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電力系統(tǒng)巨變，能源互聯(lián)網(wǎng)在敲門

點(diǎn)擊：作者：記者來源：連線新能源微信號發(fā)布時(shí)間:2021-09-11 10:51:23

電力系統(tǒng)是為電能的產(chǎn)生、輸送、分配與消費(fèi)而構(gòu)建成的能量網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)，是人類到目前為止構(gòu)建的最龐大、最復(fù)雜的以分布式智能為基礎(chǔ)的能源實(shí)時(shí)平衡系統(tǒng), 隨著社會需求的變化、技術(shù)的進(jìn)步, 它處在不斷發(fā)展、變化和演進(jìn)之中。

對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來說，最大的挑戰(zhàn)是對于電網(wǎng)柔性的迫切需求。

在發(fā)電端，可再生能源發(fā)電量迅速增加，2020年12月可再生能源發(fā)電量達(dá)到2.2萬億千瓦時(shí)，占全社會用電量的比重達(dá)到29.5%。風(fēng)、光等可再生資源受季節(jié)、地域、氣候影響較大，存在著隨機(jī)性、波動性、間歇性等諸多不可控因素，存在出力多變、瞬間沖擊的問題，將對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。

在用戶端，隨著新能源車的普及，大量即插即用式電源的接入切出以及軌道交通運(yùn)輸設(shè)備的大規(guī)模運(yùn)行均對能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅，其對電力系統(tǒng)帶來的沖擊以及對電能質(zhì)量的影響不容忽視。

在我國實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的路徑中，終端能源消費(fèi)的電氣化進(jìn)程加速、在源端大力發(fā)展可再生能源成為建立清潔低碳、安全高效能源系統(tǒng)的主要方式之一。

在連接電力生產(chǎn)與消費(fèi)端的電網(wǎng)領(lǐng)域，同樣掀起一場轟轟烈烈的變革。

在這一過程中，微電網(wǎng)建設(shè)成為提高電網(wǎng)靈活性的有效手段。在我國微電網(wǎng)的發(fā)展雖尚處于起始階段，“十四五”將建設(shè)一批新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目和綜合智慧能源園區(qū)典范。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。

基于能源物聯(lián)網(wǎng)的新型能源價(jià)值網(wǎng)絡(luò)

為了解決電力系統(tǒng)目前正在面臨的挑戰(zhàn)，能源互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)也應(yīng)運(yùn)而生。有眼光、有勇氣的先行者已經(jīng)開始在探索能源互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)和商業(yè)模式。

通過基于英特爾的技術(shù)來推動變電站現(xiàn)代化，可幫助電力公司打破運(yùn)行監(jiān)控和電力數(shù)據(jù)采集的局限，從而構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動型電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力發(fā)、輸、變、配、用、儲過程中的全方位感知、數(shù)字化管理、智能化決策、互動化交易。

英特爾為變電站開發(fā)開放平臺有助于提高電網(wǎng)可靠性、生產(chǎn)安全性和系統(tǒng)安全性。

一、利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的電力保護(hù)與控制

虛擬化可以減少電力裝置數(shù)量，從而減少工作人員往返變電站的頻率，并降低運(yùn)維成本。對于電力公司而言，虛擬繼電保護(hù)將有助于提高運(yùn)營安全性和可靠性，并降低資產(chǎn)投資成本和運(yùn)營成本。電力設(shè)備制造商（OEM）也將能夠從以下幾方面受益，包括產(chǎn)品上市時(shí)間的加速、開發(fā)成本的降低以及軟件和服務(wù)收入的提高。

二、基于微數(shù)據(jù)工作平臺的電網(wǎng)工作負(fù)載整合

變電站迫切需要摒棄過時(shí)的電力系統(tǒng)架構(gòu)，從由固定功能的電力裝置組成的拓?fù)浼希ㄈ?span lang="EN-US"> IED、RTU、PMU、HMI、防火墻、交換機(jī)和路由器），轉(zhuǎn)向采用標(biāo)準(zhǔn)化新電力融合邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行新型電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。這種重構(gòu)的電網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)將有助于優(yōu)化和平衡供電，以應(yīng)對由分布式電源的大規(guī)模并網(wǎng)所造成的電力供需波動所帶來的挑戰(zhàn)。

英特爾及其電力合作伙伴所推動的變電站微數(shù)據(jù)中心技術(shù)，將以運(yùn)營技術(shù)為核心的應(yīng)用和以信息技術(shù)為核心的應(yīng)用融合到集中的、可擴(kuò)展的電網(wǎng)新基礎(chǔ)設(shè)施成為了可能。

該融合意味著，從防火墻、路由器到網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)應(yīng)用的一切組件，都可以在在少到兩臺加固型服務(wù)器作為新電力基礎(chǔ)設(shè)施的微集群單元上運(yùn)行。

同時(shí)，運(yùn)行在全新虛擬化微數(shù)據(jù)中心上的軟件定義的新型電力基礎(chǔ)設(shè)施將有助于改善電力公司的通信和決策。

智能變電站作為電力和算力的樞紐，將能夠處理和分析多個來源的數(shù)據(jù)，從而幫助電力公司實(shí)時(shí)做出本地決策。

三、配網(wǎng)變電站的現(xiàn)代化改造

在中國，配網(wǎng)變電站（高壓配變、中低壓配變）的數(shù)量也在 500 萬個左右。由于這些配網(wǎng)變電站物理尺寸的限制，導(dǎo)致為每個應(yīng)用添加新硬件的空間非常有限。而人工更換或升級每臺設(shè)備又成本高昂。

智慧電力邊緣節(jié)點(diǎn)的功能融合能夠幫助電力公司實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)變電站的硬件標(biāo)準(zhǔn)化。針對此需求，英特爾與行業(yè)合作伙伴形成合作聯(lián)盟，已經(jīng)開發(fā)出了相關(guān)原型機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范。

電網(wǎng)變電站的全新參考架構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，應(yīng)用方案配置卻非常靈活。

英特爾的配網(wǎng)變電站原型機(jī)已經(jīng)通過各種硬件的驗(yàn)證要求，包括開機(jī)可靠性、高溫承受度以及 IEC61850-3 變電站標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性。電氣裝置數(shù)量和現(xiàn)場安裝服務(wù)需求的減少將有助于降低電力公司的固定資產(chǎn)成本、運(yùn)營成本和系統(tǒng)集成成本。

四、風(fēng)力發(fā)電透平中的虛擬化技術(shù)

英特爾為客戶定制一個用于簡化發(fā)電透平控制系統(tǒng)的雙服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電透平控制系統(tǒng)可以搭建在支持按需添加應(yīng)用的開放架構(gòu)之上。除了能夠降低運(yùn)維成本外，虛擬化的風(fēng)力發(fā)電透平控制器還可以支持更高效地系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合，數(shù)據(jù)治理，洞察提取并實(shí)施實(shí)時(shí)分析來最大化發(fā)電出力。

使得風(fēng)力電廠運(yùn)營商可以擺脫風(fēng)力發(fā)電透平 OEM 廠商的限制，按自己的意愿來部署軟件。這一出色的靈活性意味著運(yùn)營商可以定制風(fēng)力發(fā)電廠，以滿足特定的性能目標(biāo)，并輕松實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

五、利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化

微電網(wǎng)包括各種發(fā)電電源，如太陽能電池板、風(fēng)力發(fā)電透平、燃料電池、發(fā)電機(jī)組和儲能設(shè)備等。這些發(fā)電動力島可以靈活地與微電網(wǎng)中的主電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)或單獨(dú)地獨(dú)立組網(wǎng)使用。微電網(wǎng)可以降低能源成本，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)地運(yùn)營提供彈性供電，并提供清潔、可持續(xù)的能源。

英特爾為充分挖掘微電網(wǎng)的全部潛能需要使用了標(biāo)準(zhǔn)化的命令和控制平臺，以便在虛擬化的環(huán)境中解耦硬件和軟件。

隨著能源市場全面擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型，電力系統(tǒng)將從模擬架構(gòu)向全新的數(shù)字化新型電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)。將虛擬化技術(shù)應(yīng)用于電力公司的自控系統(tǒng)將需要行業(yè)銳意創(chuàng)新，共建新型電力系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)，共織智能電網(wǎng)。

英特爾® 處理器的硬件系統(tǒng)，包括英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器、英特爾® Arria®10 FPGA 和 SoC、3D XPoint 內(nèi)存模塊、英特爾®Movidius™ 視覺處理單元（VPU）加速卡和英特爾網(wǎng)絡(luò)接口卡等硬件設(shè)備將為電網(wǎng)虛擬化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。