国网吐鲁番供电公司电力大数据助力环境保护
大数据2020-12-01
11月18日，中国社会科学院中国产业与企业竞争力研究中心与社会科学文献出版社联合发布《产业蓝皮书：中国产业竞争力报告(2020)No.9》。蓝皮书认为，“十三五”以来，我国大数据产业实现规模和份额的双提升，预计2020年将达到2192亿美元，全球占比提升至21.3%，仍居全球第二位。
大数据支撑产业的发展正在被广泛应用。而在国网兰州国家级新区能源互联网融创园，一个基于电力大数据的产业蓝图正在被绘制：通过对电力数据价值的深挖，拓展内外应用，截止目前，已经实现了对基础设施建设、环保、征信等众多行业提供大数据支撑。
电力的应用已经突破传统壁垒，国网甘肃省电力公司(下称“甘肃电力”)正在加快实现电网数字化转型升级。事实上，秉承着“向科技要效率”的原则，甘肃电力一直以来都在坚持科技创新，不仅使得电力大数据广泛应用于社会多个领域，在破解深基坑作业难题、千万千瓦级风光电集群源网协调控制关键技术及应用等方面也有重大突破，并已然走在了全国前列。
大数据精准识别“空心村”，辅助健全乡村振兴长效机制
随着工业化、城市化的发展，农村大量劳务人员输出，农村“空心户”和“空心村”问题日益突出，并衍生出土地、房屋和宅基地闲置、产业发展动力不足、乡村环境治理难度大等现实问题。同时，农村缺乏及时高效的统计手段，统计数据不健全，对农村空心化识别和研究存在切实困难。
2018年9月，《乡村振兴战略规划(2018~2022年)》发布，近年来，如何如何精准识别“空心村”，评估农村空心化程度，从而建立健全乡村振兴投入稳定增长的长效机制，成为摆在各级政府面前的一大难题。因覆盖面广、实时性高、准确性好、与人口关联性更强、精准到户、容易获取等多方面的优势，利用电力数据，可有效评估出农村实际常住人口规模。
今年1月，甘肃电力与陇南市政府密切合作，成立专题工作组，以陇南3249个行政村、70万农村居民用户用电信息为基础，引入电量、节假日、地理经纬度、经济作物、人均收入、天气和海拔等16个特征影响因素，构建7种数据分析模型，经模型优劣分析筛选，最终实现了各县区、各乡镇、各村落的空心率快速测算，并按月、季、年“看图查询”，动态便捷掌握村民常住情况及农村“空心率”程度，提升驻村干部数据统计工作效率数十倍以上。
仅用半年时间，甘肃电力便攻关完成“空心村”项目，并得到实践验证落地。行政村常住人口数量的研判时间从长期不可预控、大成本人力投入精确缩短至30分钟、零人力成本，实现“电力数据多跑路，干部群众少跑腿”、“数据跑代替人员跑”的目标。为政府更加有针对性地做好农村留守儿童、留守老人、特色产业规划发展、劳务输转、村貌治理等提供参考，助力乡村治理。
基于电力大数据的“空心村”分析识别成果在国内率先发布，实现了“空心村”的快速识别定位，在辅助政府决策、助力乡村振兴发展方面取得了重大突破，在支撑乡村基础建设、扶贫成效评估应用场景取得实效，形成了电力大数据服务政府治理体系、治理现代化建设的“甘肃样本”，尤其在当前疫情防控情势下，“让数据跑代替人员跑”更具有实际意义。
对此，甘肃省副省长李沛兴曾作出如下批示：“首创农村‘空心村’识别，对脱贫攻坚、乡村振兴必将发挥积极促进作用。”
扩大电力大数据应用，助力经济社会发展
电力大数据实现对“空心村”的分析识别，并不是个例，电力大数据能全面真实地反映宏观经济运行情况、各产业发展状况、居民生活情况和消费结构等。甘肃电力的大数据应用正处于快速起步阶段，应用趋势频繁变化，其在助力经济社会发展层面，同样发挥了举足轻重的作用。
根据国网公司电力看经济工作要求，甘肃公司完成试点任务4项，自主开展特色产品建设3项，产品主要基于重点产业、旅游业、餐饮业等行业用电数据，结合GDP、主要工业品产值、房屋、学校等各类外部数据，打造“宏观经济+后疫情复工复产+中小微企业运行+重点产业运行态势+夜间经济活力+电力看旅游+电力看空置”七类应用场景，全方位、多角度展现全省经济社会发展态势，助力企业和政府决策机构从电力角度实时掌握重点产业等经济动态，为政府宏观经济决策提供依据。
例如，基于目前国内尚无权威的空置房统计数据的瓶颈，甘肃电力利用电力数据精准到户、实时采集等特点，准确反映房屋使用情况，快速形成《电力看甘肃居民住房空置率专题分析报告》提报甘肃省统计局，为政府决策提供支撑;
在后疫情时代，甘肃旅游业逐渐复苏回暖，甘肃电力还通过提取全省323个A级旅游景区及27325家旅游餐饮、住宿等旅游产业上下游企业日用电量数据，全面分析全省、各地市、各A级景区、各类型旅游企业复工复业情况，辅助政府了解旅游产业恢复情况;
通过对标去年全年日均电量，构建刻画中小微企业运行情况的指标，反映指标企业运行情况，辅助定位不景气企业;
依托大数据技术，基于用电量与夜间经济发展的正相关性，构建夜间经济电力指数体系，以数据量化的方式直观呈现夜间经济的发展状况，为反映甘肃整体夜间经济、政府城市管理、发展决策提供决策参考……
今年10月23日，甘肃电力收到了一封来自甘肃省统计局的感谢信，对甘肃电力通过深挖电力数据在经济运行各个方面的价值，为甘肃省统计局开展相关领域统计监测、分析工作提供了可借鉴的参考价值，并为科学准确把握宏观经济形式，服务全省经济发展工作大局贡献了“电力智慧”。这是对甘肃电力此项创新工作的大力肯定，也意味着甘肃电力探索出的电力数据的应用之路切实可行，未来可广泛推广至更多的领域，不断提升电力数据价值在服务现代化生产、经营及决策中的贡献力量。
电力数据在甘肃的另一应用，在于对黄河流域的生态保护。甘肃是黄河流域的重要水源涵养区和补给区，要首先担负起黄河上游生态修复、水土保持和污染防治的重任。
甘肃电力创新开展黄河生态应用研究，深度融合黄河流域企业相关电力数据和水环境保护数据，搭建电力看环保可视化平台，推动黄河流域生态高质量发展。
如何通过电力数据实现对黄河流域生态环保的实时监控?对此，甘肃电力互联网部专责延亮打了个比方：污水处理厂处理污水需要用到电，且在设备不变的情况下，每天的用电量将保持在一个相对平稳的状态，一旦某个时段的用电量出现急剧下降的情况，便可初步判定其部分污水处理装置存在停运的可能。电力公司通过对黄河沿岸某污水处理厂用电量波动的实时监控，便可预测其是否存在未经处理就进行污水直排的行为。
当然，以电力数据助力黄河生态保护项目的研究是一个系统而庞大的工程，以上例子仅仅是其中一个细小的方面。
经过多次现场调研、调试、检验，今年9月29日，“电眼”看黄河——数字化黄河生态保护电力监控平台上线。监测黄河沿岸重点企业用电量变化情况，为环保部门识别高风险排污企业提供参考。
据悉，该平台目前处于试运行阶段，结合甘肃省生态环境厅的需求，可以监控黄河甘肃流域的80余家污水处理厂。下一步，甘肃电力将结合甘肃省生态环境厅的实际需求迭代优化平台大数据应用分析能力，逐步实现对甘肃省内黄河流域所有重点排污企业的监控。
自主研发深基坑作业机，破解电力施工安全难题
如果将电力数据支撑社会发展建设看成是甘肃电力的“对外输出”，那么赋能工程施工安全便是其“对内优化”的常态作为。
国家能源局官网10月16日发布《2020年7月事故通报》，据通报消息，7月2日，国家电网有限公司湖南衡阳供电公司衡南(堆子岭)220千伏输变电线路建设工程施工过程中，1名作业人员进入深13.2米、直径2米的基坑绑扎固定探测管时发生窒息，随后又有4名作业人员依次进入基坑施救时也发生窒息，5人经医院抢救无效死亡。
在电力建设工程中，铁塔基础深基坑作业是基础性的重要工序，因其作业点的地质基础构造复杂多变、作业量大、危险因素多且难以观察识别，施工中易引发安全事故。
“在电力行业深基坑作业中，井口支架多数使用角铁焊接而成，相对笨重，搬运不便;提料方面使用绞架人力提土或者采用小型卷扬机，效率不高;气体检测方面，一般是施工人员随身携带气体检测报警装置，检测到氧气不足或有害气体超标后需要自行撤离，防护机制不完善、不合理。”已经从事输电线路施工多年的施工队长贾培林指出了传统深基坑作业方式的种种弊端。
在科学技术日益精进的今天，能否通过技术手段和智能装置降低深基坑作业安全风险?通过深入调研发现，长期以来，国内市场上电力施工深基坑作业缺乏符合规范的标准化设备，且功能单一、安全性不高、智能化程度较低，尚无多功能集成的深基坑作业装置，这是深基坑作业事故频发的重要因素之一。
为了攻克这项难题，甘肃电力决定研发一套操作简便、安全可靠、功能完备的深基坑作业智能设备，依靠设备主动、及时地发现危险并预警，自动采取有效措施加强人员保护，破解深基坑安全作业难题，防范基建安全事故发生。
在国网基建部指导下，甘肃电力“国网工匠”翟宗亮及其创新团队深入施工现场进行勘察，掌握现场需求，成立课题研发小组，开展技术攻关。经过多次实验、检测、调试，今年7月24日，国内首台一体化深基坑作业智能机在中兰铁路牵引站330千伏外部供电工程施工现场进行试验，各项功能均达到预期要求，性能参数满足有限空间作业要求。随后，经过一个月的试用、改进、再试用、再改进,第二代产品于8月正式进行多点推广试用。
具有实时气体检测、自动声光报警、智能送风、电动提料、应急救援装置等多个功能。作业时，当基坑内氧气含量低于15%时，将自动触发声光报警，同时风机自动启动送风，直至氧气含量正常;如遇紧急情况，应急救援装置可迅速将施工人员拉出基坑;大大提高了提土开挖效率，进而缩短施工工期……一体化深基坑作业智能机一举破解了深基坑作业安全措施难以落实的行业难题，同时，也极大地提高了作业效率。
运输轻便，安装快捷，一体化深基坑作业智能机具有很强的可复制推广性。今年7月31日，国家电网公司确定在16家省公司试点应用。目前，16家试点省公司已投入使用45套，并计划再添置90套。
从问题中寻求科技创新，当好西北电网“中心厅”
不可否认，甘肃电力的科技创新已经走在了全国前沿，而实现这一成果的动力，一定程度上在于甘肃电网的特殊性。
“大家形象地将西北5省形容为‘四室一厅’，而处于最中间的甘肃电网，就扮演着‘厅’的角色，青海、新疆、陕西、宁夏的交换都要从甘肃电网上经过，”甘肃电力科技部副主任王维洲介绍说，甘肃电网结构复杂，控制难度大;其次，甘肃新能源占比高，风电、光伏占到装机的43%，尤其河西地区占到75%，新能源本身的波动性，增加了控制难度;再加上近年来全面推行的光伏扶贫项目，在农村地区呈现点多面广，控制难度再次增加。
“很多问题在世界范围来说，我们都是首次遇到，”王维洲坦言，保证电网安全稳定经济运行的压力比较大，“但是，对于科技工作人员来说也是个机会，有问题才有创新，我们围绕甘肃电网遇到的一系列问题组织科技攻关，因此才有了甘肃电力科技创新的长足发展。”
除了先天条件的倒逼，据王维洲介绍，一直以来，国家都将最新技术放在甘肃试用，也为甘肃电力提供了科技创新的条件。于是有了历史上开创共和国水电史多个之最的刘家峡水电站。
今天，在甘肃省大力推进光伏扶贫的背景下，新一轮的问题随之产生：负荷没有增加的情况下，供大于求形成的不平衡，给电网造成了很大的难度。能否就地完成消纳，成了光伏扶贫需要重点考虑的问题。
秉着扶贫先扶智的原则，2016年国家电网公司组织科技攻关项目，在定西香泉地区建设“智慧农业与分布式电源协调发展示范工程”，旨在通过培育适宜当地特点的农业负荷，探索就地消纳分布式电源、光伏扶贫新路子。
以该地区最主要农作物马铃薯的育种为突破口，将国际上先进的马铃薯育种技术引入示范工程，采用无性繁殖方式进行马铃薯育种，一种新型农业生产技术运用而生。科学的育种方式对环境温度、湿度等因素有严格要求，要营造最佳的植物生长环境就需要消耗大量能源，2018年示范一期和二期工程建成投运后，除全部消纳掉19KW大棚分布式电源外，还从大电网每年购电近50万度，实现了育种企业与电网企业的共赢。
通过示范工程建设，马铃薯育种公司的全部产品远销19个国家，企业年销售收入达到7000万元，年盈利1000万元，固定聘用当地农民70余人，临时聘用150余人，农民日均收入达到了70-90元，成为当地扶贫攻坚的明星企业。
在这个示范工程的建设过程中，充分体现了甘肃电力作为央企的政治责任、社会责任和经济责任，在设计项目的时候，根据不同地区的农业生产量身打造用能规划，再整合社会优势力量，打造甘肃与外界交流的平台，带动上下游的产业发展。
优秀人才的引进和培养，便是优势力量之一。近年来，甘肃电力成立院士工作站，通过积极申报国网长线项目，改造现有风电机组的控制系统，提升机组无功响应和典雅支撑能力等，有望提升±800kV祁韶直流输送能力100-150万千瓦，借助院士工作站科技创新补强甘肃电网“短板”;由甘肃电力牵头完成的重大科技成果“千万千瓦级风光电集群源网协调控制关键技术及应用”荣获2019年国家科技进步二等奖;研究团队通过历时9年联合攻关，攻克了千万千瓦级风光电集群预测评估、源源控制、源网控制、装备研制和系统集成等系列关键技术并示范应用，填补了国际千万千瓦级风光电集群源网协调控制技术的空白。
“事实上，在甘肃搞院士工作站真的不容易，整个甘肃投资环境并不理想，科技经费紧张，”王维洲感慨说，大家都是满怀情怀、不求回报地投入其中，他反复强调：“问题就是科研，数据就是资源。我们将国内最优秀的人才通过项目凝聚起来，共同解决甘肃电力的科技问题。”
对于甘肃电力现阶段取得的科技创新成果，王维洲给出了充分的肯定，并对接下来进一步的工作开展充满期待：“未来全球能源互联网遇到的问题将首先在甘肃遇到，解决好甘肃的问题对全球能源互联网有现实的借鉴意义。”
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