智能電網建設是一項復雜的系統工程,涉及發電、輸電、變電、配電、用電及調度等六個環節,建設中國特色的堅強智能電網應該在既有電網的基礎上,對電力系統的各個環節進行分析,尋找突破點,逐步提升和完善。
一、智能發電
建設堅強智能電網在發電環節的發展目標:以“一特四大(即特高壓、大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地)”發展戰略為導向,引導電源集約化發展,協調推進大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地的開發;加強廠網協調,提高電力系統安全運行水平;實施節能發電調度,提高常規電源的利用效率;減少發電環節溫室氣體的排放,降低對氣候變化的影響;優化電源和電網結構,促進大規模風電、光伏發電等新能源的科學合理利用。在智能電網建設過程中,系統中接入的諸如風能、太陽能、大容量儲能裝置等分布式電源將占較大比重,需要重點解決分布式電源的并網規劃、運行、控制、預測等問題,提升可再生能源的協調運行水平。在信息傳輸方面,實現廠網信息的雙向交互,提高電網對發電側的控制水平,提高能源利用效率,促進節能降耗。優化機組運行方式,提升廠網協調水平,保障電力系統安全穩定運行,減少對環境和氣候的影響,實現能源的可持續發展。
隨著環保意識的增強和國家能源政策的實施,新能源發電和分布式電源將有很大的發展空間,并在裝機容量中占有相當大的份額,電源的構成將會發生顯著的變化
二、智能輸電
實現輸電網智能運行是智能電網建設的重要內容,國內各個區域電網都建立了廣域測量保護系統,初步實現了電網的動態監控,部分區域電網已經開始了高級調度中心的實踐,這些都為智能輸電的實現創造了條件。在輸電環節應該加快建設以特高壓為骨干電網、各級電網協調發展的堅強網架結構;全面實施輸電線路狀態檢修和全壽命周期管理,通過建設輸電線路狀態監測中心,實現對特高壓線路、重要輸電走廊、災害多發區的環境和運行狀態參數的集中監測和災害預警;廣泛采用柔性交流輸電(FACTS)技術,提高線路輸送能力和電壓、潮流控制的靈活性,在技術和裝備領域全面達到國際領先水平。
通過特高壓交流1000kV、直流±800kV與各級電網協調發展,構建堅強的物理網架基礎。從我國特高壓電網的發展規劃可以看出,在智能電網條件下,特高壓將是電網的基本骨架,用于連接大型的區域電網,而超高壓將是區域電網的核心部分。利用先進的FACTS技術、輸電快速仿真與模擬技術、高級保護與控制技術,大大提高輸電系統的傳輸容量,并能有效地抑制區域間電網的功率振蕩,增強輸電系統的穩態和動態運行性能。
三、智能變電
在智能電網建設中,變電環節需要制定智能變電站和智能設備的技術標準和規范,通過采用通信網絡技術、智能化的電氣設備、自動化的運行管理系統,將樞紐變電站全面建成或改造為智能變電站,使數據采集、傳輸和處理均實現數字化、智能化。在變電站建設完整、準確、實時的信息采集系統,實現電網運行數據的全面采集和實時共享,作為支撐電網實時控制、智能調節和各類高級應用的數據基礎;積極構建和完善各種智能設備的狀態預警能力和故障自我診斷能力。智能變電站應該具有智能檢修能力,時刻監測分析變電站各種設備(如變壓器、斷路器、母線、互感器、避雷器和隔離開關等)的狀態,實現設備的狀態檢修,從而優化使用和節約人力成本。
四、智能配電
配電網的智能化是智能電網的重要組成部分,尤其在歐美等發達國家,智能配電網是建設智能電網的核心內容。當前,我國的配電環節的網架結構相對薄弱,自動化程度較低,配電網技術標準和規范不完善,需要強化配電網基礎信息管理,構建智能配電技術架構體系,建成靈活、高效、合理的配電網絡。為適應智能電網建設的需求,配電網應該具備靈活重構、潮流優化能力,實現儲能裝置及分布式電源兼容接入與統一控制,在發生緊急狀況時能夠支撐主網安全穩定運行,使供電可靠性和電能質量都得到顯著提高;積極完成配電自動化系統的全面建設,全面推廣智能電網配電環節示范工程的應用成果,爭取使主要技術裝備達到國際領先水平。
五、智能用電
建智能化雙向互動體系,實現電網與用戶的積極交互,提升用戶服務質量,滿足多元化的用電需求。通過智能電表可以對用電設備實現全面監控,實時或定時讀取用戶的多種計量值,例如用電功率、用電量、電壓、電流及其他信息,成為電網事實上的傳感器。建立計量數據管理系統(MDMS),作為具有分析功能的數據庫,通過與智能電表等高級量測裝置互聯,收集數據、處理和儲存智能電表的計量數值。積極開展網絡化管理,通過網關或用戶入口,把智能電表和用戶室內的可控電器或裝置連接起來,使用戶能夠根據電力公司的需要,積極參與需求響應和電力市場。積極推廣智能用電示范園區的建設,電網公司或政府在政策上予以支持,通過推動智能樓宇、智能家電等領域的技術創新,改變終端用戶的用電模式,提高用戶用電效率。
六、智能調度
調度的智能化是智能電網的核心體現,智能調度是建設堅強智能電網的關鍵內容,是智能電網運行控制的神經中樞。為適應智能電網的需求,調度系統應該具備更為全面而準確的數據采集系統,具有強大的智能安全預警功能,在調度決策中注重系統安全與經濟的協調:在系統故障時,能夠快速的診斷故障和提供故障恢復決策;能夠利用可視化技術,將電網的實時運行情況全面而直觀地提供給調度員。
在智能電網建設過程中,調度環節應該在已有調度技術的基礎上,重點解決大電網安全穩定運行問題,實現資源大范圍優化配置;研究風電場及分布式電源的有效接入和控制技術,實現節能減排;開展智能調度技術支持系統、備用調度、應急指揮控制中心建設和調度通信數據網建設,在各級調度中心逐步建成智能調度決策支持系統;建設實時監控與預警、安全校核、調度計劃和調度管理等應用功能,全面提升大電網調度駕馭能力、資源優化配置能力和靈活高效調度能力,保障電網安全、穩定、經濟、優質運行。
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