“这就是俺家安装的屋顶光伏，每个月俺家能多收一千来块钱。”河南兰考村民赵大姐指着自家屋顶上的太阳能光伏板说，喜悦之情溢于言表。毕竟让闲置的屋顶用太阳能发电，不仅可以自家使用，节省一笔电费，用不完的电还能卖出去赚钱，这在赵大姐看来，可是件实实在在的好事！
但是，大家不知道的是，要想真正利用太阳能发电，仅有光伏板可不够。风、光资源出力的随机性和波动性，给电力系统的电力与电量平衡带来了巨大压力，提高新能源发电利用率可算得上是个世界难题。而今，兰考全县可再生能源发电量占全社会用电量比重达到了惊人的97.7%。除了在风光条件优越的青海，世界上还鲜少有地区挑战利用新能源发电来100%供应居民和工业用电。
就像当年在盐碱地上种活泡桐一样，河南兰考又一次创造了奇迹，利用云计算、IoT、大数据等新兴技术，实现大规模的新能源自给自足，河南兰考到底有什么“魔力”？
兰考，开展“能源革命”试点
多年来，农村能源结构一直以化石能源为主，然而这种格局在环保压力和可持续发展的诉求下正在发生变化。调整农村能源结构，发展清洁能源和可再生能源，对于我国农村的可持续发展具有重大意义。
2017年中国工程院院士、原副院长杜祥琬牵头发起了一场“农村能源革命”。典型的农业大县——兰考，率先开展试点。
在杜祥琬看来，我国农村地区分布着大量可再生能源，如风能、水能、太阳能和生物质能等。农村土地和建筑屋顶资源丰富，开发分布式新能源潜力巨大，以县城为单元建设风电和光伏发电，可实现自发自用、就地消纳、余电上网。这不仅有利于削减电力尖峰负荷，而且还节约了配电网资源。“因此，要理性推进‘整县配储’，为间歇性可再生能源‘保驾护航’。”
此外，他还认为，农村可立足于可再生能源发展绿色制造业，如在农村发展农产品加工业。“这样农民就成了能源的生产者和服务商，同时，这种类型的产业将引领乡村振兴。”杜祥琬说。
不过，但凡变革，就必然不会一帆风顺，将前期详实的理论论证变为实践总少不了一番“好事多磨”。
安装基础清洁能源发电设备及配套设备只是第一步。国网河南省兰考县供电公司副总经理，兰考能源互联网平台负责人王洪林认为：大规模的新能源装机，只是他们农村能源革命的开始，由于缺乏有效的新能源调控手段，新能源发电与用电需求难以精准匹配，离新能源自给自足的目标还有很长的距离。
新能源和火力发电不同，新能源发电是靠天吃饭的，很难匹配到用电需求。王洪林他们大部分观测到的情况都是，风机在夜深人静的时候转得起劲，中午午休的时候，光伏又成了发电主力，要想削峰填谷，匹配人们的用电需求，就需要继续投资大量昂贵的储能设备来参与用电调节；同时，不稳定的发电也对农村电网的安全稳定运行造成了巨大的冲击。
因而，如何实现新能源出力可预测、可调节，“驯服”不稳定的风和光，提高新能源发电的利用率，真正实现绿色、低碳，成为了“农村能源革命”路上的一座大山。
县域发展新能源的云上之路
为了最大限度提升新能源利用率，达到兰考县域新能源的自给自足，从2020年开始，兰考县供电公司、国网河南电力联合华为云一起，探索打造“可监测、可预测、可调控”的能源互联网平台，为世界范围探索出一条高效可行的，县域发展新能源的云上之路。
华为云Stack总裁尚海峰说：“以云为底座，通过IoT、大数据、数据治理等技术可以对新能源进行监测、优化、控制和管理，让新能源电站更平稳地发电，发更多的电，并入电网更简单，加速新能源成为主力能源。”
具体来说，能源互联网首先要做的就是把电网路径上的“源（发电端）、网（电网）、荷（负荷）、储（储能）”设备实现互联，在这个环节最具挑战的就是分布式新能源发电设备数据采集。与传统火力发电相比，风电厂、光伏电站和屋顶光伏这些分布式设备来源分散，每一个光伏电站或者风电厂都涉及成千上百个太阳能板或数十数百个风机终端，甚至需要“以屋顶为单位”各自为战，这对数据汇集提出了不小的要求。其次，面对波动性强的新能源终端，要想做出最实时、最精准的预测，数据采集的时延要达到苛刻的毫秒级。
因此，华为云必须先能够将分散的新能源设备数据采集汇聚起来，利用领先的预测算法和控制技术，才可以实现光伏和风电新能源参与电力平衡的精准计算，进而为大电网的调节提供储能、放能、电力调度能策略制定，确保大规模的新能源发电安全、稳定的接入电网，让大规模应用新能源发电成为可能。
在数据接入与采集层面，国网河南电力采用华为云Stack提供的数据中台、物联网等能力建设了新一代数字化系统，华为云Stack云边协同能力支持数据的分钟级采集，实现感知层、平台层、应用层的数据共享，平均时延小于100ms；在使用数据湖方案协助电力负荷预测模型层面，传统电力负荷模型，发电和用电数据小时级批量入湖，TB级数据全量加工和天级流程化分析，导致预测模型颗粒度大（通常1~2小时），清洁能源发电量预测不准确。
华为云Stack提供的智能数据湖可以做到新能源出力、电力负荷数据秒级入湖，MB数据增量更新计算，秒级实时分析，建立更精细的新能源出力预测模型（分钟级），从而精确预测清洁能源发电量，控制火电出力减少。
国网河南电力基于华为云Stack提供的智能数据湖方案协助构建构筑源网、荷、储协同控制平台，支撑新能源电力调度优化策略，精确预测清洁能源发电量，新能源出力短期预测准确率达到96.5%，遥遥超出国际同类标准。
兰考实践变成兰考模式
兰考能源互联网平台的建设，让兰考县域电网实现“可预测、可控制、可自适应”。如今兰考全县可再生能源发电装机达115 万千瓦，比2016年增长了31倍。随着兰考能源互联网的落成，全县可再生能源发电量占全社会用电量比重也从21%提高到97.7%，突破性地实现5*24小时不间断新能源供电，达到新能源“自给自足”要求。上线的首个县域新型源荷多层控制系统，也填补了国际上县域电网精细调度的空白。
为了发展新能源和乡村振兴，兰考全县装了1834 个扶贫屋顶光伏。通过分布式光伏运维监测，提高扶贫光伏电站发电量发电收益5.3%，为用户增收3269.6万元。
也正如杜祥琬院士的预测的那样，新能源自给自足的兰考也成为了能源的服务商，发展起了绿色产业：兰考县蘑菇养殖厂通过安装智能用电监测终端，经由大数据分析得出的智能用电诊断报告，一年帮助工厂节省30万电费，仅在电费这一项就尝到了新能源带来的甜头。
兰考县同时开展了“千村驭风”行动，为各个村落装配风机，发电收益全部用于发展乡村振兴。
基于兰考的成功实践，2023年3月，国家能源局、生态环境部、农业农村部、国家乡村振兴局联合组织在全国范围广泛开展农村能源革命试点县建设。推进分布式能源技术创新应用，充分利用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等新兴技术，探索智能化、共享化农村可再生能源生产和消费新模式。农村能源革命作为能源革命的重要组成部分，兰考模式无疑已成为中国能源发展历程上浓墨重彩的一笔，对我国能源实现高质量发展意义重大。
“以云为底座开展数字化已成为能源行业转型升级的必然选择。”尚海峰表示，“华为云Stack主张通过全面采纳云原生技术，帮助能源行业加速迈向深度用云，实现能源的数字化，进而推进能源革命”。
60年前，焦裕禄在满是风沙和盐碱地的兰考种下一株象征希望的泡桐树，让兰考从无人问津变成农业大县，描绘一场轰轰烈烈的“金色梦”。河南兰考这座小县城，也因此而家喻户晓。50多年过去，兰考已不再是当年的模样。焦裕禄曾用生命喊出的改变兰考的豪言，已在兰考成为现实，让这片土地日新月异、生生不息。
发表评论 取消回复