國家能源集團(tuán)電科院南環(huán)院：綠色低碳發(fā)展先鋒
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2024-01-17 15:18
曹含
2024開年，國家能源集團(tuán)將全面建設(shè)世界一流清潔低碳能源科技領(lǐng)軍企業(yè)作為全新發(fā)展戰(zhàn)略。
國內(nèi)環(huán)保行業(yè)老牌科研單位——國家能源集團(tuán)電科院南環(huán)院多個(gè)領(lǐng)域同步發(fā)力，從光伏電站數(shù)字化智能管控到火儲聯(lián)合決策協(xié)同，再到適用行業(yè)更廣泛、意義更長遠(yuǎn)的碳排放數(shù)據(jù)管理，不斷為綠色低碳提供更加豐富的形態(tài)，用科技力量讓企業(yè)更清潔、更高效，用原創(chuàng)貢獻(xiàn)讓社會更集約、更和諧。
數(shù)智光伏電站：墻內(nèi)開花墻外香
2024年元旦剛過，“分布式階地光伏電站組件智能清掃系統(tǒng)開發(fā)及示范應(yīng)用”項(xiàng)目獲批立項(xiàng)的消息從河曲電廠傳到南環(huán)院。作為技術(shù)協(xié)作單位，南環(huán)院光伏研究的新年工作就此拉開序幕。回望一年多前，該院踏上“雙碳”賽道的第一步，便是通過研究運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，成功獲批國家工信部“基于物聯(lián)網(wǎng)的百兆瓦級智慧光伏電站示范項(xiàng)目”。以此為起點(diǎn)，該院開啟了基于物聯(lián)網(wǎng)的光伏電站數(shù)字化建設(shè)工程。
在光伏電力領(lǐng)域，該院以培育數(shù)智技術(shù)服務(wù)能力為目標(biāo)，利用自身院區(qū)內(nèi)屋面及地面條件，聯(lián)合江蘇新能源公司共同打造1.2兆瓦規(guī)模數(shù)智光伏實(shí)證基地，開發(fā)物聯(lián)數(shù)智光伏電站及能量管理系統(tǒng)。院區(qū)光伏采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”運(yùn)行模式，日均發(fā)電量近3000千瓦時(shí)，基本覆蓋該院辦公時(shí)段的用電負(fù)荷，在達(dá)成新能源技術(shù)服務(wù)及科研功能的前提下，實(shí)現(xiàn)了數(shù)智化低碳院區(qū)概念的示范應(yīng)用。
實(shí)證基地不光融合了光伏發(fā)電、儲能、氣象監(jiān)測、組網(wǎng)通信、直/交流負(fù)載應(yīng)用、信息集中管控等多種元素，還建有微電網(wǎng)協(xié)控系統(tǒng)，可以避免外網(wǎng)電壓波動造成的沖擊，并能通過模擬不同類型的用電環(huán)境，開展各類數(shù)據(jù)分析、診斷及預(yù)測算法模型的研究與優(yōu)化，為新能源領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)提供優(yōu)質(zhì)的平臺條件。
在此基礎(chǔ)上，該院開始打造智慧光伏服務(wù)中心，將能量管理控制系統(tǒng)、光伏智能巡檢系統(tǒng)、光伏智能管控系統(tǒng)進(jìn)行高效集成，融匯智能檢測、智能清掃、功率預(yù)測、故障校核及修復(fù)等多重功能，驗(yàn)證成果表明，整套數(shù)智化服務(wù)完全能夠適用于其他獨(dú)立或區(qū)域光伏電站。
院區(qū)內(nèi)的驗(yàn)證成果在2023年得到應(yīng)用推廣，該院針對傳統(tǒng)光伏電站運(yùn)維效率低、發(fā)電量預(yù)測時(shí)效性弱、故障診斷可靠性差等“痛點(diǎn)”，樹立起“大數(shù)據(jù)+智能物聯(lián)”示范標(biāo)桿，所搭建“基于物聯(lián)網(wǎng)的光伏電站數(shù)字化智能管控平臺”先后在甘肅瓜州、浙江寧海、海南定安落地，無人機(jī)巡檢、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、智能診斷、3D數(shù)字地圖模型等功能同步投用，經(jīng)測算比對，可以使電站發(fā)電效率提升13.4%。便捷可靠的智能管理方案，為光伏發(fā)電企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益提升，南環(huán)院運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動傳統(tǒng)光伏電站數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級，躋身為構(gòu)建綠色低碳能源體系的一支活躍力量。
火儲聯(lián)合調(diào)頻：順勢而為顯身手
2024年，湖南地區(qū)首個(gè)火儲聯(lián)合調(diào)頻系統(tǒng)的投用，正在南環(huán)院與寶慶電廠緊鑼密鼓的合作中越來越近。
南環(huán)院對火儲聯(lián)合調(diào)頻的關(guān)注其實(shí)早就開始了，早在2021年12月國家能源局發(fā)布《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》和《電力輔助服務(wù)管理辦法》時(shí)，南環(huán)院就審時(shí)度勢，認(rèn)定新建儲能參與電力市場輔助服務(wù)將成為300MW -1000MW主力火電機(jī)組的未來選擇。基于此，南環(huán)院看準(zhǔn)電化學(xué)儲能系統(tǒng)響應(yīng)速度快、短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)、調(diào)節(jié)方向易改變的特點(diǎn)，以實(shí)施重點(diǎn)“種子”項(xiàng)目的方式，發(fā)力研究火儲聯(lián)合調(diào)頻。
從分析現(xiàn)有火儲聯(lián)合調(diào)頻控制策略的不足入手，南環(huán)院圍繞如何縮短機(jī)組響應(yīng)時(shí)間，專注研究儲能功率和儲能容量對AGC綜合調(diào)頻性能指標(biāo)K的影響，設(shè)法提高變負(fù)荷速率、調(diào)節(jié)速率以及儲能系統(tǒng)的上下行調(diào)節(jié)裕量，開發(fā)出包含協(xié)同系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)、現(xiàn)貨交易系統(tǒng)三大功能模塊的火儲靈活決策系統(tǒng)。經(jīng)過巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了火儲靈活決策系統(tǒng)與電廠原DCS系統(tǒng)、儲能EMS系統(tǒng)以及現(xiàn)貨交易系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而通過智能先進(jìn)算法深度分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，為火儲聯(lián)合調(diào)頻提供控制策略。
研究成果首先于臺山電廠得到應(yīng)用，在2號機(jī)組上，南環(huán)院構(gòu)建的火儲決策系統(tǒng)有效解決了火電機(jī)組與儲能系統(tǒng)缺乏聯(lián)合協(xié)同監(jiān)測與控制的問題，經(jīng)過驗(yàn)證，機(jī)組運(yùn)行煤耗顯著降低，綜合調(diào)頻性能和電化學(xué)電池經(jīng)濟(jì)壽命分別提高20%，機(jī)組經(jīng)濟(jì)收益水平以及電廠參與電力現(xiàn)貨交易市場的競爭力均大幅提升。
通過配置儲能系統(tǒng)輔助火電機(jī)組進(jìn)行AGC調(diào)節(jié)，南環(huán)院成功將火電機(jī)組從長期的AGC調(diào)頻任務(wù)中解放出來，緩解了頻繁調(diào)節(jié)導(dǎo)致的設(shè)備疲勞、磨損，獨(dú)辟蹊徑改善機(jī)組燃煤效率，提升機(jī)組可用率及使用壽命，進(jìn)一步促進(jìn)了全社會節(jié)能減排。
碳排放數(shù)據(jù)管理：知行合一出效益
2023年11月，由工信部、國資委聯(lián)合主辦的第五屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽在全國五大賽站同步開啟，南環(huán)院推出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+綠色低碳解決方案從2043個(gè)參賽作品中成功突圍，榮獲大賽三等獎(jiǎng)，成為碳排放及碳足跡管理領(lǐng)域唯一獲獎(jiǎng)方案。一個(gè)月后的總決賽，方案又在全國百強(qiáng)中脫穎而出，榮膺“最具發(fā)展?jié)摿Κ?jiǎng)”，這是該院繼獲得2023年能源產(chǎn)業(yè)“綠能星”大獎(jiǎng)之后再次出彩。方案接連獲獎(jiǎng)，標(biāo)志著南環(huán)院這項(xiàng)綠色低碳成果堪稱研究與應(yīng)用深化融合的典范，可謂“叫好又叫座”。
兩年前，“要?jiǎng)?chuàng)造條件盡早實(shí)現(xiàn)能耗‘雙控’向碳排放總量和強(qiáng)度‘雙控’轉(zhuǎn)變”的要求在中央經(jīng)濟(jì)工作會議上被首次提出，碳排放數(shù)據(jù)愈加成為一項(xiàng)核心資源，碳排放數(shù)據(jù)管理的意義愈發(fā)重要。新形勢下，南環(huán)院“聞令而動”，聚焦工業(yè)領(lǐng)域碳排放管理的核心問題，啟動涵蓋碳排放準(zhǔn)確核算、實(shí)時(shí)監(jiān)測與數(shù)據(jù)安全管理的方案研究，以統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模技術(shù)為基石，將人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等工業(yè)要素的全過程質(zhì)量控制融入可信驗(yàn)證系統(tǒng)，構(gòu)筑起工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)框架,并同時(shí)在“中心端”和電廠端進(jìn)行方案實(shí)踐。
一方面 ，南環(huán)院基于區(qū)塊鏈技術(shù)，建設(shè)智慧煤檢實(shí)驗(yàn)室可信數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈管理平臺，將其塑造為企業(yè)碳排放管理的“中心端”，實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)全流程數(shù)據(jù)上鏈，確保煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可信。管理平臺通過碳排放數(shù)據(jù)的自動采集、分析和報(bào)告，可以幫助企業(yè)精準(zhǔn)掌握碳排放情況，糾正碳排放問題，降低綜合能耗，長遠(yuǎn)看還可為企業(yè)決策提供更加及時(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)，提高市場響應(yīng)速度和能力。
另一方面，南環(huán)院在蚌埠電廠搭建起客戶端碳資產(chǎn)智慧管理分析平臺，聯(lián)合應(yīng)用燃料智能化管理系統(tǒng)及其設(shè)備、激光煤質(zhì)快速檢測裝置、二氧化碳連續(xù)監(jiān)測裝置，基于各數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)質(zhì)量比對、計(jì)量溯源及性能評估結(jié)果，構(gòu)筑碳排放數(shù)據(jù)篩查模型，不光能夠準(zhǔn)確獲取碳排放數(shù)據(jù)，還能通過深度挖掘電廠燃料、機(jī)組運(yùn)行、碳排放等多維數(shù)據(jù)，降低碳交易成本，實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)“效益提升”。
智慧煤檢實(shí)驗(yàn)室平臺和碳監(jiān)測平臺的實(shí)用價(jià)值隨后在多個(gè)場景中得到驗(yàn)證，通過實(shí)施該院技術(shù)方案，電廠碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率從傳統(tǒng)的80%提升到98%，由此達(dá)到人工成本減少，企業(yè)運(yùn)營效率提高的效果。
通往清潔美麗世界的道路上，無數(shù)新機(jī)遇正在醞釀萌發(fā)，國家能源集團(tuán)電科院南環(huán)院保持敏銳與專注，時(shí)刻響應(yīng)時(shí)代號召，爭做綠色低碳發(fā)展先鋒。
責(zé)任編輯：江蓬新
