智能电网发展回顾与展望

2013-03-02王益民

中国公共安全 2013年21期

关键词：分布式电源调度

■ 王益民

随着经济发展、社会进步、科技水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展坚强智能电网，适应可持续发展的要求，已成为世界电力发展的共同选择。

智能电网建设成就

2009年以来，国家电网公司全面启动了坚强智能电网研究实践工作，取得了八个方面的重要成果。

一是先后建成3个世界上电压最高、容量最大的特高压交、直流工程，已累计送电超过800亿千瓦时。

二是取得多项大规模新能源发电并网关键技术的研究成果，支撑了新能源的开发、消纳和行业发展。经营区域内并网风电装机已超过6000万千瓦。

三是一批智能输电技术得到广泛应用，实现了输电业务的精益化管理和电网安全运行决策。已在15个省完成了输变电设备状态监测系统部署。

四是开展了两代智能变电站的持续实践。在两批共74座试点工程的基础上进一步升级原有智能变电站技术方案，大幅优化主接线及平面布局，构建一体化业务系统并深化高级应用功能。已新建并投运智能变电站500多座，研制成功多项关键设备并得到规模应用。

五是配电自动化加速推广应用，在配电网自愈控制等方面取得进展，在64个城市核心区建设配电自动化系统，提升了配电网的智能化运行水平。

六是累计实现1.55亿户用电信息采集，构建了大规模的高级量测体系（AMI），支撑了智能用电服务的提升。

七是电动汽车充换电服务网络建设全面推进，在26个省（区）建成投运了电动汽车充换电站360座、充电桩15333个，带动了电动汽车相关产业的快速发展。

八是智能电网调度技术支持系统全面推广应用，建成投运了31个省级以上的智能电网调度技术支持系统，提升了大电网安全运行水平。

深化智能电网建设的挑战

更大范围优化资源配置能力亟待提高

中国一次能源分布及区域经济发展的不均衡性，决定了资源大规模跨区域调配、全国范围优化配置的必然性。随着中国经济的高速发展，电力需求持续快速增长，就地平衡的电力发展方式与资源和生产力布局不均衡的矛盾日益突出。缺电与窝电现象并存，跨区联网建设滞后，区域间输送及交换能力不足，电力资源配置范围和配置效率受到很大限制，更大范围优化资源配置能力亟待提高。另外，由于环境问题日益突出，尤其是东部地区频繁出现的雾霾天气带来的环保压力，也要求加快建设以电为中心，实现“电从远方来”的能源配置体系。

新能源接入与控制能力需要进一步强化

中国风电、光伏等新能源发展迅猛。一方面，八大千万千瓦级风电基地正在加快建设，呈现大规模、集约化开发的特点。另一方面，分布式新能源及其他形式发电方兴未艾，未来存在爆发式增长的可能。2002年以来，国家电网公司经营区域内风电装机年均增长74.9%，光伏发电装机年均增长52.2%。这给电网运行带来了重大的挑战。一是需要进一步提高天气预报的精度，提高新能源发电预测准确性；二是需要合理安排新能源并网方式，实现风光与传统电源、储能等的联合运行；三是需要进一步提升大电网的安全性、适应性和调控能力；四是需要进一步加强城乡配电网建设与改造，要求配电网具有自愈重构、调度灵活的特点，具备分布式清洁能源接纳能力。

电网装备智能化水平需持续提升

自2009年以来，国家电网公司应用了输变电设备状态监测、故障综合分析告警、配电网自愈等一批先进适用技术，但整体来说，这些技术应用的规模、范围和深度仍较低，需要进一步加大推广。同时，需更加注重应用先进的网络信息和自动控制等基础技术，进一步提升电网在线智能分析、预警、决策、控制等方面的智能化水平，满足各级电网协同控制的要求，支撑智能电网的一体化运行。

与用户的互动需不断增强

随着用户侧、配网侧分布式电源的快速发展，尤其是随着屋顶太阳能发电、电动汽车的大量使用，电网中电力流和信息流的双向互动不断加强，对电网运行和管理将产生重大影响。一是需要重点研究由此带来的电网物理特性的改变，建立数学、物理模型，解决信息交换及调度控制等相关问题；二是需要大力探索配套政策与商业运营模式，适应分布式电源并网的需要，丰富服务内涵，拓展终端用能服务领域和内容，促进终端用能效率的提升，实现可持续发展.

坚强智能电网的发展重点领域

面对发展的新形势和新挑战，国家电网公司建设坚强智能电网需要重点在以下几个方向开展研究与探索。

第一，发展特高压、柔性交流及多端直流输电技术，实现能源资源在更大范围内灵活高效配置。中国能源资源的供给和需求呈远距离逆向分布，需要进一步深化研究并探索如何更大规模地应用特高压输电技术，需要发展大容量、远距离灵活输电技术。通过研究基于全控器件的大容量灵活交流输电技术、多端直流输电关键技术、新型故障电流限制技术、晶闸管控制移相技术，将特高压直流输送电流提升至6250安，电压提高至±1100千伏，实现强大而灵活的电网潮流控制能力，大幅提高电网能源资源配置的规模和效率，实现特高压和跨区输电能力在2015年和2020年分别达到2.1亿千瓦和4.5亿千瓦.

第二，破解多类型分布式电源安全高效接入与控制难题，满足分布式电源并网运行需求。为实现数量大、类型多的分布式间歇性电源并网及安全高效运行，亟须解决分布式电源有序接入、协调控制和能量优化管理的问题。通过研究高精度天气预报技术，提升分布式电源发电预测的精度，研究储能和主动配电网技术，完善对分布式发电和电动汽车等需求侧资源的调控技术手段，破解分布式电源安全高效接入与控制难题，实现分布式能源高效利用，促进中国分布式电源的发展。

第三，研究“分布自治、集中协调”的调度运行控制技术，构建自适应安全智能防御体系。随着“发、输、变、配、用”各个环节智能化水平的逐渐提升，作为智能电网的“大脑”和“神经中枢”，如何在各环节智能的基础上通过调度运行控制实现电力系统整体的智能运转是需要解决的一个难题。通过研究“源—网—荷”自律协同的电网能量管理与运行控制技术、基于云计算技术的新一代智能调度技术、交直流混合电网的广域协调稳定控制技术等，在33个省级及以上调度中心全面建成互联互动的能量管理系统，实现电网调度与运行控制的一体化，提高电网应对灾变的能力，进一步提升驾驭大电网的能力。

第四，研究电力消费和能源效率提升技术，提高电网和终端用户能源利用效率。服务于电力用户的多元化需求，提高用电服务质量和用电能效，支持电动汽车等新型负荷，提高电网和终端用户能源利用效率。亟须开展终端用户用能服务相关技术研发，伴随着充电速度更快、寿命更久、续航里程更长的车载电源的不断出现，需要重点探索高效、灵活的充换电网络建设模式、运营模式，支持国家“十二五”时期“50万辆”发展目标。需要重点研究负荷侧可调度资源的优化控制技术，针对近年负荷组成结构的变化，不断改进负荷建模思路和方法，提高负荷建模的准确性，如建立电动汽车及其动力电池等作为可调度资源的负荷模型。同时，需要研究建设高级量测体系（AMI）,在2015年覆盖3.4亿用户，实现用户与电网之间的信息交互，帮助用户根据电网的运行状态对自身的用电行为进行调整以实现削峰填谷，减小电网峰谷差。

第五，研究电力物联网与云计算、大数据技术，促进电力流、信息流与业务流的深度融合。电力流、信息流与业务流的高度一体化融合是智能电网的发展趋势，电力信息的全面感知、可靠传输及智能处理技术亟待突破。需要通过开展电力信息统一建模技术、电力专用新型传感技术、电力物联网技术、海量数据云处理技术和基础服务云平台技术研究，打破环节间、系统应用间资源壁垒，实现电力物理本体的深度感知和电力业务的跨域协同，实现海量数据的深度挖掘，大力提升电力系统的智能化水平。