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文档简介
1、探秘八大趋势引领我国智能配电监控行业的未来 智能配电监控管理系统是指利用现代电力电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术,将电力设备的正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量的系统。电力行业正朝着智能、高效、可靠和绿色的方向发展。智能电网对通信网络安全和速度提出了更高要求,建设电力通信专网成为行业发展趋势。建立高效、双向、实时、集成的通信系统是建设智能电网的基础;电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统支持。该系统可以同智能楼宇系统BAS、企业资源计划ERP融合在一起,以达到良好管理,以成为一种必然的趋势和发展方向。我国智能配电监控行业未
2、来朝着如下八大趋势发展。 1.发展高压直流输电技术势在必行众所周知,高压直流输电有许多优点。高压直流输电是电力电子技术应用最为重要、最为传统,也是发展最为活跃的领域之一。虽然比起交流输电,直流输电线路的成本显著减少,但是直流换流站所需的投资却大大超过了交流变电站。不过当输电距离足够长时,即超过等价距离时,采用直流输电比交流更经济有利。对于超高压输电系统(EHV),典型架空线路的等价距离大约为800km。尽管地下电缆或是海底电缆的造价比架空线路高了一个数量级,但其等价距离却只有50km。因此,随着晶闸管阀技术的引用以及随后其他技术的发展,高压直流输电技术应运而生,并从技术上和经济上都得
3、到了大力发展。然而,高压直流输电作为一种值得采用的输电方式并不只是因为成本的原因,而在以下情况下只能采用高压直流输电:远距离海底输电(当距离大于75100km时,由于电缆的电容电流,不能采纳交流输电线路的情况视电压而定);需要频率转换(比如从50Hz转换到60Hz)不可能达到同步。 高压开关柜高压直流输电技术的主要优点是:适用于长距离输电;不增加系统的短路容量;便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼,抑制低频振荡,提高并列运行的交流输电线的输电能力。直流输电线路的
4、造价低于交流输电线路,但其换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600800km,电缆线路超过4060km,直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量晶闸管及控制保护技术的发展,换流设备造价逐渐降低,直流输电近年来发展较快。 今后10年是中国电力发展规模最大的时期。在21世纪的前20年,平均每年需要新增装机30GW左右。我国的特点是能源资源与经济发展地区的地理分布极不均衡,必须发展远距离、大容量电能传输技术,采用新的或更高一级电压等级,实现西南水电东送和华北火电南送。但国内现在电网的网架结构薄弱,稳定性问题比较突出,有功调峰、无功
5、补偿和电压调整手段欠缺。目前国内发展特高压直流(UHVDC)和特高压交流(UHV)输电技术势在必行。 到2020年,我国规划新建的高压直流输电工程有十多项。在国外两端直流输电已经是比较成熟的技术,而且,已经研究出多端直流输电技术,现在已有三端直流输电在加拿大运行。还有轻型直流输电也在发展中,国外已在研究与应用轻型直流输电(ABB公司称为HVDCLight,西门子公司称为HVDCPlus)。轻型直流输电系统,它采用GTO,IGBT等可关断的器件组成换流器,省去了换流变压器,整个换流站可以搬迁,可以使中等容量的直流输电工程在较短的输
6、送距离也能与交流输电竞争。此外,可关断的器件组成换流器,由于采用可关断的电力电子器件,可以免除换相失败的问题,对受端系统的容量没有要求,故可用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛)的供电,今后还可用于城市配电系统,并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。目前,国内超高压直流输电工程换流站设备主要是ABB公司和西门子公司提供的,国内西电公司等已经在引进技术,进行国产化工作。现在新建的直流输电线路又比较多,这也就要求加快高压直流输电设备国产化的进程。高压直流输电没有像交流输电那样的功角稳定性问题,它有着功率调节迅速以及运行可靠等特点,非常适合大功率、远距离输电和电力系统互联,所以在整个电网中,采用
7、超高压直流(UHVDC)输电已是必然趋势。 西电东送、全国联网是我国今后几十年电力工业发展的两个主要趋势,其经济效益非常明显。预计在今后20年内我国将有很多条直流输电线路,由此形成的大规模交直流混合输电系统,其运行的复杂性和难度在世界上来说也是少见的。如何保证系统的安全可靠运行,充分利用直流系统的快速响应能力和调制功能,以提高整个西电东送系统的稳定性和极限输送能力,是受到广泛关注和需要深入研究的课题,也是新的高压直流输电技术的发展趋势。 2.气体绝缘输电线路(GIL)安全环保报载不久前,由中国能建葛洲坝机电公司承建的溪洛渡左岸电站GIL及附属设备安装,标志着世界最长的、垂直
8、高差最大的GIL现场安装在溪洛渡左岸电站拉开序幕。GIL是气体绝缘金属封闭输电线路的英文缩写,是一种高电压、大电流、长距离电力传输设备,具有传输容量大、损耗小、电容小、占地少、运行质量可靠、适用恶劣环境等特点。溪洛渡水电站GIL设备设计有7回线路,其中左岸3回计5563m;右岸4回计7142m,共11705m,安装在左、右岸各2个出线竖井内,垂直高差分别为475m和480m,是目前世界线路最长、垂直高差最大的GIL设备,安装技术难度大、质量要求高、施工条件复杂。 绝缘材料多指电绝缘材料根据不同电工产品的需要,还起储能、散热、冷却、灭弧、防潮、防霉、防腐蚀、防辐照、机械支承和固定、保护
9、导体等作用。最早使用的绝缘材料是棉布、丝绸、云母、橡胶等天然制品。人工合成绝缘材料迅速发展,各种合成树脂、塑料等先后用于电工领域,以制造电机及高、低压电器等,使电器产品的容量不断扩大、体积逐渐缩小,从而促进电工和电子技术的发展。绝缘材料分气体、液体和固体3类。气体绝缘材料具有高的电离场强和击穿场强,击穿后能迅速恢复绝缘性能,化学稳定性好,不燃、不爆、不老化,无腐蚀性,不易为放电所分解,而且比热容大,导热性、流动性均好,空气是用得最广泛的气体绝缘材料。例如交、直流输电线路的架空导线间,架空导线对地间均由空气绝缘。高压标准电容器也采用气体绝缘介质,早期采用高气压的氮或二氧化碳,现多用六氟化硫SF6
10、。SF6还用于制造高压断路器、金属封闭式组合电器、气体绝缘的输电管道电缆和气体绝缘变压器等。 SF6气体绝缘输电线路的输送容量要大于电缆输电线路,可地面和地下敷设,而且造价要低于电缆线路,目前世界上一些主要输配电制造企业都已研制成气体绝缘输电线路。 GIL由维依埃龙源电工研究院拥有我国的自主知识产权以及核心技术的环保型绝缘输电线路,符合国际电工委员会IEC和国家标准GB以及电力行业标准DL的各项规定。它的特 点之一是充干燥洁净的压缩空气作为绝缘,是第三代GIL,也是全环保型新一代的绿色高压电器设备,既符合电力系统现场运
11、行维护、安全综合预控方案和现代外观审美要求,又与周边环境友好相处。既能保持GIL的特点和功能,又能节约成本,同时符合世界和我国的环境保护政策以及要求。GIL为刚性结构,外壳是接地良好的轻质金属筒体,同轴的管状导电杆动静触头为插接式连接,由盆式绝缘子、支撑绝缘子起到支撑和绝缘作用,内部充有干净的绝缘压缩空气,保证筒体外壳不带电,使得内部的导电部分完全与外界环境隔离,不会受到外界大气环境的影响,抗地震和冰雪灾害能力强,属全环保型产品。同时为应对大规模现代化战争的需要,GIL较高压架空线路更适宜于防空战备设施的隐蔽。不受大气和环境影响,安全运行可靠性高且维护方便,故障率极低,运行维护周期超过30年且
12、运行费用低。经试验验证使用设计寿命为50年以上。GIL有直管段、角度弯管段、T型管段、交叉管段、隔离管段和补偿管段等型式。直管段最大段长10m。弯管段和T形管段按要求在内场预装。在内场可以进行标准化生产和预装,保证加工精度高和很高的可靠性。T形管段是连接分支回路及其他系统元件,如套管、分裂母线、SF6避雷器及电压互感器等。轻质金属外壳具有弹性,弯曲半径可在400m以上,使用弯角组件可任意改变方向;GIL传输容量大,最大电流可达8000A。电容电流和介质损耗小,电能损耗小,无需补偿。可以设想即使在特高压1100kV下传输电力其介质损耗极低,并且导体截面几乎无制造设备的限制,因此在特高压下采用GI
13、L传输特大容量电力显示其独特的优势。 3.紧凑型输电技术效益更佳众所周知,电能是当今世界上最方便和最普遍使用的能源,以输电线路传输交流电,则是输送与分配的根本方式。输电线路以架空线传输最为普遍和经济,这种输电方式经历了长期的发展,已积累了丰富而成熟的建设与运行经验,其结构型式和部件制造均已臻于定型和标准化,实践充分证明它是完全可靠的。随着人们对电能需求量的极大增长,加快开发生产电能的资源(水力、煤、炭、石油等),研究开发远距离、大容量、高电压的输电技术,充分发挥固有输电线路结构的潜力和采用最新技术,以最大限度地提高输电的经济效益,已成为十分迫切的问题。为此,工业发达国家采用了新颖的绝
14、缘材料(例如合成绝缘子)和先进的保护电气设备(例如氧化锌避雷器),改进传统的线路结构,使之结构紧凑化,获得了很大的经济效益;并开拓性地提出了高自然功率的理论,并进行研究和工程实用效益更佳。 紧凑型输电技术是中国近十年来,迅速得到研究、发展和应用的一项重大新技术。紧凑型输电技术是通过对导线的优化排列,缩小相间距离、将三组导线置于同一塔窗内,三相导线间无瓶子接地构件,增加相分裂根数,减少波阻抗、增加电容、大幅度提高自然输送功率,有效压缩电线走廊的一项新的输电技术。通过减少输电线路的相间距离,改变排列,从而降低线路的电抗,增加容抗,在线路额定电压不
15、变的条件下,提高额定自然功率,这是一种比较经济的提高超高压交流输电能力的输电技术。我国华北已建成一条500kV紧凑型试验输电线(昌平房山)长85km,子导线采用六分裂结构(如6×240mmz),圆环的直径为750mm,相间采用倒三角排列,相间距离6.7m,导线对地距离10m,走廊宽度16m,自然功率比常规线路提高了1/3,紧凑型输电线路应在线路的适当位置安装并联电抗器,并且电抗器的容量应该是可控的,以便可以根据线路的负载变化使系统的无功潮流达到动态平衡,保证电网的动态稳定性。这种紧凑型输电线路所用的可控电抗器是目前需要自主化生产的关键设备。 该技术是针对远距离大容量输电的需
16、要和输电线路走廊占地及电磁环境的压力,提出了将紧凑型架空输电线路和柔性交流输电有机结合的柔性紧凑型输电系统。我国电网已进入了以超高压、远距离、大容量为标志的“西电东送、南北互供、全国联网”的新阶段。伴随城镇化的发展,输电线路的不断建设,我国输电线路的走廊越来越紧张。节约线路走廊,也就是提高单位线路走廊宽度下的输电容量,最大限度地提高输电的经济效益,已经成为目前我国电网建设中急需解决的问题。很多国家采用多回线路来提高送电容量。随着城镇化的进程空间的密集,线路造价的日益昂贵,线路架设也出现很多障碍,难以满足需要。各国开始研究结构紧凑化的输电线路,美国相间绝缘间隔棒,138KV输电线路相间距只有1.
17、5m,该线路是一种将常规线路尺寸缩小而又使线路的输送容量提高的一种新型结构的输电线路。之后,紧凑化输电线路在高压和超高压得到了更多的应用。伴随经济发展,紧凑化输电技术又得到进一步的发展,成为真正意义上的紧凑型输电技术。 4.高温超导输电电缆前景广阔热力学的发展使人们对低温的获得和存在绝对温度的思想产生了重大的影响。此时人们注意到纯金属的电阻随温度的降低而减少的现象。1902年,开尔文认为随着温度的降低,电子将凝结在金属原子上,使金属的电阻变得无限大。随后昂内斯认为电阻先随温度降低到一个极小值,然后开始加大,并会在绝对零度时变为无穷大。由于临界温度的不断提高,人们将这些材料称为高温超导
18、体。高温超导体的性质由载流子浓度决定,其本征特性是相干长度很短,即不均匀性。这对探索高温超导机理是十分需要的。通过一些超导现象或效应就会发现超导的美。零电阻效应具有无损耗运输电流的性质。如能实现超导化大功率发电机、电动机,例如在电力领域,利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到 5万6万高斯,并且几乎没有能量损失,这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高510倍,达1万兆瓦,而体积却减少1/2,整机重量减轻1/3,发电效率提高50%。那么其不必要的能耗将大大降低,这在国防、科研、工业上具有极大的意义。 超导电缆是采用无阻和具有高电流密度的超导材料作为
19、其载流导体,当超导体处在超导态时其直流电阻可视为零,因此电缆本体的焦耳热损耗几乎为零。在交流运行状态下超导电缆虽然会产生交流损耗,但只要电缆长度超过一定值后,电缆的交流损耗和低温冷却所需的电能消耗仍将比常规电缆低约50%左右。计算表明同等尺寸的超导电缆的输送容量将比常规铜电缆高35倍。因此超导电缆具有截流能力大、损耗低和体积小的优点是解决大容量、低损耗输电的重要途径之一。随着城市用电量的日益增加,需要将大量电能输往城市负荷中心而采用高压架空线,将电能输往密集的城市负荷中心,由于诸多因素的影响会遇到很大困难。在这种情况下采用超导输电电缆就具有明显的优势。近几年高温超导电缆应用发展日新月异,美国、
20、日本、丹麦、我国已相继投入电网运行,成为短距离输送低电压大电流的最好输电方式,节能效果显著、大大提高社会经济效益,其发展前景令人瞩目。高温超导体(HTS)因之能在液氮沸点温度下(77°K)工作,就此打开了高温超导应用的大门。近几年高温超导电缆应用的好消息接连不断,记录不断被打破,其发展前景呈现日新月异的景象。超导电力技术在世界各国相应的技术市场也陆续推向商用,发展规模产业令人瞩目。HTS电缆市场前景广阔,据预测到2020年世界超导技术应用市场将达到2440亿美元,HTS电缆约占5%的份额。美国能源部和南方电线公司合作的一个高温超导项目为100ft(lft=0.3048m),3相电力电
21、缆系统。未来的十年是高温超导(含发电机、变压器、电动机、电缆等)市场发展和材料产业化的十年。据预测,2020年世界超导市场将达到2440亿美元/年。 超导电缆在结构上还可以使其磁场集中在电缆内部防止对环境的电磁污染。超导电缆按采用超导材料的不同分为低温超导电缆和高温超导电缆。低温超导电缆的载流导体是采用低温超导线材通常是复合超导线,低温超导电缆都必需在液氦温区下运行。 从长远来看,高温超导电缆最终可用于长距离送电;其近期应用的一个可能是向超大城市中心送电。我国大城市发展迅速,城市需电量快速上升,但市政建设落后,向市区送电十分困难。由于国民环保意识的加强,在市区新建高压架空线
22、已经很难;而我国城市地下管道系统规划水平落后,再铺设大容量的电缆也有很大的难度。与相同直径的常规电缆相比,高温超导电缆的输电能力要大35倍,并且不需要通风冷却的通道,因此占用空间小,开挖铺设的工作量少。这样,在市区铺设高温超导电缆会更加经济可行。另外,高温超导电缆由于能比相同截面的常规电缆输送大得多的电流,可实现用较低的电压来送相同的电能,也就是说可用配电线路的电压送输电线路的电能来向超大城市供电。例如在城市中心地带很难建造变电站,在这种情况下可将变电站建在市中心以外的地方,从变压器的次级用高温超导电缆以较低的电压向市中心送电。研究表明,使用高温超导电缆的综合经济效益也是可接受的。
23、人们提起磁悬浮列车总是想到高速长距离的轨道交通,然而城市轨道交通用高温超导低速磁悬浮列车在我国领先进入应用。我国大多数超大型城市内的交通问题都十分严重,道路建设跟不上需求,地下轨道交通不发达,加上道路、建房规划不合理,将来即使想要建更多的道路和轨道交通也会受到很多实际条件的限制。低速的高温超导磁悬浮列车在运行中可以做到无噪声、无振动,使得列车甚至可以在楼群中间穿过而不影响周围环境,这能大幅度地减少安排列车轨道线路所遇到的限制,人们上下班乘坐列车的疲劳感也会减小。低速轨道交通技术含量较低,安全可靠性问题也较容易解决,研发制造成本相对来讲不是太高,我国企业有能力制造。因此,高温超导低速磁悬浮轨道交
24、通系统将有可能在我国得到较快地发展。 5.柔性交流输电系统技术优势突显柔性交流输电技术(简称FACTS)又称为灵活交流输电技术,除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术。柔性交流输电系统是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。 柔性交流输电技术是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术,能改善交流输电系统的可控性、输送容量和稳定性。 柔性交流输电系统技术(FACTS)被称为电力系统控制技术的“第二次硅的革命”的一个产物。电网发展和大型互联电网
25、运行对电力系统潮流及其稳定性控制的需要加上电力电子技术的进步,大大推进了全新的输电技术柔性交流输电系统技术的发展和应用。 柔性交流输电系统技术主要内容是在输电系统的主要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行灵活快速的适时控制,以期实现输送功率合理分配,降低功率损耗和发电成本,大幅度提高系统稳定和可靠性。 柔性交流输电系统的提出与发展,一方面与电力电子技术的飞跃发展有关,另一方面,也与当时美国的国情有关。在美国,由于电网转售电力的日益增加,使得输电系统中潮流分布十分不合理,加重了输变电设备与线路的负担,使输电容量的储备日
26、益减少。另外,由于环境保护等因素,建设新的高压输电线路的造价大大提高,并且十分困难。这样,就向电力工作者们提出了一个挑战性的课题:如何更有效地利用现有输电网络、在不降低电力系统运行可靠性的前提下,大大提高线路的输送能力。柔性交流输电系统也就应运而生了。目前,柔性交流输电技术是美国电力科学研究院所倡导的研究方向。世界上许多国家的电力公司和电力设备制造厂家也不甘落后,正在投入巨资研究和开发柔性交流输电及其相应设备。 柔性交流输电技术是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术,它能够增强交流电网的稳定性并降低电力传输的成本。该技术通过
27、为电网提供感应或无功功率从而提高输电质量和效率。 运用柔性交流输电技术,通过控制设备可有效地控制和调节电网运行的柔性,且把风电等新能源引入系统的运行方式,从而更好地满足电网运行的需求。随着当前电网的不断发展,电网中的负荷和自由潮流也逐渐变大,这不利于电能的经济、高效传输。此外,电力系统的稳定性及导线发热对交流远距离的输电传输有着重要的影响。因此,柔性交流输电技术中的控制系统的运行方式是很有必要的。专家认为,若实现电力半导体开关的全面控制,就可实现电力系统的控制,从而通过电力传输系统就能将更多的电力传输出去。柔性交流输电技术集中了电力电子技术和控制技术,为发展智能电网发展提供了保障,具
28、有广阔的市场前景。 6.输配电设备高集成、紧凑型、智能化近年来,我国电力工业发展迅速,在强有力的产业政策扶持下,我国输配电领域一批“国字号”重点工程纷纷上马,为配电开关控制设备制造行业发展添加了前进的动力。2003年以来,我国配电开关控制设备制造行业销售收入年复合增长率达到25%以上,2012年销售收入达到4674.9亿元,2013年约为5600亿元,同比增速约20%。随着电网建设投资的持续增长,城镇化建设的推进,铁路电气化需求的拉动,行业还将迎来更加广阔的市场。在未来几年内,我国电网建设和改造仍将保持较快的增长,预计十二五期间电网总投资将达到2.5万亿元,年均投资额将超过5000亿
29、元,这将直接带动对配电开关设备的市场需求。 在现代电力系统的自动化监控系统中,设备层面上的各个输配电设备都将成为计算机监控系统的终端设备,实现与变电站的间隔层、站控层以及网络管理层之间的信息交换。输配电设备的高可靠性、免维护、智能化、可通信、在线监控和远程故障诊断将是发展趋势。同时,未来配电系统能够根据各个不同的用户的需要,提供多品质的灵活、可靠、敏捷、完美的电能服务。用户也可以自由地选择电力品质、种类和供应者。系统中有完善的分布电源和蓄能系统,保证不间断供电,完善的需求侧管理和信息的实时双向传输等等。目前配电管理自动化系统(DMS)是发展非常快的领域,包括配电系统的SCADA、负荷
30、控制、故障自动隔离、无功自动补偿、用电管理和设备管理等。另外还要注重产品的环保性能,特别要重视少用SF6气体,国外已开始使用氮气、部分氮气和部分SF6气体的混合气体来代替SF6气体等方案。 紧凑型的输配电设备最有代表性的就是使用在高压、超高压系统的气体绝缘开关设备(GIS),敞开式的组合开关设备,以及使用在中压系统的充气柜(C-GIS)、充气环网柜等。为适应现代变电站小型化和自动化的发展需要,已经出现了将一次设备(如断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器等)和二次设备(智能型的保护、测量和监控系统)组合在一起的高集成
31、、紧凑型输配电设备,如ABB公司的PASS系统,西门子公司的HIS系统等。国外已经研制成采用电缆绕制(定子)的高压发电机(这种发电机的输出电压为132kV或更高,目前常规的大容量发电机的输出电压为20kV),这样,可不需要升压变压器就能将电能送出,大大简化了电厂的升压站。超高压直流输电的换流站设备和柔性交流输电设备也是实现高压、超高压大容量电能转换、控制和数字化监控技术的完美集成。在现代电力系统的自动化监控系统中,设备层面上的各个输配电设备都将成为计算机监控系统的终端设备,实现与变电站的间隔层、站控层以及网络管理层之间的信息交换。输配电设备的高可靠性、免维护、智能化、可通信、在线监控和远程故障
32、诊断将是发展趋势。 紧凑型的输配电设备最有代表性的就是使用在高压、超高压系统的气体绝缘开关设备(GIS),敞开式的组合开关设备,以及使用在中压系统的充气柜(C-GIS)、充气环网柜等。到2020年,我国铁路营运里程将由原规划的10万km提高到12万km。总投资规模由原来的2万亿元增加到5万亿元。全国铁路电气化率提高至60%以上。这轮电气化铁路建设和改造要求国产设备的使用率和国产化率由原来的不足l0%提高到70%。这必然会给国内电气设备制造企业带来大量订单和良好的发展机遇。西气东输、南水北调,以及机场等大型工程的建设、房地产行业发展也将为配电开关控制设备行业提供较大的市场空间。虽说配电
33、开关设备迎来一连串政策利好,但同时也对其技术水平,比如智能化、紧凑性、环保性能等提出了更高的要求。可以肯定的是,具备较强研发能力,能够及时开发出满足市场需要的成熟产品,又能通过规模效应成功降低制造成本,并拥有强大销售网络的区域性龙头企业将拥有非常良好的发展前景。目前看来,高集成、紧凑型、智能化的输配电设备将成趋势。 7.新型的智能配电系统灵活可靠 在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏
34、的能力;能够在线自我评估配电网的运行状态,通过预防性控制方式,快速有效地发现并消除各种隐患和故障。故障情况下,可利用微电网电源等设备自我恢复,隔离故障、避免发生大面积停电;配电系统运行和电力市场能够达到无缝连接,支持电力交易的有效展开,实现资源配置优化,提升配电系统的安全运行;实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化,合理地安排设备的运行与检修,提高资产的利用效率,有效地降低运行维护成本和投资成本,减少电网损耗。通过信息整合、流程优化,达到调度自动化与电力市场管理业务、生产管理、企业管理的集成,形成综合性的辅助决策支持体系,提升企业的管理效率。电网能够同时适应集中发电与分散式发电模式
35、,实现与负荷侧的交互,支持风电等可再生能源的接入,扩大系统运行调节的可选资源范围,满足电网与自然环境和谐发展。标准化了的电力和通讯的界面接点将使得用户可以接连燃料电池、可再生能源发电及其他分散的电源,并以简单的“即插即用”方式来实现。 从技术可行性上来看,配电网电压等级适中是最为适合进行智能化改造的环节。我国配电和用电侧的建设落后于输电侧建设:在国外的电网投资大概是电源投资的1.2倍左右,其中配电投资是输电的1倍多。相比之下中国配电网的投资不足输电网的一半,其主要原因是配网稳定性并不在国网的考核范围中。但是在提升用电质量的驱动下,下阶段国家电网公司投资将向配网侧和用电侧延伸。用电侧智
36、能化的基础架构正在搭建:用电侧主要解决的是需求管理的问题,而要实现分时电价,乃至实时电价、双向电价,最关键的是电表的真正智能化,而不是停留在目前仅能实现远程抄表的程度。 根据我国国情,以及现有的传统电网建设情况,我国的智能电网建设要求是以特高压、远距离输电的互联骨干电网为基础,进一步加强地区配电网自动化水平,进行结构优化与升级,构建灵活、可靠、坚固的配电网络,以适应未来分布式电源、微网的柔性连接。 智能配电网将是未来智能电网的核心。从国外经验来看,配网是智能电网技术和投资的主要吸收地,主要原因是配网侧集中了分布式电源(包括光伏、风电、充电桩)以及配网自动化等智能电网的核心部
37、分,也是支撑整个智能电网承上启下的关键环节。同时配电网覆盖面广,包含了大量的线路损耗,智能化改造具有显著的经济意义。未来智能电表不仅将成为智能家电的重要“网关”,也将成为分布式电源接入的重要计价方式。从目前的低压载波技术来看是无法满足未来传输容量和稳定性需求的,电表还将面临功能和信道上的技术升级。 我国的智能配网目前还处在起步阶段,目前国内城市配网馈线自动化率不足10%,仍处在刚刚开始试点和初步建设的阶段。随着国家加大智能电网建设,智能配网将成为我国电力行业新一轮的投资重点,未来市场空间广阔。配网自动化从2009年开始启动,从最开始的五个试点城市扩充到40多个城市。根据国家电网规划,
38、由于试点城市的馈线率、供电可靠性均有明显改善,全国总计约有300个城市将在十二五期间启动配网自动化建设。十二五期间按配网智能化率达到40%测算配电智能化终端和主站的总市场容量将分别达到230亿元和36亿元左右,总市场容量接近280亿元,未来几年配电自动化增长潜力巨大。 8.输配电设备注重安全、节能和高效 近些年,输配电设备行业发展的三个方向:安全、环保和高效,一大批与此相关的技术和设备,如高压传输、柔性输电等近年来获得了大量应用。全球的输配电市场的竞争异常激烈,目前ABB公司、德国西门子(SIMENES)、法国阿尔斯通和德国施耐德(SCHNEIDER)基本占据了全球市场一
39、半的份额。日前,国家电网公司发布国家电网公司新技术目录(2014版)和国家电网公司重点推广新技术目录,明确了新技术推广应用工作总体要求。其中,备受行业关注的铝合金导线、固体绝缘环网柜、节能型变压器等再次成为未来几年新技术推广重点,节能环保的输配电设备成为香饽饽。事实上,节能环保设备因其独特的优势已经在我国配电网崭露头角,并逐渐得到用户认可。节能导线是指在等外径(等总截面)条件下,直流电阻比普通钢芯铝绞线更小的导线。与钢芯铝绞线相比,节能导线在等总截面条件下,可降低直流电阻约38%,提高导电能力,减少输电损耗,达到节能效果。 目前适合进行大规模推广应用的节能导线主要包括
40、钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线和中强度铝合金绞线。此次目录再次强调输配电设备的节能环保性足见其规模应用和推广的紧迫性,值得一提的是,今年铝合金导线首次被列入国家电网公司新技术目录,成为未来重点推广的节能导线。 根据目录规划,20142016年,要在110(66)kv及以上电压等级线路中应用节能导线20000km。其中,钢芯高导电率铝绞线约7000km,铝合金芯高导电率铝绞线约7000km,中强度铝合金绞线约6000km,20172019年,在110(66)kv及以上电压等级线路中应用节能导线30000km。从全球范围来说,铝合金架空导线已经成为国外输电线路的普遍产品,而在我国,传统电缆仍在普遍使用铜。我国铜资源有限,铝合金导线具有节电、降低制造成本和安装成本、重量轻等优势,通过技术变革,其导电性能够达到铜导线甚至更高。 据了解,我国于2012年开始应用钢芯高导电率铝绞线、中强度铝合金绞线和铝合金芯高导电率铝绞线三种节能导线,并在导线、金具、施工机具以及施工技术等方面研究取得重大进展,其应用关键技术已达到国际先进水平,并成功应用于480项
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