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10多年的智能电网建设 实现了哪些重要突破?面临哪些问题?

北极星智能电网在线  来源:亮报    2020/9/30 14:01:24  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:智能电网能够实现分布式电源等各类发电厂、高电压网络、大容量储能装置、智能家居、电动汽车等的有机连接。10多年来,我国智能电网核心技术取得全面进步,很多技术和设备实现了“中国制造”和“中国引领”。

先进的传感测量技术、通信技术、计算机技术和控制技术,通过与物理电网高度集成,形成智能电网。智能电网能够大幅提高电网接受可再生能源的能力,从而节约能源、发展清洁能源;对电力系统状态不断进行检测、分析,对故障自动作出反应,并在故障后迅速恢复供电;不断使用新技术,提高运行效率;实现智能用电,提高用电效率,满足客户多元化需求,实现优质服务。通过对发电、输电、配电、用电和服务进行监控和优化调度,智能电网技术使电网达到清洁、高效、安全。

天津: 智能电网综合示范工程

2007年11月18日,中国、新加坡两国政府签署协议,合作建设中新天津生态城(以下简称“生态城”)。生态城位于天津滨海新区,总面积约30平方公里,周边交通便利。作为国家生态示范建设工程,生态城可再生能源的综合利用和生态环境保护问题受到高度的重视。

国家电网公司选择在生态城建设智能电网综合示范工程,工程总体目标是建设与生态城发展定位相匹配,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强、自愈、灵活的智能城市电网。2011年9月19日,工程正式建成投运。

该工程遵循“能复制、能实行、能推广”的规划思路,从电力流、信息流、业务流统一融合的角度,基于6大环节1个平台(发电、输电、变电、配电、用电、调度和通信信息平台),按照电源侧、电网侧和用电侧将综合示范工程划分为12个子项,并开发了12个应用系统。

在示范工程建设过程中,国网天津市电力公司围绕工程建设管理、技术和管理创新、政策支持等方面进行了积极探索与实践。作为世界上覆盖区域最广、功能最齐全的智能电网综合示范工程,该工程的竣工投运为我国乃至全世界树立了全新的建设标准和典范,为其他地区的智能电网建设提供了参考。

截至目前,生态城核心区日常用电负荷40兆瓦左右,区域共有4条110千伏输电线路,4条35千伏输电线路,2座110千伏变电站,2座35千伏变电站,1座容量为10兆瓦时的储能电站,在建110千伏变电站2座,220千伏变电站1座。区域内可再生能源也十分丰富,其中,风电装机容量4.5兆瓦,光伏装机容量10兆瓦,可再生能源消纳率100%。

山东: 5G赋能智能电网

近年来,山东青岛供电公司联合中国电信青岛分公司、华为公司等合作伙伴,积极进行5G智能电网实验网建设。自2019年10月以来,青岛供电公司先后在青岛古镇口、金家岭、奥帆中心以及青岛供电公司调度大楼四大示范区建设5G站点29个,部署电力专用边缘计算设备2套,建成了目前国内规模最大的5G智能电网实验网。

通过近一年的持续投入,目前,青岛供电公司打造的5G智能电网先行示范区推出一系列创新成果。成果聚焦智能分布式配电(包括5G纵差保护、5G智能分布式FA)、电力切片和安全隔离、变电站作业监护及配网态势感知等专题,全力开拓最佳应用实践。

5G纵差保护和智能分布式FA(馈线自动化)属于智能分布式配电自动化的业务场景,也是坚强智能电网的关键应用。2020年1月,在古镇口区域,基于5G网络切片的5G配网纵差保护外场试点上线;在崂山区金狮广场,基于5G切片的智能分布式FA试点商业应用上线。电力行业对安全隔离性要求非常严格,青岛供电公司始终把5G的安全隔离性放在首位,依据电力监控系统安全防护总体方案要求,结合5G承载电网业务模型进行应用场景设计。

在阶段性成果的基础上,青岛供电公司将推进5G智能电网规模商用。

江苏:探索智能用电新方式

2020年9月,国网江苏省电力有限公司建成“零碳”直流家居屋,房间内配置了空调、冰箱等15种直流家电。通过无线直流供能方式,电饭煲、电水壶等厨房电器省去了插拔插头的操作,在易于收纳取放的同时,出现异常情况时还可自动停机,提升了家庭用电的安全性。

日常生活中,220伏交流电是常见的入户供电方式,但是,有时需要将交流电转换为直流电,对电器的电子器件进行灵活控制。例如,变频空调、节能冰箱就是通过直流电控制压缩机,达到节能减排;电视机也是通过直流供电来显示图像。

直流家居屋直接采用直流供电,既减小了电器体积,也提高了用电效率;与此同时,当今快速发展的太阳能发电、储能电池等的电能也都是直流电,因此,采用直流配电系统,可省去交流、直流的转换环节,在大幅提高能效的同时,使系统更加灵活、可靠。

此外,直流家居屋中的直流电能路由器更是起到了“大脑中枢”的作用。通过电能路由器的智能决策,可以根据实时电价信息来调整用电负荷,节省居民用电费用,另外,还可以对光伏和储能进行高效管理,将多余的光伏电量存储起来供夜间使用。据估计,采用直流供电可以让一个四口之家每年节省用电近400千瓦时,倘若居民接入光伏,还可再节省电费将近30%,家庭二氧化碳排放量减少40%以上。

下一步,国网江苏电力将推进直流配网示范工程建设,不断完善直流家居生态体系。

【专访】

围绕智能电网技术,《亮报》对国网能源研究院电网发展综合研究所所长韩新阳进行了专访。

《亮报》:国内智能电网经过10多年的发展,技术上主要实现了哪些重要突破?还面临哪些问题?

韩新阳:10多年来,我国智能电网核心技术取得全面进步,很多技术和设备实现了“中国制造”和“中国引领”。特高压输变电技术保持国际领先,特高压交直流混联大电网安全运行控制和仿真技术持续领先,柔性直流输电技术、交直流混合配电网、统一潮流控制器、高弹性电网技术不断取得突破和应用。“大云物移智链边”等先进信息通信技术与能源电力技术深度融合,有力支撑能源电商、车联网、多站融合、综合能源、智能芯片等新业务新模式蓬勃发展,以及电网数字化、智能化、智慧化转型升级。

当前,在能源革命和数字革命大背景下,智能电网正加速向能源互联网转型升级,能源技术与数字技术加速深度融合,源网荷储协同互动技术、多种能源优化互补技术将推动能源互联网的物理网架、信息支撑、价值创造三大体系从战略走向实践。

为推动智能电网进一步向能源互联网发展,我们要深入贯彻“四个革命,一个合作”能源安全新战略,坚持“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,着力在特高压关键组部件、高性能电工材料、电力专用工控芯片等一系列核心技术上加强攻关、取得突破;依托“大云物移智链边”等技术,加强智能终端、通信网络和系统平台等建设,推动电网在形态、技术、功能、价值等方面的持续升级。

《亮报》:我们了解到美国较早开展了智能电网的研究,于2001年提出了智能电网概念,现在包括美国在内的其他国家智能电网技术进展如何?

韩新阳:根据国际能源署IEA的统计数据,全球电网投资自2016年以来呈下降趋势,但智能设备投资在总投资中的占比却在上升,投资重点趋于集中。不过,各国智能电网发展的驱动力、发展进程和重点领域则呈现一定的差异。

美国智能电网发展的驱动力来自于能源独立战略和老旧电力设施升级的需要。自2007年《能源独立与安全法案》和2009年《美国恢复和再投资法案》颁布以来,一系列支持智能电网发展的政策和投资方案陆续发布,推动了智能计量装置、储能等智能电网技术的发展和应用。

欧洲智能电网发展的根本驱动力是实现可再生能源发展和节能减排目标。欧盟委员会在2009年成立了智能电网小组;2019年年初通过清洁能源一揽子法令,欧盟各国将根据法令制定本国相应法律,鼓励信息通信、智能技术在电网中的运用。

日本智能电网发展的驱动力来自于国家能源安全。日本从21世纪初开始着手投资智能电网,自2003年以来陆续建设了一系列包括微电网、智慧城市在内的智能电网示范工程。2011年福岛核电厂事故发生后,日本大力发展包括新能源、需求响应在内的智能电网技术,计划在2024年完成境内5000万户家庭的智能电表升级,届时用户和电网的交互能力将进一步得到加强。

来源:国网能源研究院、国网天津电力、国网山东电力、国网江苏电力、《中国电力百科全书》等,代贤忠、朱瑞、乔丰、潘冬冬、乐坤、郭轶敏、任晓文、黄蕾、缪慧宇等对本文有贡献。


原标题:智能电网 更安全更高效

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