云邊融合 “風光”可控
南方電網公司云邊融合智能調度平臺支撐海量新型廠站安全、高效接入和協同控制
習近平總書記強調，要深化人工智能等數字技術應用，構建美麗中國數字化治理體系，建設綠色智慧的數字生態文明。在主持中共中央政治局第十二次集體學習時，習近平總書記指出，大力推動我國新能源高質量發展，“推進電網基礎設施智能化改造和智能微電網建設，提高電網對清潔能源的接納、配置和調控能力。”
加速數字化綠色化融合發展，是建設綠色智慧的數字生態文明的重要組成部分，也是實現經濟轉型升級和高質量發展，實施數字中國戰略的重要舉措。南方電網公司積極落實數字中國建設、推動電網數字化轉型，以數字化綠色化協同促進新型能源體系和新型電力系統建設，建成云邊融合智能調度平臺，讓新能源靈活快捷地接入電網調度。以“數”為軸，云邊融合，有力保障了電力系統平衡穩定和新能源的安全高效消納。
在廣東東莞，手指輕輕一點，全東莞區域的光照情況預測曲線、光伏發電預測曲線躍然于電腦屏幕上，光伏發電最大功率、容量、發電效率等指標一覽無遺。在云南昆明，電力調度控制中心調度員通過一鍵點擊，順利完成某分布式光伏電站的出力計劃實時調節。如此便捷的功能應用，正得益于“云邊融合”。
東莞、昆明供電局是南方電網公司云邊融合智能調度平臺（CEP）的首批試點單位。新能源信息上“云”后，“風光”變得可觀可測可控，為保障電力系統的平衡穩定和更好地消納新能源，提供了強有力的技術支撐。
截至目前，南方電網公司完成云端系統和13個邊緣集群系統的核心功能建設并逐步投入試運行。“通過對分布式新能源主動調節，大幅提升地區電網調度的靈活性和響應能力，為解決分布式光伏發電引起局部地區線路、變壓器過載等問題提供有效解決手段。”南方電網電力調度控制中心自動化處負責人說。
從試點到逐步推廣應用，一張全領域、多層次、立體化的電力調度智能圖景，正在“云”上徐徐展開。
布局
新能源蓄勢待發，對傳統電網控制系統提出了巨大挑戰，一套先進的自動控制體系必不可少
時間回到2018年。此時，廣東、廣西、云南、貴州、海南五省區新能源裝機為3000萬千瓦，占發電總裝機占比不到10%。
也是這一年，新能源蓄勢待發：全國新能源汽車銷量首次超過百萬輛，海量充電樁隨之興建；光伏、風電、儲能、虛擬電廠等新型廠站如雨后春筍般冒出。
“從政策和各地新能源發展趨勢來看，新能源大規模發展將是大勢所趨。”南方電網電力調度控制中心自動化處高級經理周華鋒說，從2018年開始，南網總調組織前往江浙等新能源發展勢頭迅猛的地區調研，“在浙江嘉興，各種工廠都上了光伏項目，但是運行長期脫網，調度系統看不到這些廠站的運行情況，對調度人員來說非常棘手。”
與火電廠、大型水電站等非常穩定的傳統廠站不同，主要在中低壓側接入電網的新型廠站較為“任性”。天上飄過的一片云、刮過的一陣大風，都可能造成分布式新能源的出力大幅波動，園區內企業的經營活動、車輛的隨機進出也會造成虛擬電廠、充電站功率的明顯變化。
僅靠人力監控這些廠站，顯然無法應對其巨大的數量增長。若要實現24小時全天監視和實時控制，則對系統處理能力的可靠性要求極高。
海量新能源以市場化模式參與到電網運行中，對傳統電網控制系統提出了巨大挑戰。
“新能源自身運行狀態有不穩定性，如果主網不對這些廠站進行監控，規模龐大的不可控新能源就會成為干擾主網安全運行的不確定因素。”南網總調調度處高級經理王堅介紹。在新能源數量和規模不斷擴大的情況下，電網運行的結構形態和系統特征將發生重大變化，電網調度部門難以像對待傳統廠站一樣嚴格管控新能源的接入和行為，因此需要以市場方式進行調節。
“量能一旦噴發，要控制住是很難的。”王堅認為，當量大到不能承載的時候，就有可能引起事故。未來，電力供需形勢十分復雜，要有一套先進的自動控制體系才能領跑。
著眼于未來，下好先手棋。2018年開始，南方電網公司啟動新型電力調度系統的研究、建設。
攻堅
歷時5年攻堅，建成電力行業首個全面貫穿“網—省—地”三級調度、采用“云+邊”兩級模式建設的調度系統，讓新能源靈活快捷地接入電網調度
如何解決新能源、特別是分布式新能源“看不見、控不住”的難題？此前建設推行的南方電網一體化運行智能系統（以下簡稱“OS2系統”）已無法滿足未來對新能源的承載容量、實時監測與可靠控制需求。
是對現有OS2系統不停打“補丁”，還是對調度系統進行體系化的全面重構？對于調度這種實時、龐大、復雜的生產系統，系統的全新構建意味著得面對更大風險和挑戰。畢竟從國內外歷史經驗來看，電網系統的問題往往是“動”出來的。
“一個新的系統開發，光論證都要3—5個月，才敢動手。”周華鋒說，歷史上沒有的東西，要通過技術層層論證、驗證。
“OS2系統的服務器和數據庫還能不能再升級擴容？”
“不行，上次擴容OS2系統的數據庫就已經逼近資源極限，很難在不影響生產的情況下快速擴容，這給生產運行帶來的風險太大了。”
“既然是OS2系統底層架構容納不了，那就只能從架構上解決問題。我們做一個新系統，從底層動，廠家也要跟。”
經過多輪調研分析、技術驗證，南方電網公司最終決定在OS2系統建設的成果基礎上，應用最先進的“云原生”“容器化”技術，建設彈性、開放、智能、全國產化的平臺，以支撐海量新能源參與電網調控和市場交易。
系統變革對于電力調度而言并非易事。周華鋒說，“電力調度的核心邏輯是追求穩定，任何系統變更動作都是牽一發而動全身。但是新形勢下，我們必須主動作為，才能在和現實情況的賽跑中搶占先機。”
核心部件是發揮作用的關鍵。“新型主體的接入、監視、預測、分析、控制等數據要全部上‘云’，通過優化理論、構建模型，利用云計算、人工智能等技術，需要提前布局。”南網總調自動化處主管聶涌泉介紹，對此，南網總調牽頭公司各中調、地調、電力及IT行業頭部企業、科研院所、高校、設計院組建專業團隊，融合云計算、邊緣計算、人工智能等新技術開始全面攻關。
歷經5年多時間，CEP建設在架構、技術等方面取得多個重大突破。
CEP系統是電力行業首個全面貫穿“網—省—地”三級調度、采用“云+邊”兩級模式建設的調度系統：“云”是在南網調度云打造全網共享的“云端全局優化決策系統”；“邊”是在網、省、地各級調度中心建設的“邊緣實時監控系統”；云端、邊端打通構筑云邊交互的“高速公路”，形成“向上集約，向下賦能”的云邊融合調度業務新生態。
CEP系統是對OS2系統的繼承和創新。它既保留了OS2系統應對火電廠、水電廠等傳統廠站的監控能力，同時又擴展了新的底層架構，以兼容數量爆發、隨機性強的新能源。在CEP架構下，新能源可以通過標準的邊緣網關裝置靈活快捷地接入電網調度自動化系統，無需傳統廠站繁雜的對接調試過程。
電網運行人員在收到新能源上送的運行信息后，就能像傳統廠站一樣，看到它們的運行狀態，分析它們對電網的影響，預測它們未來的出力，并實現對它們的秒級自動控制，而這些都是在現有系統上難以做到的。
變化
云邊“雙向奔赴”、高效賦能，讓新能源“看得見、控得住”，為持續推進調度領域數字化轉型奠定基礎
歷史的車輪滾滾向前。“雙碳”目標引領下，以風光為代表的新能源無論是裝機容量，還是發電滲透率，數據都在不斷攀升。
從全國來看，截至2022年底，可再生能源裝機突破12億千瓦，首次超過全國煤電裝機，占全國發電總裝機的47.3%，其中風電、光伏發電新增裝機連續三年突破1億千瓦，創下歷史新高。2024年一季度，廣東、廣西、云南、貴州、海南五省區風電、光伏等新能源裝機達1.45億千瓦，首次超過煤電，成為南方電網第一大電源。
周華鋒坦言，“這么大規模的新能源接入，如果沒有一套系統能看得見、控得住，對調度來說無異于一場災難。”
變化正在發生。首先從顯性的效率提升開始。
廣西電網電力調度控制中心自動化科專責韋洪波介紹，傳統方式下，一個發電廠或變電站要接入電網運行，需要人工畫圖，雙方通過電話、看著屏幕對幾百個信號點進行一一核對、確認。以柳州鹿山35千伏變電站為例，2000多個點的信息，以前光測試信號至少需要3天，現在半天就搞定了。
“一個系統，一塊屏幕，幾次點擊，便可將日常調度的監控步驟完成。”廣東電網公司東莞供電局電力調度控制中心自動化分部高級經理張鑫介紹，“光伏、儲能、充電樁接入到電網系統這邊，數據從后臺上傳到云端，云端下發調控需求，我們就行動。”
相比以往的人工監測并干預，依靠技術的自動抓取，能將這些新能源異常情況抓得又快又準。
還有一些變化是隱蔽而長遠的。張鑫說：“光照預測曲線、光伏發電模型都是網內部分先行單位的技術，通過CEP系統，我們就能用在自己的調度系統上，節省了不少技術研發的成本。”當網內總結提煉的先進技術從“云端”流向各地“邊緣集群”時，本地供電局就能將更多精力和成本放在立足本地的應用優化上，打造自己的特色化調度系統，更好更準應對復雜的調度形勢。
云邊融合正在邁向更深層次。一方面，CEP系統基于云端海量算力和數據，調度業務能實現自下而上的全面集約優化；另一方面云端模型、數據、人工智能、區塊鏈技術可自上而下，賦能中調、地調系統建設，快速精準響應新型電力系統調控需求。
CEP系統鼓勵各地調立足自身實際，將技術資源最大化，同時自主開發特色功能模塊，促進全網調度資源的優化統籌，為調度領域的持續數字化轉型奠定基礎。
未來，包括新能源在內的所有廠站，將隨著源網荷儲運行體系和市場機制的逐步完善，全部納入云邊融合智能調度運行平臺調控，實現源網荷儲協同運行、云邊高效賦能，為南方電網公司推進新型能源體系和新型電力系統建設提供重要支撐。
■ 何謂“云邊融合”？
南方電網公司云邊融合智能調度平臺
● “云”：在南網調度云打造全網共享的“云端全局優化決策系統”
● “邊”：在網、省、地各級調度中心建設的“邊緣實時監控系統”
● 云端、邊端打通構筑云邊交互的“高速公路”，形成“向上集約，向下賦能”的云邊融合調度業務新生態
■ 為何“云邊融合”？
促進全網調度資源的優化統籌，有力保障電力系統平衡穩定和更好地消納新能源，為推進新型能源體系和新型電力系統建設提供重要支撐
