给智能电网一个坚强内核

电力18讯：    作者：晓白

    2010年世界经济增长预期虽然仍低于3%，但将明显好于 2009年。为抵御金融危机对我国的不利影响，我国政府强力启动了一系列经济刺激计划。我国工业化和城市化步伐正在加快，预计到 2015年前后，我国将进入重工业与装备制造业共同繁荣发展的阶段，城市化进程及相应产业逐步向中西部地区扩散，2020年在优化结构、提高效益、降低消耗、保护环境的基础上，我国人均国内生产总值将比 2000年翻两番。

    中国经济的飞速发展正在让电力系统基础设施建设面临着巨大的压力，我国地区能源分布和经济发展极不平衡，负荷中心在中东部地区，而能源中心则在西部和北部地区，其中蕴藏量极大的风能主要分布于东北、西北、华北以及沿海地区，太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部地区。只有建设一个智慧、坚强的智能电网体系才能够实现能源的大范围合理配置，为电力系统更高层次的智能化提供坚实的基础。

    坚强智能电网先行

    在经济发展的大趋势推动下，国家电网公司先行一步，提出了“坚强智能电网”的概念，并在全国范围内快速推进。坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。坚强智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。

    信息化即采用数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输，从而实现电网信息的高度集成、分析和利用；自动化关注于提高电网自动运行控制与管理水平；互动化则是通过信息的实时沟通及分析，使整个系统可以良性互动与高效协调。

    2009年6月15日国家电网公司成立了智能电网部，智能电网部是按照国网公司的要求，根据《坚强智能电网综合研究报告》战略框架来运行智能电网建设，其职责为督导和协调包含发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息平台等几大环节在内的智能电网的建设。国网公司智能电网部分为四个处：综合计划处，主要负责智能电网的规划；电网一处主管发电、调度、通信信息的建设；电网二处主要负责协调输电、配电、变电等环节的智能化建设；用电处则负责用电环节的智能化推进。经过一年多的工作，包括智能变电站、电动汽车充电站、智能电网调度、用电信息集采、电力光纤到户、包含综合示范工程等在内的智能电网的试电工程已经基本完成。

    与此同时，国家电网公司智能电网部在一年中还组织完善了智能电网工作体系；发布了电网智能化规划报告；完成了一次设备（强电设备）及二次设备（弱电设备）在内的关键设备智能化研制规划；完成了智能电网标准体系的制定。其中标准体系规划体系已经能够上升到行业和国家的层面。

    坚强智能电网建设重点

    据国家电网公司智能电网部一处李毅松处长介绍，中国坚强智能电网建设的重点包括以下几方面:

    （1）提高电网输送能力，确保电力的安全可靠供应。因此，需要全面掌握特高压交直流输电技术，加快特高压骨干网架建设，以构成坚强的国家电网构架；通过灵活交直流输电技术的研究和应用，提高电网输送能力和控制灵活性；需要进一步开展大电网安全稳定、智能调度、状态检修、全寿命周期管理和智能防灾等技术的研究，以提高大电网的安全稳定运行水平；

    （2）提高能源资源的利用效率，提高电网运行和输送效率，打造经济高效的电网。因此，需要研究先进储能技术、电力电子等技术，提高发电资源利用效率；需要进一步深入研究各类电网优化分析技术，安排合理运行方式，降低源网全局损耗；需要研究需求侧智能化管理技术，提高用户侧能源资源利用效率；

    （3）促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，合理配置我国电源结构，打造清洁环保的绿色电网。因此，需要研究可再生能源并网、监视、预测、分析、控制相关技术，服务于节能减排和清洁能源振兴规划；需要研究分布式电源接入和微电网等技术，促进用户侧可再生能源的利用，提升用电可靠性；

    （4）促进电源、电网、用户协调互动运行，打造灵活互动的电网。因此，需要研究机网协调运行控制技术，推进机网信息双向实时交互；需要研究推广发电厂辅助服务考核技术，提高发电企业主动参与电网调节的积极性；需要研究互动营销、智能电表等技术，提高电网、用户间的互动水平和用户服务质量；

    （5）实现电网、电源和用户的信息透明共享，打造友好开放的电网。因此，需要研究用电信息采集技术和营销信息化技术，确保电网与用户间信息透明开发；需要研究多周期、多目标调度计划技术、电力市场交易相关技术，构建公正透明的调度计划运作平台、电力市场交易平台，确保电网与电源信息的透明共享。

    作为推动智能电网发展的战略，国网公司以分阶段的方式推进坚强智能电网的建设。

    第一阶段：2009 年至2010 年为规划试点阶段：重点开展电网智能化发展规划工作，制订技术标准和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作；

    第二阶段：2011 年至2015 年为全面建设阶段：加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；

    第三阶段：2016 年至2020 年为引领提升阶段：基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。

    新能源对智能化要求更高

    清洁能源发展将带来一场能源革命，发展清洁能源成为世界各国应对气候变化、解决能源和环保问题的共同选择。我国能源结构以煤为主，一次能源消费中煤炭占70%左右，发电结构中燃煤发电量占80%左右，均比世界平均水平高出 40个百分点左右，由此带来的环境问题不容忽视。

    新能源是智能电网建设和发展的重要目标和基础，新能源是在新技术基础上系统地开发利用的一次能源，如太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等。它们都属于可再生清洁能源。我国风电、太阳能等清洁能源发展迅猛，从 2005年到 2008年，我国风电装机连续 3年实现翻番式增长。通过智能电网建设，预计到 2020年，风电电网接入将达到1.5亿千瓦，而我国清洁能源装机将达到 5.7亿千瓦，占总装机容量的35%，每年可减排二氧化碳 13.8亿吨。

    清洁能源的迅猛发展，给电网发展带来了新挑战，要求电网的智能化水平迅速提高。核电的可调节能力较差，风能、太阳能发电具有随机性和间歇性，这就使电网运行控制的难度和安全稳定运行的风险明显增大。同时，风能、太阳能发电的设备利用率较低，需要相当规模的火电、水电等与之配套，“打捆”送出。因此，显著提高我国电网对清洁能源接入的适应性以及运行控制的灵活性、安全稳定的可控性，非常紧迫。

    储能技术正加紧研究

    我国电力需求将长期保持快速增长。预计到 2020年，我国用电需求将达到 7.7万亿千瓦时，发电装机将达到 16亿千瓦左右，均为现有水平的 2倍以上。同时，随着科技进步和信息化水平的不断提高，电动汽车、智能设备、智能家电、智能建筑、智能交通、智能城市等将成为未来的发展趋势。预计五年之后将30%是电动汽车，用电量将会相当大，因此城市电网、配网都需要大规模建设，此外变电系统也需要大规模加强。据李毅松透露，未来在智能变电站、配电网、用电信息采集、电动汽车充换电几个项目将获得大规模的投资。

    储能技术已被视为未来智能电网运行过程中的重要组成部分。储能技术的应用将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。储能作为提高智能电网对可再生能源发电兼容量的重要手段和实现智能电网能量双向互动的中枢和纽带，是智能电网建设中的关键技术之一。

    我国储能技术的研究正在积极进行，国内电力储能技术的应用、研究与开发具有以下三个方向：以可再生能源系统应用为切入点，开发 MW级及以上全钒液流电池、钠流电池、锂离子池储能系统，逐步替代铅酸电池系统，为区域电网平滑负荷、提高配电网供电可靠性、UPS等应用奠定基础；以液氮温区运行SMES 研究为重点，开发分布式储能系统，提高我国大电网暂态稳定性，抑制低频振荡，增加高压线路的输电能力；加快建设GW 级抽水蓄能混合式电站，满足大电网调峰和紧急事故备用的现实需要。

    总之，智能电网建设是满足经济社会发展对电力的需求，客户对供电服务的多样化、个性化、互动化需求的重要平台。比如，智能化可以为客户提供实时电价和用电信息，引导客户合理用电，提高能源利用效率，实现用电优化、能效诊断等增值服务；可以为今后电动汽车、智能家电的使用提供方便、快捷、高效的服务。

    附录：

    对于交流输电而言，输电网是由升压变电站的升压变压器、高压输电线路、降压变电站的降压变压器组成的。在输电网中输电线、杆塔、绝缘子串、架空线路等称为输电设备；变压器、电抗器、电容器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、母线等变电一次设备和确保安全、可靠输电的继电保护、监视、控制和电力通信等变电二次设备等要集中在变电站内的设备统称为变电设备。

    对于直流输电来说，它的输电功能由直流输电线路和两端的换流站内的各种换流设备包括一次设备和二次设备来实现。 与输电网类似，配电网主要由电压相对较低的配电线路、开关设备、互感器和配电变压器等构成。配电网几乎都是采用三相交流配电网。