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摘要：当前我国智能电网建设在一些地区已经取得了一定的进展，各种新技术、新方法被逐步应用于智能电网建设当中。我国的第一个智能电网示范工程是在上海世博园率先投入运行的，包括新能源接入、储能系统、智能变电站、配电自动化、故障抢修管理系统、电能质量监测、用电信息采集、智能用电楼宇与智能家居、电动汽车充放电与入网等9个子工程，对我国电网智能化发展起到了推动作用。
关键词：智能电网；变电站；智能用电端；智能调度
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
坚强智能电网是一个全新的理念,在技术方面主要应用了:特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化、分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用、智能电网调度技术支持系统、用电信息采集系统等。我国智能电网建设总规划可以概括为:一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五个内涵、六个环节,具体框架内容如图1所示。
图1 我国智能电网战略部署总体设计框架
1 智能电网概述
智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输配电基础设施高度结合,形成一个全新类型的电网,以满足电力系统智能化运行的高要求。它可以提高能源效率,减少对环境的影响,提高供电的安全性和可靠性,减少输电网的电能损耗。智能电网的涵义基本上可以表述如下:以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网。
智能电网是一个完全自动化的供电网络,其中每一个发电设备、每一个输电设备用户和每一个节点都得到了实时监控,并保障从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过建设坚强智能电网,提高了电网大范围优化配置资源的能力,实现了电力远距离、大规模输送,满足了经济快速发展对电力的需求。实现可再生能源集约化开发、以及大规模、远距离输送和高效利用,改善能源结构,促进资源节约型、环境友好型社会建设。
实现各类集中/分布式电源、储能装置和用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化,提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率,促进经济社会的可持续发展。提高电能质量和供电可靠性,创新商业服务模式,提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。由此可见,智能电网建设涉及的项目非常丰富,我国统一坚强智能电网第一批9项试点工程具体内容如图2所示。
图2 统一坚强智能电网第一批9项试点工程
2 智能化电厂研究
综合利用各类能源发电是电网的基础部分,源于智能能源——智能电厂——智能电网的层层递进的战略思考,如果智能电网下面挂着的是智能电厂,厂网之间的互动一定是非常和谐高效的,如果挂着的是封闭落后的传统电厂,则不匹配。以白山水电厂为例,作为东北电网公司智能化水电厂建设的试点单位,它以源网协调发展的“无人值班”(少人值守)模式为基础,以坚强智能电网为服务对象,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含水电厂的状态检修系统、信息统一平台、大坝观测系统、经济运行系统、监控系统和基础自动化系统等各个环节,实现“电力流、业务流、信息流”的高度一体化融合的现代水电厂。应该具有集成开放、友好互动、坚强可靠、经济高效等显著特征。智能化必须以数字化为根基,因此白山发电厂对光传输设备进行升级,将桦甸至红石、白山光传输通道由原来的一条100 M扩展到2条465 M,并且可以根据需要扩展到1 G容量,为智能化电厂建设铺设了信息高速公路。在智能电厂的管理系统方面,七台河电厂作出了一个飞跃性的实践,该厂使用IBMMaximo资产管理解决方案,实现了业务流程化,工作智能化、标准化、规范化、数字化。通过工单管理,实现维修计划工作完成率为89%;通过物资管理模块,降低采购成本30%以上,同时也提升了系统的安全性
3 智能化变电站研究
110 kV蒙自变电站是2010年上海世博会重点配套工程,全部设备安装在地下,采用了数字保护、数字计量等新技术,是真正意义上的数字化变电站。该站也是节能型、储能型、数字化、无油化的集成新型高科技示范性变电站。10 kV部分采用电阻分压式电子式电压互感器、低功率电流互感器(LPCT)和数模一体合并单元;110 kV部分采用阻容分压式电子式电压互感器、全光纤光学电流互感器和数模一体合并单元。
目前我国的《智能变电站技术导则》已经通过评审,同时一批试点智能变电站正在开工建设,如:长春南500 kV智能变电站、安徽淮北110 kV桓谭智能化变电站、重庆江津110 kV杉树变电站,其中华北电网第一座220 kV数字化智能变电站唐山市郭家屯变已经建成投产。
4 智能用電端研究
北京市莲香园小区智能用电小区运用了最先进的电力信息通信技术,代表了未来小区用电智能化的发展方向。电力光纤到户系统采用光纤复合电缆和基于以太网方式的无源光网络(EPON)技术。搭建了“智能电网光纤复合低压电缆(PFTTH)三网融合系统测试”平台,通过“电力猫”可实现电力网、信息网和通信网等“三网融合”。可以实现用电、上网、网络电视和小区内的IP可视电话等功能。在智能用电家庭,普通居民可通过智能交互终端,随时了解自家电器的用电情况,根据峰、谷时电价高低不同来调整用电时间,由此可以减少5%甚至更多的电费。
智能电网的自愈功能也体现在用电末端,例如一次严重的雷暴可能影响一大片消费者,当用户输电线路受损,终端设备随即通知调度中心哪些电线受到了影响,同时自动改变线路送电,并向事故发生地点派遣维修工。在这种情况下故障时间仅为10 s左右。在饱受电网故障困扰的地区,缩短停运时间可以节约数百万元的成本。
5 智能调度研究
基础平台及实时监控与预警基础应用功能,是智能电网调度技术支持系统的核心和根本所在,在极端外部灾害即将造成电力系统设施大面积损坏、大面积停电(或已经造成停电)的情况下,分析预测电力系统故障可能的发展趋势及波及范围,预测事故对电力系统甚至社会造成的综合影响的范围和程度,对事故后果的危害性进行分析和评估,利用可视化手段和计算机音视频技术进行综合告警,并提供辅助决策支持,降低事故造成的损失和破坏。
江西等省电力调度中心已经开始逐步采用此类技术成果,该省运用的是一种可以自适应外部环境状况的电网安全稳定防御体系框架,把广域信息的采集范围从电力系统内部扩大到自然环境,使有效预警的时间尺度从分钟级扩大到小时级,预警目标从单故障风险延拓到群发性相继故障的风险,协调控制优化决策支持的范畴从正常的电网运行环境扩展到极端恶劣环境,为各种环境下的电网安全稳定运行与控制提供技术支撑,全面提升江西电网安全稳定综合协调防御的能力。
6 结语
目前,我国智能电网第一批试点工程正顺利推进,试点工程建设的主要标准基本编制完成,根据发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节以及通信信息平台的关键技术需求,选取了117个技术研究课题,其中主要包括:参数量测技术、智能电网通信技术、信息管理系统、智能调度技术、高级电力电子技术、分布式能源接入技术。这些技术的应用基本形成了统一坚强智能电网标准体系,重点技术研究也取得了阶段性突破,为统一坚强智能电网的全面建设打好基础。
参考文献
[1]陈树勇,宋书芳,李兰欣,等.智能电网技术综述[J].电网技术,2009(8).
[2]谢开,刘永奇,朱治中,等.面向未来的智能电网[J].中国电力,2008(6).
[3]丁民丞,王靖,朱治中.方兴未艾的智能电网[J].国家电网,2008(5).
[4]王方方,高赐威.智能电网的技术内容及比较[J].高科技与产业化,2009(5).
[5]十方.欧美智能电网战略计划[J].中外能源,2009(6).
[6]贺春.智能电网给中国电工行业带来机遇与挑战[J].电器工业,2009(8).
关键词：智能电网；变电站；智能用电端；智能调度
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
坚强智能电网是一个全新的理念,在技术方面主要应用了:特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化、分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用、智能电网调度技术支持系统、用电信息采集系统等。我国智能电网建设总规划可以概括为:一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五个内涵、六个环节,具体框架内容如图1所示。
图1 我国智能电网战略部署总体设计框架
1 智能电网概述
智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输配电基础设施高度结合,形成一个全新类型的电网,以满足电力系统智能化运行的高要求。它可以提高能源效率,减少对环境的影响,提高供电的安全性和可靠性,减少输电网的电能损耗。智能电网的涵义基本上可以表述如下:以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网。
智能电网是一个完全自动化的供电网络,其中每一个发电设备、每一个输电设备用户和每一个节点都得到了实时监控,并保障从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过建设坚强智能电网,提高了电网大范围优化配置资源的能力,实现了电力远距离、大规模输送,满足了经济快速发展对电力的需求。实现可再生能源集约化开发、以及大规模、远距离输送和高效利用,改善能源结构,促进资源节约型、环境友好型社会建设。
实现各类集中/分布式电源、储能装置和用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化,提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率,促进经济社会的可持续发展。提高电能质量和供电可靠性,创新商业服务模式,提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。由此可见,智能电网建设涉及的项目非常丰富,我国统一坚强智能电网第一批9项试点工程具体内容如图2所示。
图2 统一坚强智能电网第一批9项试点工程
2 智能化电厂研究
综合利用各类能源发电是电网的基础部分,源于智能能源——智能电厂——智能电网的层层递进的战略思考,如果智能电网下面挂着的是智能电厂,厂网之间的互动一定是非常和谐高效的,如果挂着的是封闭落后的传统电厂,则不匹配。以白山水电厂为例,作为东北电网公司智能化水电厂建设的试点单位,它以源网协调发展的“无人值班”(少人值守)模式为基础,以坚强智能电网为服务对象,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含水电厂的状态检修系统、信息统一平台、大坝观测系统、经济运行系统、监控系统和基础自动化系统等各个环节,实现“电力流、业务流、信息流”的高度一体化融合的现代水电厂。应该具有集成开放、友好互动、坚强可靠、经济高效等显著特征。智能化必须以数字化为根基,因此白山发电厂对光传输设备进行升级,将桦甸至红石、白山光传输通道由原来的一条100 M扩展到2条465 M,并且可以根据需要扩展到1 G容量,为智能化电厂建设铺设了信息高速公路。在智能电厂的管理系统方面,七台河电厂作出了一个飞跃性的实践,该厂使用IBMMaximo资产管理解决方案,实现了业务流程化,工作智能化、标准化、规范化、数字化。通过工单管理,实现维修计划工作完成率为89%;通过物资管理模块,降低采购成本30%以上,同时也提升了系统的安全性
3 智能化变电站研究
110 kV蒙自变电站是2010年上海世博会重点配套工程,全部设备安装在地下,采用了数字保护、数字计量等新技术,是真正意义上的数字化变电站。该站也是节能型、储能型、数字化、无油化的集成新型高科技示范性变电站。10 kV部分采用电阻分压式电子式电压互感器、低功率电流互感器(LPCT)和数模一体合并单元;110 kV部分采用阻容分压式电子式电压互感器、全光纤光学电流互感器和数模一体合并单元。
目前我国的《智能变电站技术导则》已经通过评审,同时一批试点智能变电站正在开工建设,如:长春南500 kV智能变电站、安徽淮北110 kV桓谭智能化变电站、重庆江津110 kV杉树变电站,其中华北电网第一座220 kV数字化智能变电站唐山市郭家屯变已经建成投产。
4 智能用電端研究
北京市莲香园小区智能用电小区运用了最先进的电力信息通信技术,代表了未来小区用电智能化的发展方向。电力光纤到户系统采用光纤复合电缆和基于以太网方式的无源光网络(EPON)技术。搭建了“智能电网光纤复合低压电缆(PFTTH)三网融合系统测试”平台,通过“电力猫”可实现电力网、信息网和通信网等“三网融合”。可以实现用电、上网、网络电视和小区内的IP可视电话等功能。在智能用电家庭,普通居民可通过智能交互终端,随时了解自家电器的用电情况,根据峰、谷时电价高低不同来调整用电时间,由此可以减少5%甚至更多的电费。
智能电网的自愈功能也体现在用电末端,例如一次严重的雷暴可能影响一大片消费者,当用户输电线路受损,终端设备随即通知调度中心哪些电线受到了影响,同时自动改变线路送电,并向事故发生地点派遣维修工。在这种情况下故障时间仅为10 s左右。在饱受电网故障困扰的地区,缩短停运时间可以节约数百万元的成本。
5 智能调度研究
基础平台及实时监控与预警基础应用功能,是智能电网调度技术支持系统的核心和根本所在,在极端外部灾害即将造成电力系统设施大面积损坏、大面积停电(或已经造成停电)的情况下,分析预测电力系统故障可能的发展趋势及波及范围,预测事故对电力系统甚至社会造成的综合影响的范围和程度,对事故后果的危害性进行分析和评估,利用可视化手段和计算机音视频技术进行综合告警,并提供辅助决策支持,降低事故造成的损失和破坏。
江西等省电力调度中心已经开始逐步采用此类技术成果,该省运用的是一种可以自适应外部环境状况的电网安全稳定防御体系框架,把广域信息的采集范围从电力系统内部扩大到自然环境,使有效预警的时间尺度从分钟级扩大到小时级,预警目标从单故障风险延拓到群发性相继故障的风险,协调控制优化决策支持的范畴从正常的电网运行环境扩展到极端恶劣环境,为各种环境下的电网安全稳定运行与控制提供技术支撑,全面提升江西电网安全稳定综合协调防御的能力。
6 结语
目前,我国智能电网第一批试点工程正顺利推进,试点工程建设的主要标准基本编制完成,根据发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节以及通信信息平台的关键技术需求,选取了117个技术研究课题,其中主要包括:参数量测技术、智能电网通信技术、信息管理系统、智能调度技术、高级电力电子技术、分布式能源接入技术。这些技术的应用基本形成了统一坚强智能电网标准体系,重点技术研究也取得了阶段性突破,为统一坚强智能电网的全面建设打好基础。
参考文献
[1]陈树勇,宋书芳,李兰欣,等.智能电网技术综述[J].电网技术,2009(8).
[2]谢开,刘永奇,朱治中,等.面向未来的智能电网[J].中国电力,2008(6).
[3]丁民丞,王靖,朱治中.方兴未艾的智能电网[J].国家电网,2008(5).
[4]王方方,高赐威.智能电网的技术内容及比较[J].高科技与产业化,2009(5).
[5]十方.欧美智能电网战略计划[J].中外能源,2009(6).
[6]贺春.智能电网给中国电工行业带来机遇与挑战[J].电器工业,2009(8).