國網吐魯番供電公司電力大數據助力環境保護
大數據2020-12-01
11月18日，中國社會科學院中國產業與企業競爭力研究中心與社會科學文獻出版社聯合發布《產業藍皮書：中國產業競爭力報告(2020)No.9》。藍皮書認為，“十三五”以來，我國大數據產業實現規模和份額的雙提升，預計2020年將達到2192億美元，全球占比提升至21.3%，仍居全球第二位。
大數據支撐產業的發展正在被廣泛應用。而在國網蘭州國家級新區能源互聯網融創園，一個基于電力大數據的產業藍圖正在被繪制：通過對電力數據價值的深挖，拓展內外應用，截止目前，已經實現了對基礎設施建設、環保、征信等眾多行業提供大數據支撐。
電力的應用已經突破傳統壁壘，國網甘肅省電力公司(下稱“甘肅電力”)正在加快實現電網數字化轉型升級。事實上，秉承著“向科技要效率”的原則，甘肅電力一直以來都在堅持科技創新，不僅使得電力大數據廣泛應用于社會多個領域，在破解深基坑作業難題、千萬千瓦級風光電集群源網協調控制關鍵技術及應用等方面也有重大突破，并已然走在了全國前列。
大數據精準識別“空心村”，輔助健全鄉村振興長效機制
隨著工業化、城市化的發展，農村大量勞務人員輸出，農村“空心戶”和“空心村”問題日益突出，并衍生出土地、房屋和宅基地閑置、產業發展動力不足、鄉村環境治理難度大等現實問題。同時，農村缺乏及時高效的統計手段，統計數據不健全，對農村空心化識別和研究存在切實困難。
2018年9月，《鄉村振興戰略規劃(2018~2022年)》發布，近年來，如何如何精準識別“空心村”，評估農村空心化程度，從而建立健全鄉村振興投入穩定增長的長效機制，成為擺在各級政府面前的一大難題。因覆蓋面廣、實時性高、準確性好、與人口關聯性更強、精準到戶、容易獲取等多方面的優勢，利用電力數據，可有效評估出農村實際常住人口規模。
今年1月，甘肅電力與隴南市政府密切合作，成立專題工作組，以隴南3249個行政村、70萬農村居民用戶用電信息為基礎，引入電量、節假日、地理經緯度、經濟作物、人均收入、天氣和海拔等16個特征影響因素，構建7種數據分析模型，經模型優劣分析篩選，最終實現了各縣區、各鄉鎮、各村落的空心率快速測算，并按月、季、年“看圖查詢”，動態便捷掌握村民常住情況及農村“空心率”程度，提升駐村干部數據統計工作效率數十倍以上。
僅用半年時間，甘肅電力便攻關完成“空心村”項目，并得到實踐驗證落地。行政村常住人口數量的研判時間從長期不可預控、大成本人力投入精確縮短至30分鐘、零人力成本，實現“電力數據多跑路，干部群眾少跑腿”、“數據跑代替人員跑”的目標。為政府更加有針對性地做好農村留守兒童、留守老人、特色產業規劃發展、勞務輸轉、村貌治理等提供參考，助力鄉村治理。
基于電力大數據的“空心村”分析識別成果在國內率先發布，實現了“空心村”的快速識別定位，在輔助政府決策、助力鄉村振興發展方面取得了重大突破，在支撐鄉村基礎建設、扶貧成效評估應用場景取得實效，形成了電力大數據服務政府治理體系、治理現代化建設的“甘肅樣本”，尤其在當前疫情防控情勢下，“讓數據跑代替人員跑”更具有實際意義。
對此，甘肅省副省長李沛興曾作出如下批示：“首創農村‘空心村’識別，對脫貧攻堅、鄉村振興必將發揮積極促進作用。”
擴大電力大數據應用，助力經濟社會發展
電力大數據實現對“空心村”的分析識別，并不是個例，電力大數據能全面真實地反映宏觀經濟運行情況、各產業發展狀況、居民生活情況和消費結構等。甘肅電力的大數據應用正處于快速起步階段，應用趨勢頻繁變化，其在助力經濟社會發展層面，同樣發揮了舉足輕重的作用。
根據國網公司電力看經濟工作要求，甘肅公司完成試點任務4項，自主開展特色產品建設3項，產品主要基于重點產業、旅游業、餐飲業等行業用電數據，結合GDP、主要工業品產值、房屋、學校等各類外部數據，打造“宏觀經濟+后疫情復工復產+中小微企業運行+重點產業運行態勢+夜間經濟活力+電力看旅游+電力看空置”七類應用場景，全方位、多角度展現全省經濟社會發展態勢，助力企業和政府決策機構從電力角度實時掌握重點產業等經濟動態，為政府宏觀經濟決策提供依據。
例如，基于目前國內尚無權威的空置房統計數據的瓶頸，甘肅電力利用電力數據精準到戶、實時采集等特點，準確反映房屋使用情況，快速形成《電力看甘肅居民住房空置率專題分析報告》提報甘肅省統計局，為政府決策提供支撐;
在后疫情時代，甘肅旅游業逐漸復蘇回暖，甘肅電力還通過提取全省323個A級旅游景區及27325家旅游餐飲、住宿等旅游產業上下游企業日用電量數據，全面分析全省、各地市、各A級景區、各類型旅游企業復工復業情況，輔助政府了解旅游產業恢復情況;
通過對標去年全年日均電量，構建刻畫中小微企業運行情況的指標，反映指標企業運行情況，輔助定位不景氣企業;
依托大數據技術，基于用電量與夜間經濟發展的正相關性，構建夜間經濟電力指數體系，以數據量化的方式直觀呈現夜間經濟的發展狀況，為反映甘肅整體夜間經濟、政府城市管理、發展決策提供決策參考……
今年10月23日，甘肅電力收到了一封來自甘肅省統計局的感謝信，對甘肅電力通過深挖電力數據在經濟運行各個方面的價值，為甘肅省統計局開展相關領域統計監測、分析工作提供了可借鑒的參考價值，并為科學準確把握宏觀經濟形式，服務全省經濟發展工作大局貢獻了“電力智慧”。這是對甘肅電力此項創新工作的大力肯定，也意味著甘肅電力探索出的電力數據的應用之路切實可行，未來可廣泛推廣至更多的領域，不斷提升電力數據價值在服務現代化生產、經營及決策中的貢獻力量。
電力數據在甘肅的另一應用，在于對黃河流域的生態保護。甘肅是黃河流域的重要水源涵養區和補給區，要首先擔負起黃河上游生態修復、水土保持和污染防治的重任。
甘肅電力創新開展黃河生態應用研究，深度融合黃河流域企業相關電力數據和水環境保護數據，搭建電力看環保可視化平臺，推動黃河流域生態高質量發展。
如何通過電力數據實現對黃河流域生態環保的實時監控?對此，甘肅電力互聯網部專責延亮打了個比方：污水處理廠處理污水需要用到電，且在設備不變的情況下，每天的用電量將保持在一個相對平穩的狀態，一旦某個時段的用電量出現急劇下降的情況，便可初步判定其部分污水處理裝置存在停運的可能。電力公司通過對黃河沿岸某污水處理廠用電量波動的實時監控，便可預測其是否存在未經處理就進行污水直排的行為。
當然，以電力數據助力黃河生態保護項目的研究是一個系統而龐大的工程，以上例子僅僅是其中一個細小的方面。
經過多次現場調研、調試、檢驗，今年9月29日，“電眼”看黃河——數字化黃河生態保護電力監控平臺上線。監測黃河沿岸重點企業用電量變化情況，為環保部門識別高風險排污企業提供參考。
據悉，該平臺目前處于試運行階段，結合甘肅省生態環境廳的需求，可以監控黃河甘肅流域的80余家污水處理廠。下一步，甘肅電力將結合甘肅省生態環境廳的實際需求迭代優化平臺大數據應用分析能力，逐步實現對甘肅省內黃河流域所有重點排污企業的監控。
自主研發深基坑作業機，破解電力施工安全難題
如果將電力數據支撐社會發展建設看成是甘肅電力的“對外輸出”，那么賦能工程施工安全便是其“對內優化”的常態作為。
國家能源局官網10月16日發布《2020年7月事故通報》，據通報消息，7月2日，國家電網有限公司湖南衡陽供電公司衡南(堆子嶺)220千伏輸變電線路建設工程施工過程中，1名作業人員進入深13.2米、直徑2米的基坑綁扎固定探測管時發生窒息，隨后又有4名作業人員依次進入基坑施救時也發生窒息，5人經醫院搶救無效死亡。
在電力建設工程中，鐵塔基礎深基坑作業是基礎性的重要工序，因其作業點的地質基礎構造復雜多變、作業量大、危險因素多且難以觀察識別，施工中易引發安全事故。
“在電力行業深基坑作業中，井口支架多數使用角鐵焊接而成，相對笨重，搬運不便;提料方面使用絞架人力提土或者采用小型卷揚機，效率不高;氣體檢測方面，一般是施工人員隨身攜帶氣體檢測報警裝置，檢測到氧氣不足或有害氣體超標后需要自行撤離，防護機制不完善、不合理。”已經從事輸電線路施工多年的施工隊長賈培林指出了傳統深基坑作業方式的種種弊端。
在科學技術日益精進的今天，能否通過技術手段和智能裝置降低深基坑作業安全風險?通過深入調研發現，長期以來，國內市場上電力施工深基坑作業缺乏符合規范的標準化設備，且功能單一、安全性不高、智能化程度較低，尚無多功能集成的深基坑作業裝置，這是深基坑作業事故頻發的重要因素之一。
為了攻克這項難題，甘肅電力決定研發一套操作簡便、安全可靠、功能完備的深基坑作業智能設備，依靠設備主動、及時地發現危險并預警，自動采取有效措施加強人員保護，破解深基坑安全作業難題，防范基建安全事故發生。
在國網基建部指導下，甘肅電力“國網工匠”翟宗亮及其創新團隊深入施工現場進行勘察，掌握現場需求，成立課題研發小組，開展技術攻關。經過多次實驗、檢測、調試，今年7月24日，國內首臺一體化深基坑作業智能機在中蘭鐵路牽引站330千伏外部供電工程施工現場進行試驗，各項功能均達到預期要求，性能參數滿足有限空間作業要求。隨后，經過一個月的試用、改進、再試用、再改進,第二代產品于8月正式進行多點推廣試用。
具有實時氣體檢測、自動聲光報警、智能送風、電動提料、應急救援裝置等多個功能。作業時，當基坑內氧氣含量低于15%時，將自動觸發聲光報警，同時風機自動啟動送風，直至氧氣含量正常;如遇緊急情況，應急救援裝置可迅速將施工人員拉出基坑;大大提高了提土開挖效率，進而縮短施工工期……一體化深基坑作業智能機一舉破解了深基坑作業安全措施難以落實的行業難題，同時，也極大地提高了作業效率。
運輸輕便，安裝快捷，一體化深基坑作業智能機具有很強的可復制推廣性。今年7月31日，國家電網公司確定在16家省公司試點應用。目前，16家試點省公司已投入使用45套，并計劃再添置90套。
從問題中尋求科技創新，當好西北電網“中心廳”
不可否認，甘肅電力的科技創新已經走在了全國前沿，而實現這一成果的動力，一定程度上在于甘肅電網的特殊性。
“大家形象地將西北5省形容為‘四室一廳’，而處于最中間的甘肅電網，就扮演著‘廳’的角色，青海、新疆、陜西、寧夏的交換都要從甘肅電網上經過，”甘肅電力科技部副主任王維洲介紹說，甘肅電網結構復雜，控制難度大;其次，甘肅新能源占比高，風電、光伏占到裝機的43%，尤其河西地區占到75%，新能源本身的波動性，增加了控制難度;再加上近年來全面推行的光伏扶貧項目，在農村地區呈現點多面廣，控制難度再次增加。
“很多問題在世界范圍來說，我們都是首次遇到，”王維洲坦言，保證電網安全穩定經濟運行的壓力比較大，“但是，對于科技工作人員來說也是個機會，有問題才有創新，我們圍繞甘肅電網遇到的一系列問題組織科技攻關，因此才有了甘肅電力科技創新的長足發展。”
除了先天條件的倒逼，據王維洲介紹，一直以來，國家都將最新技術放在甘肅試用，也為甘肅電力提供了科技創新的條件。于是有了歷史上開創共和國水電史多個之最的劉家峽水電站。
今天，在甘肅省大力推進光伏扶貧的背景下，新一輪的問題隨之產生：負荷沒有增加的情況下，供大于求形成的不平衡，給電網造成了很大的難度。能否就地完成消納，成了光伏扶貧需要重點考慮的問題。
秉著扶貧先扶智的原則，2016年國家電網公司組織科技攻關項目，在定西香泉地區建設“智慧農業與分布式電源協調發展示范工程”，旨在通過培育適宜當地特點的農業負荷，探索就地消納分布式電源、光伏扶貧新路子。
以該地區最主要農作物馬鈴薯的育種為突破口，將國際上先進的馬鈴薯育種技術引入示范工程，采用無性繁殖方式進行馬鈴薯育種，一種新型農業生產技術運用而生。科學的育種方式對環境溫度、濕度等因素有嚴格要求，要營造最佳的植物生長環境就需要消耗大量能源，2018年示范一期和二期工程建成投運后，除全部消納掉19KW大棚分布式電源外，還從大電網每年購電近50萬度，實現了育種企業與電網企業的共贏。
通過示范工程建設，馬鈴薯育種公司的全部產品遠銷19個國家，企業年銷售收入達到7000萬元，年盈利1000萬元，固定聘用當地農民70余人，臨時聘用150余人，農民日均收入達到了70-90元，成為當地扶貧攻堅的明星企業。
在這個示范工程的建設過程中，充分體現了甘肅電力作為央企的政治責任、社會責任和經濟責任，在設計項目的時候，根據不同地區的農業生產量身打造用能規劃，再整合社會優勢力量，打造甘肅與外界交流的平臺，帶動上下游的產業發展。
優秀人才的引進和培養，便是優勢力量之一。近年來，甘肅電力成立院士工作站，通過積極申報國網長線項目，改造現有風電機組的控制系統，提升機組無功響應和典雅支撐能力等，有望提升±800kV祁韶直流輸送能力100-150萬千瓦，借助院士工作站科技創新補強甘肅電網“短板”;由甘肅電力牽頭完成的重大科技成果“千萬千瓦級風光電集群源網協調控制關鍵技術及應用”榮獲2019年國家科技進步二等獎;研究團隊通過歷時9年聯合攻關，攻克了千萬千瓦級風光電集群預測評估、源源控制、源網控制、裝備研制和系統集成等系列關鍵技術并示范應用，填補了國際千萬千瓦級風光電集群源網協調控制技術的空白。
“事實上，在甘肅搞院士工作站真的不容易，整個甘肅投資環境并不理想，科技經費緊張，”王維洲感慨說，大家都是滿懷情懷、不求回報地投入其中，他反復強調：“問題就是科研，數據就是資源。我們將國內最優秀的人才通過項目凝聚起來，共同解決甘肅電力的科技問題。”
對于甘肅電力現階段取得的科技創新成果，王維洲給出了充分的肯定，并對接下來進一步的工作開展充滿期待：“未來全球能源互聯網遇到的問題將首先在甘肅遇到，解決好甘肅的問題對全球能源互聯網有現實的借鑒意義。”
作者：趙化利，王震
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