也可能存在不同地点在同一时段出现天气状况不同的情况。结合中长期天气预报,确定不同时段、地域可能出现的发电限制,适当提高其他时段、区域的发电效率,使一片区域尽可能互通余缺、总量相对平衡。

  自动巡检预警,提高设备运行效率。使用无人机航拍技术,将设备运行现状信息回传,由人工智能分析异常并进行问题诊断。实时测量相关设备的温度、压力、振动、风力、功率等数据,进行三维建模,将电力运行的状态数据化、可视化。

  优化生产工艺流程,促进节能减排。用智能软件控制焚烧炉里垃圾焚烧的数量、温度、持续时间等,在提高发电效率的同时,确保温度在800摄氏度以上持续2秒,以消除二噁英有害物质。用AI统筹新型绿氢掺烧发电环节氢气输入的数量、温度控制、压力调节等。

  电力储存端:以智能化确保电力储存更安全更有价值。事前精准预判,降低故障发生概率。将多种数据融合开发智能软件,对电力储存所依靠的庞大数量芯片进行热、光、声、电、气、力等多维感知,结合预设数据进行比对与综合分析,识别异常后第一时间进行预警,并生成处理建议。AI可以对部分参数进行调整,从而消解隐患,也可由运维人员提前介入,通过预测性维护避免更大故障发生。

  智能电力调度,提高储能运营主体的收益。储能发挥着暂存能源、削峰填谷等作用。不同储能方式作为利益主体,其启动的时机、频率、功率等需要综合考虑。风能光能富集区域与电力需求较多区域分布不重合、时段不一致,需要将西部北部等地发出的电先存储起来,再根据其他区域需求实时响应。削峰填谷需要收集各地的发电信息与缺口情况,不同储能设备需确定放电发电的功率强度、起始时间、持续时间等。用AI大模型综合评估气象条件、可能负荷、电力供给、需求规模等,精准预测不同时段的电力需求趋势,滚动生成最优充放电策略,力求多参与、多创收。

  电力运输端:以智能化促进能源流动更顺畅更普遍。利用数据的渗透性,全面无死角地对输电线路进行监测。为维护线路的有效运行,需要及时进行线路检修。使用智能化设备对线路输电全过程进行实时监督,根据已有运行数据,可以预测线路老化、电阻故障等问题。一旦出现故障,能够及时响应,迅速隔离故障点并启用备用电源。精准识别跑电、漏电、线损过大等问题的点位时段,减少电力输送过程损耗。

  提升新型燃料运输的安全性,便利其更大范围推广。风能光能的大量生产也产生了电力消纳难、多元利用问题,为此一些地方利用相对廉价的新能源来制备氢气。一些加氢站用运氢车沟通生产地和使用地,需要通过智能识别检测氢气瓶的压强、温度、有无泄漏等。近来出现的氢气管道运输,也需要通过智能设备将不同来源信息如图像、声音、数据等进行综合比对,发现问题及时预警并给出处理建议,确保运输安全高效。

  电力客户端:以智能化创造更经济实惠更稳定舒适的客户体验。智能启用不同电源,最大程度节约生产成本。充分利用绿电直连政策红利,对企业生产用电进行统筹规划,兼顾实用性与经济性。个体用户可用智能软件管理自己的大型用电设备,利用峰谷时段电价的差异,自动选择最优的开启时机。

  通过电网的智能化改造,确保供电稳定,降低故障率。安装独立分布式智能终端,进行全链条数据采集,通过波形算法等精准识别线路异常,提前预判潜在风险,对风险进行不同等级的评定,并提供自主维护、短信提醒、断电跳闸、人工介入等建议处理方案。

  电力调度端:以智能化促进不同主体场域的协同配合。沟通不同发电主体,实现资源互补。针对新能源电力所呈现的随机性、波动性、不可预测性,构建水电、火电、核电、风电、光电等多源互联的跨区域虚拟电厂,精准预测新能源出力状况,动态适配其他电力来源的入网电量。

  构建智能微电网,保障多主体参与积极性。单位社区可将商用可调用电力资源、居民大型用电设备、分布式储能设施等与单位自备发电设备相结合,构建可充电可放电的智能微电网。利用智能算法,结合电价波动、用电负荷等进行即时调节,确保多方在用电和利益上取得平衡。

  对电力使用场域时空进行调度,以更低成本创造更高价值。算力行业的算力运行、物理降温等都消耗大量电力,通过算力调度模型,实时追踪电价波动进而将算力运行分配到有竞争力的时段空间,可以节约生产成本。

  (作者单位:南通大学马克思主义学院)

  【基金项目】本文系2024年教育部人文社会科学研究专项任务项目(中国特色社会主义理论体系研究)“系统思维视域下新质生产力的要素、结构、层次、功能研究”(编号:24JD710014);国家社科基金一般项目“习近平文化思想对马克思主义文化理论的原创性贡献研究”(编号:24BKS003)。

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