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智能电网将如何改变我们的生活?

国际电力网  来源:中国科技网  日期:2015-11-19

全球能源互联网下,智能电网建设急速前进。当前我国大力发展智能电网,目的是要进一步提高电网接纳和优化配置多种能源能力,同时推动清洁能源分布式能源的科学利用,全面构建安全、高效、清洁的现代能源保障体系,并带动上下游产业转型升级,实现我国能源科技和装备水平的全面提升。小编今天带您扒一扒智能电网的亮点。

一、中国智能电网基本特征及技术进展

电能在当前社会不可或缺,然而从发电到电能的分配使用是一个极其复杂的过程,不但要消耗大量资源,还要有足够的财力和先进的技术支持。随着社会各方面用电量增加,对电能质量环保、成本等因素也更为重视,现有的电网模式效率低,不安全因素较多,难以满足新世纪人们的用电需求。智能电网以集成高速双向通信网络为基础,利用多种高新技术和先进设备,能够真正实现电网的安全、高效、稳定、环保、经济性,是今后的发展趋势。我国智能电网应用时间较短,优势也未能得到充分发挥,前景广阔还需进一步研究。

1.智能电网的自动化

自动化可代替大部分人工操作,进而提高工作效率,减少失误。配电自动化和调度自动化在过去较为常见,配电电力系统的重要环节,直接关系到用户是否能够正常用电,而配电自动化则融合了计算机、现代控制、网络传输多种技术,使得电能质量和供电可靠性明显提升,为客户提供更优质的服务。同时还能够节约成本。国外最初实现了自动抄表和线路故障自动隔离,之后再计算机网络技术推动下,逐渐形成了配电自动化、配电管理和用户自动化的综合自动化技术。我国在此方面相对落后,在上世纪90年代中后期才对配电自动化有所涉及,目前水平与国外发达国家还有一段差距。

调动自动化以计算机、网络通信和远东技术为核心,具有状态监测、风险评估、负荷预测、自动调度等功能,解决了早期用电话指挥时出现的各种问题,有利于提高电网运行管理水平,保证电力系统的安全稳定。该技术已经历了三代,第四代技术也开始应用。

智能电网的自动化也存在有弊端:调度侧智能专家系统还不完善,未完全实现无人化操作,且控制和辅助决策系统尚无统一标准;厂站自动化水平远低于国外发达国家;虽然控制系统种类繁多,但彼此间缺少联系,协调性较差;PID控制技术难以满足越来越高的要求。所以在今后要统一各控制系统的标准,进行规范化建设。积极研究智能控制方法,尽量减少人工操作;可从国外学习技术并借鉴其成功经验。

2.智能电网的信息化

在信息化社会,信息化技术渗透于各个方面,电网信息化主要涉及两大方面:一是企业管理,不管是电能计量、信息管理,还是资源管理、市场调查,都需要及时获取足够的所需信息,而电网信息化则实现了这一点;二是电力生产控制,包括能量管理系统、数据采集系统、配电管理系统等。在通信硬件方面,质量性能也不断提升,上世纪70、80年代多是电力线载波和模拟微波,而如今则发展成光纤、卫星、无线、数字微波等,效率和安全性能明显提升,覆盖范围更广。十一五后,我国国家电网公司将SG186信息化工程作为重点工作,先后涌现出了许多优秀工程项目,是我国电力信息化时代的一件大事。其实,我国自上世纪60年代,就开始了电力工业信息化建设,受当时条件限制,主要体现在利用计算机系统监测变电站,以及电力设备运行状态。随着计算机、信息化技术的进一步发展,更多高新技术相继应用于电力行业

然而电力信息化建设过程并非一帆风顺,我国在此方面信息集成度较低,易出现信息孤岛,企业间缺少交流。相关标准也不统一,在信息采集和设备上投入过多,疏忽了信息整理,利用率较低,而且企业生产控制系统经常和管理系统脱节。这就要求必须尽快统一行业内信息化标准,建立起完善的电力信息平台,并对各平台加以整合,进行集中化管理。对采集到的数据信息充分利用,进行深度挖掘,并促进生产控制系统和管理信息系统的结合。

3.智能电网的数字化

信息是无形的,如何用一个容易度量的方法去理解信息十分关键。数字化则将信息转换为数字数据,方便人们更加直观地了解信息。而同时,计算机运行都是靠数字来完成的可以说,数字化是计算机的基础。电网数字化在国外在上世纪就已出现,我国本世纪初才提出数字电力系统的概念,能够以数字对电力系统结构、运行情况,以及企业经济效益、人员组成等进行详细的描述。电力数字化主要涉及以下两方面:一是与企业信息化建设相适应,用数字表现企业的环境和管理水平;二是与自动化建设相关,即以数字仿真技术为基础的高级应用系统。

我国目前电网数字化建设中存在的问题有:缺少系统外的信息,如风力、光照等,相关的数学模型也较少;调度侧高级应用系统相对成熟,,但标准尚不统一,而厂站侧数字化建设跟不上调度侧发展速度。今后除了电力系统,还需考虑公共服务系统,对地质、天气等方面加以重视,并构建相应的数学模型,以更好地指导数字化建设。此外要加快厂站数字化进程,而对于调度侧,则应朝着标准化、规范化方向发展。

4.智能电网的互动化

随着科技水平的进步,发电与电网之间存在了互动的可能。智能电网的产生就是为了实现电网与发电之间,电网与用户之间的互动。互动是为了增加信息透明度,协调三者之间的复杂关系,使管理起来变得更简单容易,并达到电力工业的效益最大化。目前也存在一些问题,如电力市场的透明度不高,破坏了电力竞争中公平、公正的原则,电力系统还没有真正实现互动化过程,今后还需进一步完善;可再生能源发电的装机容量快速增长,但是目前对可再生能源发电并网的相研究相对滞后,未来还需继续努力,也可从国外借鉴成功经验。

建立智能电网是一个浩大的历史性工程。虽然目前我国很多复杂的智能电网项目正在进行中,但缺口仍然很大。政府提出将在这期间完成三纵三横一环网的构建,而且政府不只是在政策上支持电网的发展,同时也在努力从财政上支持电力行业的发展,每年对电力事业的投入金额都非常巨大,为完成上述工程政府就投入了将近3000亿人民币,由此可见,政府对智能电网的发展是非常重视的。在这种政策和资金的支持下,对我国电网的智能化水平以及运行效率等都会有很大的推动作用,有助于电力行业效率的提升。随着智能电网的不断发展和普及,我国电力行业的供电量和输电能力也确实在大幅度上升,以适应人们对供电量日益增长的需求,智能电网的发展为社会主义经济发展做出了非常巨大的贡献。

二、智能电网调度自动化功能

1.实时信息采集功能

智能调度自动化的实时信息采集部分通过广域测量技术,利用PMU全面测量电网各节点的电压、相位、功率及开关量等多种参量,同时也会收集电厂相关设备的运行数据(如煤耗、脱硫、烟气、供热等)以及并非电力系统的参量但对电力系统运行会产生相当影响的气温、雷暴、降水、风力等数据,为综合分析电网运行状态提供海量数据支撑。

2.析与评估功能

智能电网调度系统的分析与评估部分在正常运行时,应该可以辅助调度员更清晰的了解电网运行状况,采用可视化技术,将对调度员提供电网实时运行情况,包含设备备用容量及运行情况,符合分布状况,电网静态稳定性分析、大电网运行潜力分析、电网运行方式安排,保护及安全自动装置的整定计算、对低频振荡的监视与告警。对电网故障的智能告警等。同时也应提供教学培训功能如专业及调度人员的培训和考核、反事故演习等。在发生故障时,由于以下四个原因要求智能调度自动化系统分析与评估部分能够协调系统安全与经济给出故障处理及恢复决策方案建议。

1)发生故障时系统运行参数迅速变化给调度员施加很大压力;

2)国外有研究显示,当调度员承受的压力超过临界值后其反应速度会急剧下降;

3)有经验的调度员退休或变更岗位导致在调度系统内工作经验无法完全传承下去;

4)个体差异导致值班调度员的技能水平会有波动。

3.调控及管理功能

调控功能是指调整控制电网的运行方式,包含对分布式能源的调度、用电负荷控制、自动发电控制、小水电新能源并网控制、无功电压控制、电网频率控制、二次设备控制、新设备启动控制等。管理功能指通过计算机及网络技术对电力系统中众多的调度生产资料及管理资料(如:供用电计划、风力预测、水情预报、负荷预测、检修计划管理、并网协议管理、网站管理及信息发布、电网原始参数管理、检修计划管理、发电计划、辅助服务管理、网损管理、运行值班管理、电网前期管理以及其他各种统计报表管理等)进行统一管理,避免信息孤岛的产生,提高管理效率,为各种决策提供全面信息参考。

 

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