中新知识城智能电网示范区建设方案研究.doc

中新知识城智能电网示范区建设方案研究-机电论文中新知识城智能电网示范区建设方案研究 李文娟1许苑2 （1.广州电力设计院，广东广州510610；2.广州供电局有限公司，广东广州510620） 摘要：中新知识城位于广州市东北部萝岗区，规划建设成为广州向世界一流城市看齐的窗口。在中新知识城进行智能电网建设，将其打造为“智能、高效、可靠、绿色”的智能电网示范区，是广州电网一次积极有益的探索，对广州电网优化能源结构、提高资源配置能力、推动节能减排具有重要意义。在调研知识城城市发展概况的基础上，分析了知识城智能电网的建设条件，确立了知识城智能电网的具体建设目标，全方位制定了知识城的建设方案，估算了项目的整体投资。 关键词：中新知识城；智能电网；建设 1知识城城市发展概况 国家智慧城市示范区知识城规划区位于广州市东北部萝岗区九龙镇内，用地面积约123km2。 中新知识城建设的总体目标为：立足广东，服务全国，辐射东南亚，面向全球，把知识城建设成为引领泛珠三角区域以至中国改革开放、知识创新、产业升级、经济转型和发展模式转变的先行区；力争通过20年左右的努力，建设成为具有全球重要影响力的高端人才汇聚高地、自主创新的首善之区、战略型新兴产业的集聚中心、知识经济发展的重要引擎，成为开放合作、创新发展、生态文明、和谐宜居的智慧城市。 2知识城智能电网建设目标 2.1知识城智能电网建设条件分析 （1）知识城规划定位高，区域高端客户群体对建设能源综合利用、双向互动的新型电力系统存在旺盛需求，适合推广新型电力系统新型运营模式和理念。 （2）知识城为全新规划的新兴区域，非常适合开展建设新型电力系统的试点。 （3）政府对该区域建设具有较高的支持力度，建设思路开放，为应用各项新技术、推广新的运营模式创造了良好条件。 （4）知识城的建设强调“科技与自然、人与社会”和谐共生，与新型电力系统的理念相契合，为新型电力系统示范项目的建设增加了助力。 2.2知识城智能电网建设目标 根据知识城地区内外部建设条件以及需求分析，未来该地区有开展智能电网建设的需求和优势，适于推广各项新技术和新型运营、管理体制。知识城智能电网建设目标如下： （1）绿色电网。未来知识城电网能满足用户的电、热、冷等综合能源利用需求，建设绿色变电站、推广电动汽车，实现环境得以最大程度保护的目标；通过制度创新和可再生能源的便利使用，提高一次能源的高效利用。 （2）开放电网。未来知识城电网能支持可再生能源入网，实现电能流双向流动；同时用户既是生产者又是消费者，实现信息流的双向交换、共享、互动。 （3）透明电网。未来知识城电网将通过智能配电网、实时运营监控系统、输电网在线监测技术和智能家居家电试点技术的应用，使用户能够充分了解电力生产情况，实现自动管理用电情况的同时引导用户用电行为，最终达到用户节能；同时实现电网企业对电力生产和传输的实时自动化监控。 3知识城智能电网建设方案 3.1综合能源建设 结合中新知识城具体情况，在知识城开展联合循环、冷热电三联供和光伏发电三种分布式能源的建设，整个知识城分布式能源出力合计将达30万kW，每年发电量接近10万kWh，约占总供电量的12%。 根据对起步区地块的使用面积和产业性质的比较和分析，在区域内负荷密度较大的商业区块共设置4个燃气冷热电三联供能源站；在工业区内设置一套由两台25MW的燃气轮机组成的联合循环系统（总装机容量为75MW等级）；另设置三个集中制冷站；对于负荷密度较小（如住宅配套、分散类教育用地等）的区块，用户自行考虑分散制冷（如直接采用较为灵活的分体空调）。 3.2一次网架设计 根据中新知识城电网规划设计技术原则，知识城“220kV容载比一般控制在1.92.1范围；新建220kV变电站一般采用4台主变，单台主变容量采用100MVA”。通过对知识城220kV变电容量进行测算，若不考虑综合能源利用，远景年知识城需建设9座220kV变电站，考虑综合能源利用后，远景年知识城需建设7座220kV变电站。 近期知识城北部电源从白云区的220kV汉田站引入，南部电源从220kV迁岗站、500kV穗东站引入。从汉田站新建两回架空线路至规划 #1站，规划#2站敷设双回电缆至#1站，从穗东站新建两回架空线路至规划#5站，规划#5站敷设双回电缆至#2站。从220kV迁岗站新建双回架空线路至#1站。 中期知识城需投产#1站、#3站、#4站及#5站，扩建#2站。将#1站至汉田双回线路改接至500kV汾水站，规划#1站、#3站和#4站均解口#1站至汾水站双回电缆，规划#5站解口#2站至穗东双回线路。 远期电网达到目标网架，知识城需投产#6站、#7站。将#2站#5站双回电缆改接至#4站，形成#4站#5站双回线路。#6站投产后，分别建设至#5站及科北站双回架空线路。#7站投产后，分别建设至#3站及科北站双回线路。 3.3绿色变电站 知识城220kV变电站采用全户内GIS型式，按3C绿色变电站建设，采用节能、降耗、降噪等措施。同时采用先进、可靠、集成、环保的智能设备，按照全站信息化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等功能，对站内设备的运行状态进行在线监测，智能评估设备的检修周期；支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。 3.3.1一次系统技术方案 开关类设备应实现智能化控制，可实时显现开关分合闸位置信息和其他状态信息，接受分合闸命令；由电力电子器件组成的执行单元代替常规辅助开关、继电器，实现电子操动，提高设备可靠性；实现在线监测功能，给出预警信号。 智能变压器应配备电子器件、传感器和执行器等设备，通过网络数字接口实现关键状态参量的监测、控制与数据共享，具有自我诊断、状态评估、风险评估、状态检修等功能。 电压/电流互感器采用电子式电流/电压互感器，减少变电站占地面积及基础工程施工量。 电容器配置在线监测功能组件，监测范围包括三相不平衡电流、电容量及介质损耗等。 并联电抗器选用低损耗节能型产品，并配置在线监测功能，监测范围包括油中溶解气体、油中含水量、绝缘油温度、绝缘油高度、绕组温度等。 3.3.2二次系统技术方案 过程层智能装置设备包括电子式互感器、合并单元和智能终端，完成实时电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行。 间隔层设备包括保护装置、测控装置、故障录波及网络报文记录分析系统、安全自动装置、电能计量装置等，实现各个过程层实时数据信息的汇总；完成保护逻辑控制功能的运算、判别、发令；完成各个间隔及全站的操作联闭锁功能；执行数据的承上启下通信传输功能，同时完成与过程层及站控层的通信。 站控层设备包括全景数据平台、监控平台、运维管理平台、驾驶台、智能远动机，提供变电站内运行的人机联系界面，形成全站监控中心、运维管理中心，并与集控及调度主站通信。 3.3.3变电站建设环境保护措施 （1）深化变电站外观设计，注重与周边环境相协调； （2）优化变电站噪声控制手段； （3）站内电气设备无线电干扰应从设备制造上进行控制，宜优先选用电磁辐射水平低的电气设备，如有必要可采取屏蔽措施，降低电磁强度的影响； （4）宜对变电站内的空调通风系统冷热源、风机、水泵等设备进行有效监测，对关键数据进行实时采集并记录，对上述设备系统按照设计要求进行可靠的自动化控制； （5）对照明系统，选用高效节能光源，如T5型荧光灯、金卤灯和LED灯等；采用配光合理、反射效率高、耐久性好的节能灯具；采用感应式或延时的自动控制方式实现建筑的照明节能运行。 3.4智能家居与家电 在智能家居家电及用户方面，表现为“智能用电基础设施平台”，主要包括三大层次：用户层、通信层及数据管理层。用户层以智能电表为核心，包括居民用户家庭内部的多表联网、智能家居网络（HAN）、家庭能源终端、智能插座、智能家电等，还包括对非居民用户如工商业、楼宇、充电/储能站及并网型可再生能源的数据采集与监控。通信层包括两大层次局域网通信与广域网通信，目标为实现实时互动。局域网通信指从智能电表至智能集中器终端的通信，俗称“最后一公里通信”；远程通信网络指从智能集中器终端到控制中心后台办公室的通信。数据管理层主要指智能计量系统（MDM），俗称主站系统，硬件上包括前置服务器、数据库服务器、应用服务器等，软件上可集成为一套可扩展数据管理同步系统，如EnergyIP软件。 通过构建家庭户内的通信网络，实现家庭空调等智能家电的组网，实现电力光纤网络互联。通过智能交互终端、智能插座、智能家电等，实现对家用电器用电信息自动采集、分析、管理，实现家电经济运行和节能控制。通过电话、手机、互联网等方式实现家居的远程控制等服务。通过门户互动网站实现可定制的家庭用电信息查询、设备远程控制、缴费、报装、用能服务指导等互动服务功能。 3.5智能通信平台 为实现高速、实时、双向的信息通信，需建设一个融信息、通信于一体的电力供应与交换平台。具体建设思路为：一方面，选取部分试点采用OPLC（光纤复合低压电缆）技术实现光纤到户，大力推进电信网、广播电视网、互联网、电力网“四网融合”，为智能通信以及交互透明的智能用电机制奠定物理基础。另一方面，建立无线专网作为补充，实现通信网络全覆盖。 4投资估算与经济效益分析 根据综合能源利用各类方案建设规模，整个中新知识城综合能源系统的总投资约为115.85亿元，其中分布式供能系统投资预计为29.17亿元，电网（含部分智能电网建设）投资约70.06亿元，终端能源传输使用合计为16.62亿元，供应、传输和终端利用所占比例分别为25%、61%和14%。电源部分清洁利用电源所占比例为100%。