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中小水電智能管理服務雲平台技術應用案例水電為中國最早發展、最成熟的可再生能源，對國家完成國際減排目標有着舉足輕重的作用。

一、背景

1. 技術應用所屬行業特點、機遇與挑戰

水電為中國最早發展、最成熟的可再生能源，對國家完成國際減排目標有着舉足輕重的作用。水電在中國經歷了多年發展，總裝機容量從1980年代約1000萬千瓦，躍增至2017年的3.41億千瓦。隨着水電開發成本增加、可開發資源減少、棄水嚴重等問題影響，行業投資速度放緩，整體發展進入穩定發展期或成熟期。

2. 技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性及重要意義

另一方面，「廠網分開，競價上網」，發電企業必須挖掘一切潛力，減少運行成本，才能在競爭中處於優勢地位。目前我國水電站尤其是中小型水電站存在管理混亂、技術水平落後、設備設施老化嚴重等問題，發電效能逐年降低，甚至面臨倒閉的風險。中小水電的運營管理問題是水電行業亟待解決的重要問題。

二、應用案例

1. 項目概述：

平台系統主要由三部分組成：

雲層：採用雲技術，將廣域網或局域網內的所有硬件、軟件及網絡等系列資源統一起來。

傳輸層：以互聯網為橋樑低成本打通電站與雲層數據的聯繫，採用防火牆、隔離、加密、簽名等手段，保障數據與系統安全。

現地層

1、計算機監控系統實現電站側設備的自動化監控與管理。

2、視頻系統實現電站運營場景的集中監視與巡查。

3、智能網關對接監控系統與雲平台，同時實現電站的智能發電控制。

4、視頻網關對接視頻系統與雲平台，同時實現運營場景的音頻識別與視頻識別。

2. 主要效益：

平台自2017年以來，已經實現了新華發電總部對50多座控股電站（涉及水電、風電、光伏發電、生物質能、電網等多個產業鏈）的集中管理，在維護電站投資方權益、社會公共利益方面起到了非常好的示範效應，對整個清潔能源行業健康良性發展方面也起到了積極作用。同時，還應用於區域和流域不同公司中小電站的集中智能管理，總體效果如下：

1、生產效率大幅提高

雲平台可以通過使用雲端對電站進行遠程監控，大量地減少值班人員，至少可以減少60%以上，節省人力成本；同時對雲端存儲的電站大數據進行分析，可以優化機組出力，提高綜合發電效率1%以上；電站故障報警系統直接和雲平台的專家系統連接，故障發生時自動推送故障的解決建議和方案，框定故障關聯的範圍，減少平均故障處理時間25%以上；根據長期收集到的電站設備數據，定期給電站設備做體檢報告，提示可能存在的故障隱患，至少減少後期的非計劃停機時間30%。

2、產品不良品率大大降低

通過雲平台存儲的大量電站設備靜態和動態數據，對數據進行挖掘和分析，提示設備的性能狀況、使用壽命及檢測時間，長期保持電站設備良好率，100%保證電力生產的安全和穩定。

3、能源利用率普遍提高

利用雲平台對水情系統接入的優勢，監視區域內水力資源發展情況，做好水力資源預測，優化水庫調度，提升水力資源的利用率，減少棄水量15%以上。

4、實施多電站集中運維，電站運行費用大幅減少

藉助雲平台，可以實現流域或區域中小電站的集中控制和集中運維管理，實現了集中化、規模化、專業化運維，大幅減少單個電站的運維人員投入，使區域電站整體運維費用降低50%以上。

三、技術要點

本項目研發的水利電力智能管理服務雲平台技術水平達到了國內先進水平。主要技術指標包括：

1、採用基於Redis的內存數據庫及優化，按當前數據上傳頻率每10~30秒一次，讀占比約10%，每個電站1500個點，可支持4萬個電站實時數據讀寫。

2、基於HBase的歷史庫及優化，支持千萬點數據高壓縮存儲，平均壓縮比約12:1，一小時數據查詢秒級返回。

3、基於微服務的Web框架及OS優化，每秒並發訪問用戶可達到2500且平均1秒返回結果，當前硬件和業務頻度下可支持千萬用戶。

4、自主研發，內置Modbus、IEC104、IEC101、CDT等常用電力標準協議。

中小型水電站工業互聯網平台以水電站為基礎對象進行研發，同時兼顧光伏發電站、風力發電廠等自動化測控系統對象，通過將物聯網、雲計算、大數據、人工智能等信息技術引入到研究對象的信息化建設中，以滿足研究對象在信息化建設方面投資成本低、建設周期短、易於維護、可擴展性強等需求。

主控層使用智能數據採集裝置，通過標準電力協議接入監控系統或現地控制單元（LCU）及工業電視系統，將數據加密後傳輸到雲層，並內置智能控制模塊，以滿足水電站檢測、控制和執行的高實時性，避免數據分析和控制邏輯全部在雲層，難以滿足業務的實時性要求，而雲層聚焦非實時、長周期數據的大數據分析，能在周期性維護，業務決策支撐等領域發揮特長，雲層的大數據分析優化輸出的業務規則也可以下發到智能數據採集裝置，從而使得智能數據採集裝置逐漸從聯接向智能演進，在人工智能等新技術使能下，可能進一步發展為自治，即自主業務邏輯分析和計算，動態實時自我優化及執行，從而實現無人電站。

四、應用前景

1、促進經濟發展

對分散的閒置資源和信息進行了整合和共享，以平台為紐帶互聯互通，提高了資源和信息的利用效率，促進了經濟的發展。

2、有效降低中小水電運維成本

線上和線下相結合的運維託管模式，有效解決了運維成本高、管理水平低、招人難留人難等問題，通過集中運維管理，有效提高管理效率，通過線上系統應用，進一步降低運維人員投入。

3、解決行業數據孤島現象

通過平台實現了數據的多方向流動、相互共享，有利於獲取自身所需的數據，提升運營效率；同時數據可以在平台進行交易，擴展了營運的盈利規模。

4、促進行業進步、推動行業研發

實現設備信息共享，使用方和生產方直接對接，實時反饋質量和功能缺陷，便於及時改進、特殊定製；更好地融合供需雙方，推動行業的健康發展和進步。大量應用數據共享，提供準確的研發、改進方向，推進了新產品研發的速度。

5、創造新的數據應用方向和模型

實時互聯、數據共享，通過對數據進行深度分析與挖掘，創造出新的數據應用方向和模型。

6、勞動就業

通過企業需求和社會化服務資源的有效對接，提供新的服務崗位，解決行業服務人員就業問題；服務眾包模式解決了企業運營管理問題，投資的積極性，促進行業良性發展。

7、促進行業轉型升級

打破行業傳統老舊的生產運營管理模式，提高了企業運營管理效率，倒逼整個行業轉型升級，社會化大生產和大研發的普及，推動行業更好更快的發展。