《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(lái)自:互聯(lián)網(wǎng)

智能電網(wǎng)建設(shè)將是中國(guó)電網(wǎng)未來(lái)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(wú)法互動(dòng)等問(wèn)題,,無(wú)法滿足低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求,。智能電網(wǎng)作為先進(jìn)信息技術(shù)和高級(jí)物理電網(wǎng)的充分結(jié)合,,是解決未來(lái)能源輸送問(wèn)題的理想方案,是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的大趨勢(shì),。


  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(guò)科技創(chuàng)新,實(shí)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(guó)家紛紛把發(fā)展智能電網(wǎng)作為搶占未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略措施,,掀起了一場(chǎng)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(guó)國(guó)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(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),,以信息化、數(shù)字化,、自動(dòng)化,、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃。并針對(duì)此計(jì)劃國(guó)家電網(wǎng)做出了三步走的規(guī)劃,,2009~2010年為規(guī)劃試點(diǎn)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(dòng),重點(diǎn)開(kāi)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(kāi)展各環(huán)節(jié)的試點(diǎn)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(guó)家電網(wǎng)的工作部署中提到,,預(yù)計(jì)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(diǎn)。按照國(guó)家電網(wǎng)勾勒的目標(biāo),,到2020年,,基本建成堅(jiān)強(qiáng)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(guó)各大煤電,、水電、核電和可再生能源發(fā)電基地的堅(jiān)強(qiáng)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(qiáng),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(lái)新的發(fā)展時(shí)期。因此,,堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)將成為今后中國(guó)電力系統(tǒng)的重要平臺(tái),,將未來(lái)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(dòng)化控制和智能電表等都將在此平臺(tái)上發(fā)展。
  
                   圖1 國(guó)家電網(wǎng)公司召開(kāi)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)調(diào)研座談會(huì)
  特高壓是主旋律
  近年來(lái),,中國(guó)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(qiáng)和完善,。截至2008年底,,中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量7.92億kW,全社會(huì)用電量3.43萬(wàn)億kWh,。預(yù)測(cè)到2020年,,中國(guó)電力需求將達(dá)到7.7萬(wàn)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(shí),中國(guó)各地資源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也不相同,。因此,,中國(guó)為推動(dòng)電力能源在全國(guó)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(guó)智能電網(wǎng)將以特高壓電網(wǎng)為主干,,通過(guò)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),提高電網(wǎng)大范圍優(yōu)化配置資源能力,,實(shí)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(duì)電力的需求。預(yù)計(jì)截至2020年,,中國(guó)特高壓電網(wǎng)將基本建成,,屆時(shí)輸送電量將達(dá)到2億kWh以上,占全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?5%,。
  中國(guó)大力發(fā)展特高壓是由中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,、能源集中分布特點(diǎn)決定的。中國(guó)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(kāi)發(fā)利用的陸地風(fēng)能和太陽(yáng)能資源主要集中在西部和北部地區(qū),而能源消費(fèi)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(shí)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(diǎn)是大容量,、遠(yuǎn)距離輸電,,這對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)和特性提出了更高要求。中國(guó)在研究和建設(shè)特高壓電網(wǎng)的過(guò)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(lái)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(guó)首條特高壓試驗(yàn)示范工程成功投運(yùn)后,,中國(guó)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(guó)產(chǎn)化上獲得了更多的經(jīng)驗(yàn)和成果,,為今后推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定了強(qiáng)大的基礎(chǔ)。
  
                     圖2 1000kV晉東南-南陽(yáng)-荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程
  2009年,,國(guó)家電網(wǎng)公司公布的智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃也強(qiáng)調(diào)指出,,中國(guó)的智能電網(wǎng)首先是一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng),其中,,具有長(zhǎng)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(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞說(shuō),,積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢(shì),,堅(jiān)強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),智能是堅(jiān)強(qiáng)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(guó)家電網(wǎng)開(kāi)工建設(shè)淮南-上海、錫盟-上海,、陜北-長(zhǎng)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(shí)積極推動(dòng)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(kāi)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(guó)特高壓交流骨干網(wǎng)架將初具規(guī)模。
  在整個(gè)特高壓工程布局中,,晉東南-南陽(yáng)-荊門線只是開(kāi)局,。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)下一步規(guī)劃,到“十二五”初期,,國(guó)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(guó)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(huì)付諸實(shí)施。預(yù)計(jì)智能電網(wǎng)總投資規(guī)模接近4萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(guó)家智能電網(wǎng)的建設(shè),,在2010~2015年將大面積推開(kāi),,計(jì)劃到2020年,全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),。為此,國(guó)家在特高壓輸電方面的投入將超過(guò)6000億元,。
 可再生能源并網(wǎng)是關(guān)鍵
  有研究預(yù)計(jì)到2020年,,中國(guó)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(lái)發(fā)展的大趨勢(shì),,隨著社會(huì)對(duì)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(duì)電網(wǎng)提出了新的要求,。”國(guó)家電網(wǎng)對(duì)外聯(lián)絡(luò)部新聞處副處長(zhǎng)劉心放表示,,只有建設(shè)智能電網(wǎng),,才能適應(yīng)并推動(dòng)清潔能源的發(fā)展。由于風(fēng)電,、太陽(yáng)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(diǎn),,大規(guī)模接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大影響。中國(guó)相對(duì)集中的資源分布條件,、相對(duì)薄弱的電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)以及新能源迅猛發(fā)展勢(shì)頭和基地式開(kāi)發(fā)模式,,對(duì)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(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)”,,才能實(shí)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(duì)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(guó)家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪認(rèn)為,,應(yīng)盡快把堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。他同時(shí)表示,,建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是適合中國(guó)國(guó)情的戰(zhàn)略性選擇,。由于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)涉及多領(lǐng)域、跨行業(yè)乃至社會(huì)理念轉(zhuǎn)變的龐大系統(tǒng)工程,,因此,,必須將其上升為國(guó)家戰(zhàn)略,統(tǒng)一認(rèn)識(shí),、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(shì),,抓住歷史機(jī)遇,實(shí)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(guó)家能源局新能源處處長(zhǎng)梁志鵬透露,目前國(guó)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(cè)機(jī)制,,目前已經(jīng)安排了少量資金對(duì)相關(guān)工作予以支持,,國(guó)家電網(wǎng)制定的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站接入電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定將起到參考作用,,預(yù)計(jì)國(guó)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(wèn)題的關(guān)鍵已成為共識(shí)。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(wàn)kW迅速發(fā)展到1200萬(wàn)kW,大增了25倍,,是“十一五”規(guī)劃任務(wù)的2倍,。到2020年中國(guó)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(guò),與快速增長(zhǎng)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(guò)關(guān),,均是風(fēng)電發(fā)展建設(shè)過(guò)程中最為敏感的焦點(diǎn)問(wèn)題,。風(fēng)力屬于不可控的能源,時(shí)有時(shí)無(wú),,時(shí)大時(shí)小,,而要把風(fēng)電變?yōu)榉€(wěn)定的電源,就需要對(duì)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(chǔ)能基地等,但這些都比建堅(jiān)強(qiáng)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(shí)現(xiàn)全國(guó)性的電力調(diào)配,從而把清潔能源送到需要電力的地方,,實(shí)現(xiàn)電力供需的實(shí)時(shí)調(diào)配,。”
  舒印彪認(rèn)為,借助這個(gè)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(shí)現(xiàn)風(fēng)電在全國(guó)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(dòng)向,,也是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程。中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)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(guó)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(jiān)強(qiáng)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(lái)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(kāi)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(yùn)行和管理,。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)中無(wú)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(guó)家電網(wǎng)智能電網(wǎng)計(jì)劃中,,大約有60%~80%的投資將用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、交互智能等非傳統(tǒng)項(xiàng)目,。電網(wǎng)對(duì)IT支撐需求之強(qiáng)烈前所未有,,智能電網(wǎng)將成為拉動(dòng)電力行業(yè)信息化需求新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
  國(guó)家電網(wǎng)公司的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”計(jì)劃的啟動(dòng)將帶動(dòng)電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行,、經(jīng)營(yíng)管理,、客戶服務(wù)以及社會(huì)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(shì),、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(wèn)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(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié),,管理信息化與自動(dòng)化的結(jié)合將更加緊密,,技術(shù)引領(lǐng)與業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)并重,信息化與業(yè)務(wù)創(chuàng)新將深度融合,。國(guó)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(yùn)行;管理信息系統(tǒng)覆蓋企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理全過(guò)程,,支撐現(xiàn)代公司的高效運(yùn)營(yíng),。
  目前,借助信息化,,國(guó)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(wàn)kW以上電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),。國(guó)調(diào)中心采用的電能管理系統(tǒng)(EMS),是中國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化軟件產(chǎn)品,,動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)總體達(dá)到國(guó)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(guò)SG186工程,,公司僅用3年多時(shí)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(guò)SG186工程建設(shè),公司實(shí)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(jí)信息系統(tǒng),。
  統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)是國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)與信息化融合的契合點(diǎn),建設(shè)智能電網(wǎng),,“統(tǒng)一”是前提,,“堅(jiān)強(qiáng)”是基礎(chǔ),“智能”是關(guān)鍵,,三者相輔相成,。多年來(lái),國(guó)家電網(wǎng)公司一直高度關(guān)注國(guó)際電力技術(shù)發(fā)展動(dòng)向,,建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的國(guó)家電網(wǎng),電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風(fēng)險(xiǎn)能力不斷增強(qiáng),,持續(xù)開(kāi)展建設(shè)以信息化,、自動(dòng)化和互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),。

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