《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能電網(wǎng)發(fā)展方興未艾

2010-04-01
作者:來自:互聯(lián)網(wǎng)

智能電網(wǎng)建設(shè)將是中國電網(wǎng)未來十年發(fā)展的主要方向,,傳統(tǒng)電網(wǎng)存在不支持大規(guī)模間歇性電源與分布式電源接入,、輸電損失巨大,、且用戶側(cè)無法互動等問題,,無法滿足低碳經(jīng)濟(jì)時代的要求,。智能電網(wǎng)作為先進(jìn)信息技術(shù)和高級物理電網(wǎng)的充分結(jié)合,,是解決未來能源輸送問題的理想方案,,是未來電網(wǎng)發(fā)展的大趨勢。


  世界能源發(fā)展格局正發(fā)生著重大而深刻的變化,,新一輪世界能源變革的目標(biāo)是通過科技創(chuàng)新,,實現(xiàn)以低碳能源為核心的低碳經(jīng)濟(jì)。世界主要發(fā)達(dá)國家紛紛把發(fā)展智能電網(wǎng)作為搶占未來低碳經(jīng)濟(jì)制高點的重要戰(zhàn)略措施,,掀起了一場全球范圍的智能電網(wǎng)建設(shè)熱潮,。
  隨著智能電網(wǎng)概念在全世界范圍內(nèi)的升溫,中國國家電網(wǎng)公司迅速將智能電網(wǎng)上升到戰(zhàn)略層面,,于2009年5月提出了全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ),以信息化,、數(shù)字化,、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)計劃,。并針對此計劃國家電網(wǎng)做出了三步走的規(guī)劃,,2009~2010年為規(guī)劃試點階段,2011~2015年為全面建設(shè)階段,,2016~2020年為引領(lǐng)提升階段,。
  2009年8月,,第一階段工作已全面啟動,重點開展電網(wǎng)智能化規(guī)劃工作,,制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范,,研究關(guān)鍵技術(shù)和研發(fā)智能化設(shè)備,開展各環(huán)節(jié)的試點工作,。據(jù)悉,,目前第一階段工作已取得了一定的進(jìn)展。
  2010年國家電網(wǎng)的工作部署中提到,,預(yù)計2010年在電網(wǎng)建設(shè)方面投資2274億元,,智能電網(wǎng)作為投資重點。按照國家電網(wǎng)勾勒的目標(biāo),,到2020年,,基本建成堅強智能電網(wǎng),形成以華北,、華東,、華中特高壓同步電網(wǎng)為接受端,東北,、西北電網(wǎng)為輸送端,連接全國各大煤電,、水電,、核電和可再生能源發(fā)電基地的堅強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
  業(yè)內(nèi)人士指出,,由于智能電網(wǎng)的兼容性極強,,便于風(fēng)電、光伏等新能源并網(wǎng)發(fā)電,,所以風(fēng)力發(fā)電等受制于電網(wǎng)調(diào)度的瓶頸有望打破,。一旦入網(wǎng)瓶頸攻克,風(fēng)電,、光電等新能源電力將迎來新的發(fā)展時期,。因此,堅強智能電網(wǎng)將成為今后中國電力系統(tǒng)的重要平臺,,將未來電網(wǎng)發(fā)展方向集成到一起,,特高壓、清潔能源接入,、電網(wǎng)自動化控制和智能電表等都將在此平臺上發(fā)展,。
  
                   圖1 國家電網(wǎng)公司召開統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)調(diào)研座談會
  特高壓是主旋律
  近年來,中國電力工業(yè)快速發(fā)展,,跨區(qū)跨省電網(wǎng)建設(shè)快速推進(jìn),,電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得到加強和完善,。截至2008年底,中國發(fā)電裝機(jī)容量7.92億kW,,全社會用電量3.43萬億kWh,。預(yù)測到2020年,中國電力需求將達(dá)到7.7萬億kWh,,發(fā)電裝機(jī)達(dá)到16億kW,,均在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻一番;同時,,中國各地資源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也不相同,。因此,中國為推動電力能源在全國范圍內(nèi)的優(yōu)化配置,,保障安全可靠的電力供應(yīng)而發(fā)展智能電網(wǎng),。
  中國智能電網(wǎng)將以特高壓電網(wǎng)為主干,通過建設(shè)堅強智能電網(wǎng),,提高電網(wǎng)大范圍優(yōu)化配置資源能力,,實現(xiàn)電力遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送,,滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對電力的需求,。預(yù)計截至2020年,中國特高壓電網(wǎng)將基本建成,,屆時輸送電量將達(dá)到2億kWh以上,,占全國裝機(jī)總?cè)萘康?5%。
  中國大力發(fā)展特高壓是由中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,、能源集中分布特點決定的,。中國的一次能源分布與生產(chǎn)力布局很不均衡,煤炭,、水能兩大能源支柱以及可大規(guī)模開發(fā)利用的陸地風(fēng)能和太陽能資源主要集中在西部和北部地區(qū),,而能源消費需求主要集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的中東部地區(qū),負(fù)荷中心與大型能源基地距離大都在1000
km以上,,并且中間缺乏電源支撐,,較難實現(xiàn)500 kV交流接力送電,特高壓輸電是理想的選擇,。
  另外,,特高壓電網(wǎng)的最大特點是大容量、遠(yuǎn)距離輸電,,這對電網(wǎng)的建設(shè)和特性提出了更高要求,。中國在研究和建設(shè)特高壓電網(wǎng)的過程中,不斷探索怎樣將特高壓電網(wǎng)建設(shè)成具有“高智商”的電網(wǎng),,使它與生俱來就有安全,、可靠,、高效的特質(zhì),而智能電網(wǎng)正好可以滿足其需求,。特別是在中國首條特高壓試驗示范工程成功投運后,,中國在遠(yuǎn)距離、大容量,、低損耗的特高壓核心輸電技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化上獲得了更多的經(jīng)驗和成果,,為今后推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定了強大的基礎(chǔ)。
  
                     圖2 1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程
  2009年,,國家電網(wǎng)公司公布的智能電網(wǎng)發(fā)展計劃也強調(diào)指出,,中國的智能電網(wǎng)首先是一個堅強的電網(wǎng),其中,,具有長距離,、大容量輸電特征的特高壓電網(wǎng)將成為核心環(huán)節(jié)。國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說,,積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢,,堅強是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),智能是堅強電網(wǎng)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵,,兩者相輔相成,,協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
  2009年內(nèi)國家電網(wǎng)開工建設(shè)淮南-上海,、錫盟-上海,、陜北-長沙特高壓交流輸變電工程,推進(jìn)向家壩-上海,、錦屏-蘇南特高壓直流工程建設(shè);同時積極推動淮南,、晉東南,、錫盟、陜北,、寶清等煤電基地,,金沙江下游、雅礱江,、黃河上游等水電基地開發(fā),,以及哈密、酒泉等火電,、風(fēng)電基地
“打捆”外送,,促進(jìn)特高壓電網(wǎng)與能源基地協(xié)調(diào)發(fā)展。2012年中國特高壓交流骨干網(wǎng)架將初具規(guī)模,。
  在整個特高壓工程布局中,,晉東南-南陽-荊門線只是開局,。根據(jù)國家電網(wǎng)下一步規(guī)劃,到“十二五”初期,,國家電網(wǎng)將建成“兩縱兩橫”特高壓骨干電網(wǎng),,將陜北、晉東南煤電基地的電力輸送到華中,、華東地區(qū),;將蒙西煤電基地電力送到華北、華東地區(qū),;將西南水電送到華中,、華東地區(qū)。
  國家電網(wǎng)公司研究室主任葛正翔表示,,采用特高壓加快能源基地的電力外送工作,,不久就會付諸實施。預(yù)計智能電網(wǎng)總投資規(guī)模接近4萬億元,。2009~2010年,,投資約5500億,其中特高壓電網(wǎng)投資830億元,;全面建設(shè)階段投資約2萬億元,,其中特高壓電網(wǎng)投資3000億元;基本建成階段投資1.7萬億元,,其中特高壓投資2500億元,。有了特高壓輸電的技術(shù)支持,國家智能電網(wǎng)的建設(shè),,在2010~2015年將大面積推開,,計劃到2020年,全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng),。為此,,國家在特高壓輸電方面的投入將超過6000億元。
 可再生能源并網(wǎng)是關(guān)鍵
  有研究預(yù)計到2020年,,中國清潔能源總量將達(dá)到5.7億kW,,其中風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1億kW以上。清潔能源將是未來發(fā)展的大趨勢,,隨著社會對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的日益重視,,以風(fēng)、光,、核為代表的清潔能源將迅速發(fā)展,。
  “而清潔能源的發(fā)展,對電網(wǎng)提出了新的要求,。”國家電網(wǎng)對外聯(lián)絡(luò)部新聞處副處長劉心放表示,,只有建設(shè)智能電網(wǎng),,才能適應(yīng)并推動清潔能源的發(fā)展。由于風(fēng)電,、太陽能等可再生能源發(fā)電具有間歇性,、隨機(jī)性、可調(diào)度性低的特點,,大規(guī)模接入后對電網(wǎng)運行會產(chǎn)生較大影響,。中國相對集中的資源分布條件、相對薄弱的電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)以及新能源迅猛發(fā)展勢頭和基地式開發(fā)模式,,對電網(wǎng)的適應(yīng)性和安全穩(wěn)定控制水平提出了更高要求,。因此,智能電網(wǎng)首先應(yīng)該是“堅強的電網(wǎng)”,,才能實現(xiàn)能源的大范圍優(yōu)化配置,,保障安全可靠的電力供應(yīng)以及打破電網(wǎng)對可再生能源發(fā)展的制約。
  
                                                          圖3 甘肅風(fēng)能產(chǎn)業(yè)帶
  為此,,國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪認(rèn)為,,應(yīng)盡快把堅強智能電網(wǎng)建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略。他同時表示,,建設(shè)堅強智能電網(wǎng)是適合中國國情的戰(zhàn)略性選擇,。由于堅強智能電網(wǎng)建設(shè)是一項涉及多領(lǐng)域、跨行業(yè)乃至社會理念轉(zhuǎn)變的龐大系統(tǒng)工程,,因此,,必須將其上升為國家戰(zhàn)略,統(tǒng)一認(rèn)識,、統(tǒng)一目標(biāo),、穩(wěn)步推進(jìn),才能更好地把握世界發(fā)展趨勢,,抓住歷史機(jī)遇,,實現(xiàn)電力系統(tǒng)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。這也是促進(jìn)新能源發(fā)展的重要基礎(chǔ),。
  國家能源局新能源處處長梁志鵬透露,目前國家能源局也正在著手建立新能源并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范以及新能源檢測機(jī)制,,目前已經(jīng)安排了少量資金對相關(guān)工作予以支持,,國家電網(wǎng)制定的風(fēng)電場、光伏電站接入電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對國家標(biāo)準(zhǔn)制定將起到參考作用,,預(yù)計國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范將很快得到完善,。
  智能電網(wǎng)是解決可再生能源并網(wǎng)問題的關(guān)鍵已成為共識。以風(fēng)電上網(wǎng)為例,,截至2008年底,,風(fēng)電的裝機(jī)容量從2002年前的46.8萬kW迅速發(fā)展到1200萬kW,,大增了25倍,是“十一五”規(guī)劃任務(wù)的2倍,。到2020年中國風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1.2億kW,,約為2008年裝機(jī)量的8倍多,比原先的規(guī)劃目標(biāo)大為提高,。
  不過,,與快速增長的裝機(jī)速度大相徑庭的是,近三成的機(jī)組處于閑置狀態(tài),。風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定,,接入技術(shù)、輸電技術(shù)不過關(guān),,均是風(fēng)電發(fā)展建設(shè)過程中最為敏感的焦點問題,。風(fēng)力屬于不可控的能源,時有時無,,時大時小,,而要把風(fēng)電變?yōu)榉€(wěn)定的電源,就需要對它進(jìn)行調(diào)峰,。
  劉心放表示,,調(diào)峰的方法有很多,比如,,建蓄能電站,、儲能基地等,但這些都比建堅強型智能電網(wǎng)的成本高,、適用性也較弱,。“建智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)全國性的電力調(diào)配,從而把清潔能源送到需要電力的地方,,實現(xiàn)電力供需的實時調(diào)配,。”
  舒印彪認(rèn)為,借助這個智能電網(wǎng),,將煤電和風(fēng)電“打捆”輸送,,就能夠?qū)⑽鞅钡貐^(qū)的風(fēng)電輸送到華北、華中,、華東負(fù)荷中心,,實現(xiàn)風(fēng)電在全國范圍內(nèi)消納。
  信息化是基礎(chǔ)
  智能電網(wǎng)被喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”,,是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向,,也是一項龐大的系統(tǒng)工程。中國電力企業(yè)聯(lián)合會王永干秘書指出,智能電網(wǎng)融合了電網(wǎng),、通信,、IT、新材料等各行業(yè)的科技成果,,只有各行業(yè)融合,,才有助于促進(jìn)和建設(shè)好智能電網(wǎng)。
  國家電網(wǎng)能源研究院總工程師葛旭波認(rèn)為,,信息化是建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),,智能電網(wǎng)建設(shè)將為電網(wǎng)信息化的發(fā)展帶來變革。智能電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用,,它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎(chǔ)上,,整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),優(yōu)化電網(wǎng)的運行和管理,。要實現(xiàn)整個電網(wǎng)中無所不在的“智能”特色,,電力和IT產(chǎn)業(yè)的協(xié)作是必然的。在國家電網(wǎng)智能電網(wǎng)計劃中,,大約有60%~80%的投資將用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,、交互智能等非傳統(tǒng)項目。電網(wǎng)對IT支撐需求之強烈前所未有,,智能電網(wǎng)將成為拉動電力行業(yè)信息化需求新的增長點,。
  國家電網(wǎng)公司的“堅強智能電網(wǎng)”計劃的啟動將帶動電網(wǎng)生產(chǎn)運行、經(jīng)營管理,、客戶服務(wù)以及社會能源利用模式的重大變革,。信息化作為智能電網(wǎng)“四化”特征的突破口,其重要性凸顯,。智能電網(wǎng)下信息化的重要特征,,其發(fā)展趨勢、建設(shè)方向都將成為電網(wǎng)企業(yè)以及IT業(yè)界共同關(guān)注的問題,。
  在智能電網(wǎng)建設(shè)的大環(huán)境下,,企業(yè)信息化將滲透到電網(wǎng)業(yè)務(wù)價值鏈的各個環(huán)節(jié),管理信息化與自動化的結(jié)合將更加緊密,,技術(shù)引領(lǐng)與業(yè)務(wù)驅(qū)動并重,,信息化與業(yè)務(wù)創(chuàng)新將深度融合。國家電網(wǎng)公司高度重視信息化工作,。公司信息化系統(tǒng)由生產(chǎn)控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)兩部分組成,,緊密圍繞著公司發(fā)展戰(zhàn)略和核心業(yè)務(wù)。調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)是電網(wǎng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的核心,,支撐現(xiàn)代大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行;管理信息系統(tǒng)覆蓋企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理全過程,支撐現(xiàn)代公司的高效運營,。
  目前,,借助信息化,國調(diào)中心能夠采集到各網(wǎng)省330 kV以上線路及裝機(jī)百萬kW以上電廠的實時數(shù)據(jù),。國調(diào)中心采用的電能管理系統(tǒng)(EMS),,是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電網(wǎng)調(diào)度自動化軟件產(chǎn)品,動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平,。
  管理信息系統(tǒng)在公司發(fā)展中作用日益重要,。據(jù)悉,通過SG186工程,,公司僅用3年多時間,,完成了通常需8~10年的信息化工作量。信息化已經(jīng)從大規(guī)模建設(shè)階段進(jìn)入“建設(shè)與應(yīng)用并重,,著力深化應(yīng)用”的新階段,,全面提升了管理效率、效能和效益,。目前,,通過SG186工程建設(shè),公司實現(xiàn)了總部,、網(wǎng)省縱向貫通,,相關(guān)業(yè)務(wù)橫向集成,已構(gòu)建起全球規(guī)模最大,、用戶數(shù)最多的企業(yè)級信息系統(tǒng),。
  統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)是國家電網(wǎng)公司實現(xiàn)工業(yè)與信息化融合的契合點,建設(shè)智能電網(wǎng),,“統(tǒng)一”是前提,,“堅強”是基礎(chǔ),“智能”是關(guān)鍵,,三者相輔相成,。多年來,國家電網(wǎng)公司一直高度關(guān)注國際電力技術(shù)發(fā)展動向,,建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的國家電網(wǎng),電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風(fēng)險能力不斷增強,,持續(xù)開展建設(shè)以信息化,、自動化和互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng),。

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