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智能电力装备引领全球能源互联网新时代

来源:    作者:    更新时间:2015-02-16

摘要: “西电东送”与“一带一路”的建设口号让特高压成为贯穿其间的重要连接点,使得内网输送和跨境输送都有了一个新的开端。通过与哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古国、巴基斯坦等国家开展特高压工程前期工作,中国已然迈出了全球能源互联网建设第一步。在全球能源互联网的带动下,新能源、新材料、智能装备、电动汽车等新一代信息产业焕发生机,将助推新一轮工业革命。
  




近日,全球最大的公用事业企业中国国家电网公司提出一项旨在促进全球清洁能源大规模开发利用的“全球能源互联网”计划,并将于2015年迈出建设第一步。国家电网表示,将借加快与哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古国、巴基斯坦等“一带一路”沿线国家的特高压工程建设,努力为构建全球性的能源互联网做先导性工作。

国家“十二五”智能电网专项规划指出,未来智能电网的建设重点将是通过现代先进技术的高度融合,全面提高大电网运行控制的智能化水平,以及供电服务的能力和水平,从而最终实现我国电网的跨越式发展。在设备投入方面,除了以特高压为主的一次设备之外,智能电网建设将全面转向电网智能化的六大方面,包括发电、智能输电、智能化变电站、智能配电网、智能用电和智能调度。据统计,至2020年,包括电网接入、柔性输电、电网监测、智能化变电站、智能电表、充电站/桩等设备在内,电网智能化所带来的设备市场容量将超过6200亿元。



智能装备到底有多“聪明”?


世界范围内智能电网的建设进程业已全面启动,许多国家都确立了智能电网建设目标、行动路线及投资计划,中国虽然起步相对较晚,但是,近年来,智能电网的推进步伐在明显加快。“十二五”末我国将全面提高电网智能化水平,确保2015年全面完成建设任务。随着智能电网建设投资不断加大及国家在新能源政策领域的全面发力,中国智能电网市场前景更加广阔,成为全球业界瞩目的焦点。


智能电网(SmartPowerGrids),就是电网的智能化,中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础,将现代先进的传     感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。

那么,智能电网到底有多聪明呢?


巡视用上了机器人

以智能机器人取代人工巡视。作为“2014中国十大智慧城市”之一的杭州,在杭州湘湖220千伏电缆隧道内,智能机器人充当着24小时“守护员”。该机器人具备自主巡检、突发事件处置、远程监控功能,可实现对隧道内电缆形态和本体沉降情况、有毒气体含量监测,取代人工巡视。2014年9月,华东特高压主网架重要组成部分的浙北-福州特高压工程开始验收,杭州公司出动“无人机”协助验收试飞工作。此外,杭州公司电缆运检室利用便携式高频电缆局放检测设备,对运行中的电缆线路进行电缆局放检测,有效掌握电缆运行状况,及时发现设备缺陷,大大降低设备故障率,提高供电可靠性。

智能电网实现“秒级自愈”。“三双”即“双电源、双线路、双接入”,当主供电源故障时,可自动切换至备用电源并恢复供电,使停电时间减短。故障停电后,通过配电自动化遥控操作,用户仅需十几秒甚至几秒就能恢复供电,远远优于传统供电方式。

拓展智能互动的用电服务平台。以营配贯通为平台全面推进主动抢修,以带电作业为载体全面提高供电可靠性,以信息化终端拓展为抓手健全完善一体化交费平台。推行主动抢修,运用智能检测手段,预先发现故障前兆,有时候甚至是线路还没出现故障,停电还没有发生,我们就已预判出来,已经在抢修的路上了。“预智型”抢修的推行,极大提高了故障抢修速度和抢修服务质量,真正做到故障抢修“出发快捷、抢修迅速、信息畅通、回访及时”。


模块化成智能变电站新趋势

近日,国内首座330千伏新一代智能变电站建设项目——富平330千伏变电工程今年即将开工建设。智能变电站是智能电网的重要内容,是变电领域的发展重点。国家电网公司2015年工作会议透露,2015年内将建成50座新一代智能变电站。

据介绍,新一代智能变电站具有“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”等特点,相比较传统智能变电站,它占地更少、设备更加智能、建设周期更短、可靠性也更高。国家电网公司新一代智能变电站试点总结经验显示,新一代智能变电站优化后户内站建筑面积减少15%~25%、户外站建筑面积减少45%~64%,设备安装调试效率更高,建设工期较常规平均缩短了1/4。

智能变电站发展的趋势是设备模块化,变电站设备及系统在工厂完成调试配置,在现场安装时仅需要验证连接光缆的正确性,“实现最大化工厂工作量,最小化现场工作量。”智能变电站发展的潮流不可阻挡,市场无比广阔。


智能电表走进千家万户

智能电表是智能电网的智能终端,它已经不是传统意义上的电能表,智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外,为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能,智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

随着智能电网的日益发展,世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大,据统计,在未来5年,随着智能电网在世界各国的建设,智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。

智能电表作为新一代电能表,除了具备电能计量的基本功能,还具有用电信息存储、远程采集、信息交互等功能。与卡式表和机械式表相比,智能电表还具备购电更方便、用电更明白和生活更低碳的优点。2015年,智能电表将更加全面覆盖,继续完成从传统电表到智能电表的革新,走进千家万户。



新型电力装备成全球互联网新秀



随着网络技术的飞速发展,在互联网已成功颠覆众多产业后,越来越多的人开始将传统能源产业的未来聚焦点和突破口放在互联网与能源的结合上。利用ICT技术,对能源产业进行互联网化,将能源赋予新的数据属性,达到能源的经济性、高效性及环保性,这些正是能源互联网的基本概念。从全球看,已有许多发达国家开始认识到能源互联网的重要性并付诸实践。

全球能源互联网是以特高压和智能电网为主要载体,实现洲内联网、洲际联网和全球互联,连接“一极一道”(北极、赤道)大型能源基地,适应各种集中式、分布式电源,将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户,构建服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台。国家电网公司刘振亚董事长提出的这一战略构想,引起国际社会的热烈反响与广泛关注,国家电网公司在特高压和智能电网方面数年来的不懈探索与卓越实践,让“全球能源互联网”从概念变成现实,清晰地勾勒出人类未来能源发展之路。高压与智能电网为载体的能源网络。


智能配电网面临新挑战

1月27日,国家高技术研究发展计划(863计划)“智能电网关键技术研发(一期)”项目——“智能配电网自愈控制技术研究与开发”课题在广东佛山成功验收。自愈系统可在0.12秒内切除故障,项目成功运转后,示范区内配电网2秒内可实现转供电,供电可靠率达99.999%,并有效解决分布式能源大量接入配电网带来的控制保护、运行问题。

广东电网公司总经理张文峰表示,“智能配电网自愈控制技术研究与开发”给我们带来了一次追赶国际先进的宝贵契机,对提高配电网智能化水平和供电可靠率具有重要意义。

安全可靠、经济高效、灵活互动、绿色环保是智能配电网的发展目标。智能配电网发展需十大关键技术,包括主动配电网规划技术、智能配电装备技术、通信与信息支撑技术、智能配电网自愈控制技术、智能配电网能量调度技术、智能配电网能效管理技术、智能配电网互动化服务技术、配电网数模仿真技术、分布式电源并网与微电网技术以及电动汽车充放电技术。

在智能配电网中,设备是关键的硬件设施。智能装备技术主要应用于电力设备,使设备具有状态感知和信息传输的功能,如智能状态传感器、智能电子化互感器等。智能配电装备的设计应是一体化的,具有性能可靠、功能模块化、接口标准化的特点,因此,智能配电装备是集采集、控制和保护多功能为一体的集成装备。

智能配电网正在深刻改变着发电、输电、配电和用电系统,配电网面临的最大挑战来自于分布式电源的大量使用,如何应对基础设施大量增加、通信标准和协议缺乏、计算机网络安全等诸多挑战,使智能电网最大限度地发挥其潜能,为国家带来更广泛的社会和经济效益,变得非常迫切。




新能源并网推动绿色发展

随着国家对新能源支持力度的加大,我国的风电、太阳能发电、沼气等新能源产业发展迅速。相应地,大量新能源电力要并网接入,这一方面可以改善能源结构和地区电网供电能力,但另一方面由于能源发电随机性、间歇性强,大规模并网为电网安全稳定运行带来了新挑战,增加了电网调度管理的复杂性和调度运行的压力。

统计数据显示,全球清洁能源资源丰富。水能资源超过100亿千瓦,陆地风能资源超过1万亿千瓦,太阳能资源超过100万亿千瓦,远超人类社会全部能源需求。但这些清洁能源资源分布很不均衡,如何更有效地利用,成为全世界共同的难题。

智能电网是推进再生能源的重要技术手段,可以把信息化和能源的清洁化、绿色化、低碳化紧密结合。目前能源的供给端有来自风电、太阳能、水电等不同能源系统,发电端和用电端都不稳定。智能电网最终要达到将不稳定的两端,通过信息系统有效连接起来,保证整个系统的有效平衡。

国网能源研究院副院长张玮介绍,从发电侧来看,智能电网能很好解决间歇性能源大规模接入电网的问题;从用户侧来说,能跟用户实现良好的双向沟通与互动,特别是解决电动汽车等新型用能设施的接入问题和用电问题;同时能够解决电网运营过程中面临的各种复杂影响干扰,保持系统的稳定运行。

智能电网将为新能源产业技术和传统的电网技术带来巨大地改变,这已成为全世界的共识,同时很多国家都以建立智能电网为目标、行动路线和投资的计划。

近日,上海市崇明智能电网综合示范工程已经率先完成东滩风电场储能接入示范、堡镇钠硫储能电站示范两项工程建设,投入试运行。崇明智能电网示范建设取得阶段性成果,进一步坚定了该公司在2015年高质量完成崇明智能电网综合示范工程建设的信心和决心。

该工程将进一步优化能源结构,转变能源生产和消费方式,提高绿色低碳化能源的接入和利用水平。示范工程预计于2015年建成。届时,全岛可再生能源装机容量占最高负荷的比重将超过48%,崇明智能电网将全面支撑低碳化国际生态岛的建设。崇明工程是探索新能源大规模应用、友好接入电网、风储联合控制策略的有效途径。依托示范工程将探索钠硫储能系统典型设计、集成开发、工程建设、运维评估的关键技术,为今后的技术提升、产业发展及推广应用提供数据与技术支撑。


智能电网瞩目全球

舆论广泛认为,作为世界最大的能源生产和消费国,中国已将推动能源生产和消费革命上升到国家发展和安全的战略高度。特高压网架建设是推进全球能源互联网的关键,而中国在特高压建设方面则积累了丰富经验。目前,中国已建成投运3条特高压交流线路和6条特高压直流线路。2014年迎峰度夏期间,复奉、锦苏、宾金三大特高压直流长时间满功率运行,向华东送电2160万千瓦,消纳西南水电900亿千瓦时,为东部雾霾治理和西部清洁能源开发利用发挥了重要作用。

“西电东送”与“一带一路”的建设口号让特高压成为贯穿其间的重要连接点,使得内网输送和跨境输送都有了一个新的开端。通过与哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古国、巴基斯坦等国家开展特高压工程前期工作,中国已然迈出了全球能源互联网建设第一步。“两交四直”已经推动国内相关电工设备的出口实现了较大增长,加上特高压工程的“走出去”,国内电工设备行业也将藉此大获益处。在全球能源互联网的带动下,新能源、新材料、智能装备、电动汽车等新一代信息产业焕发生机,将助推新一轮工业革命。


 

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