浅谈智能电网发展

浅谈智能电网发展浅谈智能电网发展 智能电网对推动社会经济发展具有战略意义 我国发展的是坚强智能电网 具有坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明开放 友好互动的特点 建设智能 电网具有良好的社会效益和经济效益 可以调整我国区域能源不平衡的问题 为我国能源结构调整提供支持 促进各种电网相关技术全面升级 加速产业结 构调整 实现对化石能源的替代 同时可以降低电网企业的运营及建设成本 减少发电装机投资和发电环节运营成本 坚强智能电网所使用的特高压输电具 有远距离 大容量和低损耗的优势 预计到 2020 年 建设运行智能电网实现的 节能量相当于减少社会能源投入约 1392 亿元 并可实现减排二氧化碳约 13 8 108t 我国已在与智能电网发展相关的清洁能源技术 电网储能技术 输配电技术 用电技术 信息通信技术及标准与规范等方面取得了一定的技术 成果 但仍面临许多问题 需要政府在重大科技项目立项 电网项目核准 电 价 资金政策和标准制定方面给予支持 并应尽快启动智能电网框架设计 建 立完善标准规范体系 政府应根据电力市场的垄断状况 制定出适合我国智能 电网发展的投资及控股制度 进入 21 世纪以来 随着信息技术的广泛应用 尤其是国外大面积停电所带 来的强大冲击 美国 欧盟等国家 地区 对电力供应的安全性 电能质量等问 题更加关注 围绕如何更好地为用户提供优质服务 可再生能源替代 分布式 电源发展与管理 电力供应商业模式和技术手段创新等 陆续启动了相关的研 究和实践 有关智能电网的应用理念逐步形成 近年来智能电网在欧美国家已 经逐步上升到国家战略层面 成为国家经济发展和能源政策的重要组成部分 我国 国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要 明确提出 要积极推 动能源生产和利用方式变革 发展特高压等大容量 高效率 远距离先进输电 技术 依托信息 控制和储能等先进技术 推进智能电网建设 增强电网优化 配置电力的能力和供电可靠性 这标志着特高压 智能电网建设已全面纳入国 家发展战略 上升为国家意志 1 智能电网在不同国家具有不同含义 美国的智能电网是统一智能电网 强 调 全国统一 可靠 降损 高效 投资拉动 可再生能源接入 欧洲是超 能智能电网 强调 供电安全 跨区电力交易和输送 可再生能源接入 分布 式能源 环境保护 日本是发展新能源发电等分布式电源 主要是利用家庭 进行太阳能发电 智能电网主要体现在蓄电池技术领域 太阳能发电的电量可 通过蓄电池存储 我国是坚强智能电网 要足够坚强 满足安全 可靠的供电要求 要更 加智能 满足运行灵活 方便 开放的服务要求 以特高压电网为骨干网架 各级电网协调发展的电网为基础 利用先进的通信 信息和控制技术 构建以 信息化 自动化 数字化 互动化为特征的国际领先 自主创新的电网 具有 坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明开放 友好互动的特点 坚强智能电网 有别于传统电网的一个显著差异在于 坚强智能电网通过统一信息平台 实现 广域 全局的信息实时共享 它打破了传统电网存在的隔离 打通了电网内部 的信息孤岛 通过整合资源实现优化配置 通过电力流 信息流 业务流的高 度融合 获取最大的社会经济效益 我国能源资源与生产力呈逆向分布 能源资源主要分布在西部 北部以及 西南等经济相对落后地区 而能源消费主要集中在东中部经济发达地区 能源资源的分布特点决定了我国基地式的能源开发格局 总体来看 位于 西部和北部的大煤电基地 位于西南的大水电基地距离东部电力消费地区遥远 需依托先进的特高压输电技术才能实现能源基地的大规模电力外送 国家一直 加大可再生能源的开发力度 但由于当地电力对可再生能源需求有限 无法实 现电力就地消纳 需要通过电网远距离输送到负荷中心地区 对电网而言 无 论在技术上还是经济上 都将面临巨大挑战 因此 必须加快构建以特高压为骨干网架的电网体系 以实现西部电能向 东部输送 实现可再生能源的有序接入 并通过先进的调度和控制技术 实现 各种能源资源的优化配置 提高电力输配的安全性和经济性 目前我国的二氧化碳排放量已高居世界榜首 这一现实情况使我国在国际 社会中面临着巨大的政治压力 根据我国在联合国气候变化峰会上的承诺 到 2020 年单位 GDP 二氧化碳排放比 2005 年下降 40 45 而长期以来的 以煤为主 的能源结构和持续大幅度增长的能源需求 正是导致我国温室气 体排放量快速上升的主要原因 2 为了应对气候变化 我国政府明确了要加大能源结构优化力度的能源战略 举措 力求通过进一步加快对可再生能源的开发利用来降低对化石能源的依赖 性 在上述国家战略实施中 要求联接一次能源供应和终端消费的电网系统必 须具备强大的能源输配能力 并充分发挥资源优化配置作用 而发展智能电网 可以解决上述问题 智能电网将涉及特高压 信息 储能 通信 装备制造 智能家用电器等 多个领域的技术研发和产品生产 因此 智能电网的建设将大大带动我国相关 产业的发展和电工制造业 智能楼宇 智能家庭 智能交通等一系列建设 并 推动技术升级和产业结构调整 智能电网可以通过以下方式达到节能效益 提高发电能源的利用效率 促 进发电侧节能减排 提高电网电能输送效率 减少输电线路损失电量 提高电 力用户的电能利用效率 节约终端用电量 另外 坚强智能电网还可以极大地 促进水电 核电 风能 太阳能等清洁能源发电的利用 实现对化石能源的替 代 减少化石能源消耗 由于电动汽车所使用的电能是二次能源 对于城市来说 电动汽车属于零 排放汽车 随着智能电网技术的发展 风能 水能 核能 地热能 太阳能等 清洁能源发电将得到充分利用 为电动汽车的应用提供广阔的空间 将清洁能 源发电用于电动汽车 替代了目前意义上的煤炭发电用于电动汽车的一次能源 污染 电动汽车的应用还可以减少对石油的依赖 从而将有限的石油资源用于 更重要的领域 以缓解我国能源的紧张状况 3 目前 国家电网公司研制的电池 电容混合型电动汽车充电时间小于 3h 基本实现自动充电 最大行驶距离 100 300km 最高时速可达 100km 我国已 在多个城市建立了充电桩实验点 将在充电站直接通过置换充电设备进行换电 以解决目前充电时间长的技术问题 据预测 到 2020 年 我国汽车保有量可达 1 4 108辆左右 其中载客汽 车约 8000 104辆 假设在智能电网相关技术的带动下 2020 年载客型电动汽 车拥有量达到 3000 104 辆 按照每辆电动汽车每年行驶 1 104km 每百公里 油耗 8 8L 计算 汽油密度取 0 73kg L 根据 BP 中国碳排放计算器提供的资料 1kg 汽油排放 3 15kg 二氧化碳 则 3000 104 辆电动汽车每年可以减排二氧化 碳约为 880 0 73 3 15 3000 1000 6070 104t 二氧化碳 美国 科技投资对就业增长影响的分析报告 中指出 投资 100 亿美元 建设智能电网 可以创造 23 9 万个岗位 以特高压电网为骨干网架的智能电 网的发展 对人口数量众多 面临严峻就业问题的中国而言将有更大意义 据 公开数据 2009 2010 年 智能电网 可以带动投资 1 万亿元 2010 2015 年 达到 1 5 万亿元 据初步估计 2009 2011 年间 通过坚强智能电网建设 促 进我国年均 GDP 增幅约为 0 9 年均拉动就业人数 210 万人左右 4 现阶段我国智能电网的框架结构主要由三大部分组成 一是以特高压电网 为骨干网架 各级电网协调发展的实体电力网络 这是实现坚强智能电网的基 础 二是电网支撑站点 包括变电站 换流站 电网储能点 电网补偿点 配网 控制点等 它是支撑实体坚强智能电网的关键 三是电网设备和满足电网安全 经济运行 灵活可靠的各种坚强智能电网装备 技术体系包括三方面 一是通 信支撑体系 它是坚强智能电网信息运转的有效载体 是坚强智能电网信息传 输的坚实基础 二是信息支撑体系 它通过对电网基础信息分层分级的集成与 整合 达到信息的纵向贯通和横向集成 为坚强智能电网提供实时信息支撑 三是知识体系 利用坚强智能电网蕴含的知识体系 服务于其精细化管理和标 准化建设 提高电网调度的智能化和科学决策水平 它的智能体系是指通过电 力流 信息流 业务流的一体化融合 实现电网运行方式的灵活可调 保障多 元化电源和不同特征电力用户的可靠接入及方便使用 提供增值服务 以提升 社会经济效益的各种能力 而标准体系作为技术发展的制高点 有利于坚强智 能电网的规范化建设和运营 指导和检验坚强智能电网的发展和建设 对保护 民族工业的发展至关重要 随着大量新技术的应用和新系统的建设 需要开展 相关试验与认证技术 方法和环境的研究 这是建设坚强智能电网的制度保障 我国已经完成了多个大型风电基地输电规划的技术经济论证 取得了风电 监控及并网控制等关键技术研究成果 自主研发了风电功率预测系统并投入运 行 构建了涵盖风电机组控制 风电场综合监控 并网和运行调度等较为完整 的风电控制系统体系 并且建立了风电接入电网仿真分析平台和检测机构 开 展了风电对电网的影响与对策研究 制定了相关标准 电网储能技术对改善电能质量 提高可再生能源接入效率 降低间歇式发 电对电网的影响等方面起着重要作用 我国掌握了抽水蓄能电站综合监控和安 全检测等核心运行控制技术 以及相关设备的设计 开发 制造 运行管理技 术 满足了大型抽水蓄能电站建设 运营和维护的需要 为电网削峰填谷 调 频调相 事故备用 蓄洪补枯等提供了重要保障 我国成功研制了储能电池 建成了具有国际领先水平的电网储能电池特性试验系统 超导电力应用试验平 台已投入应用 基于电动汽车与电网实现能量双向传输的逆变器系统和电池梯 次利用的相关研究也开始启动 世界上运行电压最高 技术水平最先进 我国具有完全自主知识产权的交 流输变电工程 1000kV 晋东南 南阳 荆门特高压交流试验示范工程通过国 家验收 这标志着我国开始进入特高压交直流混合电网运行时代 我国特高压 电网建设有望驶入快车道 高压直流输电系统具有传输容量大 损耗低 潮流 调节灵活 快速 自动化和智能化程度高等优点 是坚强智能电网极为重要的 组成部分 我国已经突破 800kV 特高压直流工程建设的技术瓶颈 2010 年 7 月投入运行的向家坝 上海 800kV 特高压直流输电示范工程是我国自主研发 设计和建设的世界上电压等级最高 输送容量最大 送电距离最远 技术水平 最先进的直流输电工程 是我国能源领域取得的世界级创新成果 代表了当今 世界高压直流输电技术的最高水平 目前 国家电网公司已开始全力推进 1100kV 特高压直流输电工作 5 我国已经建立了较为完整的特高压标准体系 特高压交流标准电压被国际电工委员会 国际大电网组织推荐为国际标准电压 为特高压技术的规模化应用创造了条件 另外 在大电网运行控制技术 灵活 交流输电技术 数字化变电站与数字化电网技术 配电网自动化技术 状态检 修技术等方面也取得了较大的技术突破 2008 年底 国家电网公司全面启动电力用户用电信息采集系统建设 确定 了标准数据模型 开始了相关关键技术研发和系统建设的前期工作 系统全面 建成后 对用户提供自身用电信息实时查询和有针对性的用电建议等服务 并 在提高用户供电可靠性和供电质量的定制电力技术方面取得了理论和实践应用 成果 通信技术是坚强智能电网各种管理和控制信息的传输平台 已经建成三纵 四横的主干网络 形成了以光纤通信为主 微波 载波等多种通信方式并存的 通信网络格局 在传输网 视频网络 通信信息化 时间同步网 应急通信等 方面也取得了进展 信息化是实施坚强智能电网的重要基础条件 国家电网公司于 2006 年正式 启动信息化建设工程 SG186 工程 构筑由信息网络 数据交换 数据中心 应用集成 企业门户 5 个部分组成的一体化企业级信息集成平台 建设财务 资 金 管理 营销管理 安全生产管理 协同办公 人力资源管理 物资管理 项 目管理和综合管理 8 大业务应用 建立健全信息化安全防护 标准规范 管理 调控 评价考核 技术研究 人才队伍 6 个保障体系 目前已基本完成上述工 程 2010 年 国际智能电网联盟理事会一致同意委任我国专家武建东为该联盟 理事 并在智能能源网络标准与规范制定方面发挥领导作用 这意味着在全球 寻求能源变革之际 中国将扮演输出未来能源标准的重要角色 6 国家电网公司 2010 年 6 月发布智能电网的两大规划 涉及关键设备 系统 研制和技术标准体系 2010 年 8 月 国家电网已经编制了 4 项国际标准 其中 包括特高压交流电压标准 目前智能电网在我国处于起步阶段 已开始在某些领域建立标准规范 但 尚未形成智能电网发展所需的完善的标准规范体系 应参考已有的电力 通信 信息化等相关的标准和规范体系 研究智能电网所需的智能化技术及标准体系 通过试点验证所提出的理论模型的适用性 积累建设智能电网的实践经验 探 寻智能电网建设的标准化模式 为智能电网的推广应用提供技术基础 根据智能电网的性质 未来信息技术与电力技术融合 很可能出现电网 通信网等多网合一 势必会带来更强的垄断问题 国外提倡 智能电网 往往 强调私人拥有 经济运营 美国专家指出 80 的 智能电网 是由私人拥有的 我国政府应考虑智能电网出现垄断的程度 根据自身电力市场的垄断状况 结 合其他国家的成功经验做相应调整 制定出适合我国智能电网发展的投资及控 股制度 比如在重要领域可多方参股 国家控股或全资国企控股 非主要领域 可以民营控股 参考文献参考文献 1 刘振亚 在学习创新中推动发展方式转变