基于人工智能算法的电力配电节能降损关键技术开发及其在地铁控制系统中的应用

2024/09/18
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项目计划总投入:1000万元
奖励金额:面议
单位名称:中能电气股份有限公司
所属领域:新一代信息技术
技术需求类型:关键难题
期望合作方式:联合开发
联系人:刘**
联系电话:15005054379

我要揭榜

项目需求说明

国务院印发《交通强国建设纲要》中提出“推广应用交通装备的智能检测监测和运维技术,加速淘汰落后技术和高耗低效交通装备”,加上我国“新基建”热潮,智能轨道交通项目成为城市轨道交通建设争先上马的新风口。2022年3月12日中国城市轨道交通协会发布的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》明确提出建设智慧技术装备体系和智慧能源系统体系的发展蓝图。智慧技术装备体系和智慧能源系统体系的首要目标是安全与节能。地铁电能消耗主要集中在机车牵引供电及车站通风空调系统能耗,而车站通风空调系统能耗占车站运营能耗的30﹪-40﹪,其供电节能重点在于结合地铁车站热环境特点对设备进行精细化控制。随着地铁建设发展出现了新的空调制式,自控系统智能化也大幅提升,传统的低压配电设备及既有研究成果已经不能适应当前需求,需要更加智能化、智慧化的配电控制设备结合环境控制系统以适应新的要求,并从新的人工智能角度研究节能策略。

目前主要所存在的技术难题如下:

(1)设计新的人工智能算法,实现通过实时监测电力系统的运行状态和负载情况,可以自动调整无功补偿装置的容量和工作方式,以最优化功率因数,减少无效功率的损失,同时建立反馈控制系统,将实际运行中的数据反馈给人工智能模型,不断优化模型的性能,确保其在不同运行条件下的准确性和稳定性;

(2)引入智能控制系统对电路进行实时监测和调节,根据电路负载情况动态调整电路参数,以提高功率因数,减少线路损耗,通过智能控制调整变压器的运行参数,最大程度地减少能量损失,从而达到节能降损的效果,提高能源利用效率;

(3)优化配电线路管理,包括监测、维护、调度和数据分析等,通过传感器和监测设备实时采集配电线路的运行数据,包括电流、电压、功率因数等,降低故障发生的概率,同时使用智能调度系统,结合实时监测数据和预测模型,优化电力配送方案,使电力系统在高效和稳定的状态下运行,能够减少不必要的线路损耗。

项目从功率因数、节能变压器、无功补偿、配电线路等方面切入,预期突破基于人工智能算法的节能降损关键技术。项目技术指标如下:(1)故障诊断准确率:≥95%;

(2)系统响应时间:≤5秒;

(3)能效提升比例:≥20%;

(4)环境适应性:能在-10℃至50℃温度和95%相对湿度环境下稳定工作;

(5)系统集成兼容性:与至少90%的现有电力设备兼容;

(6)运维成本降低20%,通过减少故障和维护工作实现;

(7)能源成本节约20%,通过优化负载管理和能效提升实现。


现有基础条件情况

中能电气股份有限公司致力于成为能源互联网系统解决方案提供商,专业从事电力技术研究开发、输配电设备制造、销售、电力工程于一体的高新技术企业及省级新型研发机构。为智能电网、新能源、节能减排、智慧运营等领域提供产品研发、生产、销售、服务及整体系统解决方案及运营的企业。公司多种产品在国内品牌企业中处于龙头地位。公司引进技术消化吸收、开发的ELE 12KV C-GIS SF6 环网柜产品性能和质量与进口产品可以相媲美,在国内品牌企业中居于领先位置。其中公司主营产品12kV C-GIS环网柜产品本地化特点突出,在国际品牌企业主导的市场中,该产品在国内品牌企业中居于领先位置。公司生产的智能化预装式变电站产品主要使用在电气公铁路系统,为信号提供电源,是目前国内5个主要供应商之一,市场地位突出,行业优势明显,在铁路信号箱变市场占有率达到20%以上。公司的电缆附件产品通过了欧洲著名电力实验室荷兰KEMA的型式试验以及北美著名电力实验室LAPEM的认证,不仅在国内各地区大量长期安全运行,还出口到美国、墨西哥、澳大利亚、日本、韩国、英国、沙特、印度、巴西等三十多个国家和地区。目前福建中能已成为以经营0.4kV—110kV低压、中压、高压各类预制式及冷缩式新型电力电缆附件,0.4kV-35kV低压和中压各类户外式及地埋式电缆分支箱,全绝缘、全密封、全屏蔽组合式和地埋式变压器专用配件,配电系统故障寻址指示器等相关输配电设备产品的企业。

目前,公司共获得授权专利共186项,其中发明专利21项、实用新型专利136项、外观专利8项。公司目前是“福州市知识产权示范企业”,公司的注册商标“中能电气”依次被认定为“福州市知名商标”、“福建省著名商标”、“国家弛名商标”。

公司前期通过设备及监控层的智能化配电柜、智能化环控电控柜、智能配电箱,通过各回路设置的传感器与多功能表采集地铁能耗数据,上传并存储到控制系统平台,建立地铁分项能耗通用数据模型。结合我司在全国多条地铁线路的供货建设经验与运营维保数据,开发出环境控制系统节能数据分拆算法及模型,为本项目奠定了研究基础。相关产品应用于福州地铁1、4、5、6号线及厦门、武汉、天津等城市地铁。


预期成果及经济社会生态效益

项目可实现轨道交通领域如地铁运行过程中综合能耗的智能化调控,提升地铁系统的使用寿命和安全性、稳定性,深度探索人工智能技术在轨道交通领域的应用,有助于我国交通装备的智能化升级。

经济效益:预计项目执行期间,实现新增产值3000万元,新增税收350万元。

社会效益:配电线路开展节能降损能发挥多重作用。第一,能源利用效率提升。第二,节约成本和提高经济效益。第三,节能降损技术的应用减少了能源的浪费,降低了对环境的负面影响,有利于资源的可持续利用和环境保护,符合可持续发展的目标。第四,降低线路损耗可以提高电网的稳定性和可靠性,减少线路过载、设备损坏等问题的发生,保障电力传输的安全稳定。综上所述,地铁系统中的配电线路开展节能降损不仅对能源利用、经济和环境具有积极影响,同时也促进了技术创新和产业发展,是电力领域可持续发展的关键一步。


对技术难题解决应征方要求

揭榜方应为博士后、博士个人或以博士后、博士为主要成员的科研团队,不限地域。项目时限要求在2026年12月前完成。采用与我公司联合开发的形式开展项目。在项目执行过程中,各参与单位独立取得的知识产权归属于各自的完成方所有,由各参与单位合作创造的知识产权归属于合作方共享。相关知识产权的使用和有关利益的分配将根据合作各方在项目研究中的实际贡献进行协商确定。

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