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智能電網時代:將如何改變我們的生活?

公司名稱:發布時間:2015-12-29瀏覽次數:295

  全球能源互聯網下,智能電網建設急速前進。當前我國大力發展智能電網,目的是要進一步提高電網接納和優化配置多種能源能力,同時推動清潔能源、分布式能源的科學利用,全面構建安全、高效、清潔的現代能源保障體系,并帶動上下游產業轉型升級,實現我國能源科技和裝備水平的全面提升。

  一、中國智能電網基本特征及技術進展

  電能在當前社會不可或缺,然而從發電到電能的分配使用是一個極其復雜的過程,不但要消耗大量資源,還要有足夠的財力和先進的技術支持。隨著社會各方面用電量的增加,對電能質量、環保、成本等因素也更為重視,現有的電網模式效率低,不安全因素較多,難以滿足新世紀人們的用電需求。智能電網以集成高速雙向通信網絡為基礎,利用多種高新技術和先進設備,能夠真正實現電網的安全、高效、穩定、環保、經濟性,是今后的發展趨勢。我國智能電網應用時間較短,優勢也未能得到充分發揮,前景廣闊還需進一步研究。

  1.智能電網的自動化

  自動化可代替大部分人工操作,進而提高工作效率,減少失誤。配電自動化和調度自動化在過去較為常見,配電是電力系統的重要環節,直接關系到用戶是否能夠正常用電,而配電自動化則融合了計算機、現代控制、網絡傳輸多種技術,使得電能質量和供電可靠性明顯提升,為客戶提供更優質的服務。同時還能夠節約成本。國外最初實現了自動抄表和線路故障自動隔離,之后再計算機網絡技術推動下,逐漸形成了配電自動化、配電管理和用戶自動化的綜合自動化技術。我國在此方面相對落后,在上世紀90年代中后期才對配電自動化有所涉及,目前水平與國外發達國家還有一段差距。

  調動自動化以計算機、網絡通信和遠東技術為核心,具有狀態監測、風險評估、負荷預測、自動調度等功能,解決了早期用電話指揮時出現的各種問題,有利于提高電網運行管理水平,保證電力系統的安全穩定。該技術已經歷了三代,第四代技術也開始應用。

  智能電網的自動化也存在有弊端:調度側智能專家系統還不完善,未完全實現無人化操作,且控制和輔助決策系統尚無統一標準;廠站自動化水平遠低于國外發達國家;雖然控制系統種類繁多,但彼此間缺少聯系,協調性較差;PID控制技術難以滿足越來越高的要求。所以在今后要統一各控制系統的標準,進行規范化建設。積極研究智能控制方法,盡量減少人工操作;可從國外學習技術并借鑒其成功經驗。

  2.智能電網的信息化

  在信息化社會,信息化技術滲透于各個方面,電網信息化主要涉及兩大方面:一是企業管理,不管是電能計量、信息管理,還是資源管理、市場調查,都需要及時獲取足夠的所需信息,而電網信息化則實現了這一點;二是電力生產控制,包括能量管理系統、數據采集系統、配電管理系統等。在通信硬件方面,質量性能也不斷提升,上世紀70、80年代多是電力線載波和模擬微波,而如今則發展成光纖、衛星、無線、數字微波等,效率和安全性能明顯提升,覆蓋范圍更廣。十一五后,我國國家電網公司將SG186信息化工程作為重點工作,先后涌現出了許多優秀工程項目,是我國電力信息化時代的一件大事。其實,我國自上世紀60年代,就開始了電力工業信息化建設,受當時條件限制,主要體現在利用計算機系統監測變電站,以及電力設備運行狀態。隨著計算機、信息化技術的進一步發展,更多高新技術相繼應用于電力行業。

  然而電力信息化建設過程并非一帆風順,我國在此方面信息集成度較低,易出現信息孤島,企業間缺少交流。相關標準也不統一,在信息采集和設備上投入過多,疏忽了信息整理,利用率較低,而且企業生產控制系統經常和管理系統脫節。這就要求必須盡快統一行業內信息化標準,建立起完善的電力信息平臺,并對各平臺加以整合,進行集中化管理。對采集到的數據信息充分利用,進行深度挖掘,并促進生產控制系統和管理信息系統的結合。

  3.智能電網的數字化

  信息是無形的,如何用一個容易度量的方法去理解信息十分關鍵。數字化則將信息轉換為數字數據,方便人們更加直觀地了解信息。而同時,計算機運行都是靠數字來完成的可以說,數字化是計算機的基礎。電網數字化在國外在上世紀就已出現,我國本世紀初才提出數字電力系統的概念,能夠以數字對電力系統結構、運行情況,以及企業經濟效益、人員組成等進行詳細的描述。電力數字化主要涉及以下兩方面:一是與企業信息化建設相適應,用數字表現企業的環境和管理水平;二是與自動化建設相關,即以數字仿真技術為基礎的高級應用系統。

  我國目前電網數字化建設中存在的問題有:缺少系統外的信息,如風力、光照等,相關的數學模型也較少;調度側高級應用系統相對成熟,,但標準尚不統一,而廠站側數字化建設跟不上調度側發展速度。今后除了電力系統,還需考慮公共服務系統,對地質、天氣等方面加以重視,并構建相應的數學模型,以更好地指導數字化建設。此外要加快廠站數字化進程,而對于調度側,則應朝著標準化、規范化方向發展。

  4.智能電網的互動化

  隨著科技水平的進步,發電與電網之間存在了互動的可能。智能電網的產生就是為了實現電網與發電之間,電網與用戶之間的互動。互動是為了增加信息透明度,協調三者之間的復雜關系,使管理起來變得更簡單容易,并達到電力工業的效益最大化。目前也存在一些問題,如電力市場的透明度不高,破壞了電力競爭中公平、公正的原則,電力系統還沒有真正實現互動化過程,今后還需進一步完善;可再生能源發電的裝機容量快速增長,但是目前對可再生能源發電并網的相研究相對滯后,未來還需繼續努力,也可從國外借鑒成功經驗。

  建立智能電網是一個浩大的歷史性工程。雖然目前我國很多復雜的智能電網項目正在進行中,但缺口仍然很大。政府提出將在這期間完成三縱三橫一環網的構建,而且政府不只是在政策上支持電網的發展,同時也在努力從財政上支持電力行業的發展,每年對電力事業的投入金額都非常巨大,為完成上述工程政府就投入了將近3000億人民幣,由此可見,政府對智能電網的發展是非常重視的。在這種政策和資金的支持下,對我國電網的智能化水平以及運行效率等都會有很大的推動作用,有助于電力行業效率的提升。隨著智能電網的不斷發展和普及,我國電力行業的供電量和輸電能力也確實在大幅度上升,以適應人們對供電量日益增長的需求,智能電網的發展為社會主義經濟發展做出了非常巨大的貢獻。

  二、智能電網調度自動化功能

  1.實時信息采集功能

  智能調度自動化的實時信息采集部分通過廣域測量技術,利用PMU全面測量電網各節點的電壓、相位、功率及開關量等多種參量,同時也會收集電廠相關設備的運行數據(如煤耗、脫硫、煙氣、供熱等)以及并非電力系統的參量但對電力系統運行會產生相當影響的氣溫、雷暴、降水、風力等數據,為綜合分析電網運行狀態提供海量數據支撐。

  2.析與評估功能

  智能電網調度系統的分析與評估部分在正常運行時,應該可以輔助調度員更清晰的了解電網運行狀況,采用可視化技術,將對調度員提供電網實時運行情況,包含設備備用容量及運行情況,符合分布狀況,電網靜態穩定性分析、大電網運行潛力分析、電網運行方式安排,保護及安全自動裝置的整定計算、對低頻振蕩的監視與告警。對電網故障的智能告警等。同時也應提供教學培訓功能如專業及調度人員的培訓和考核、反事故演習等。在發生故障時,由于以下四個原因要求智能調度自動化系統分析與評估部分能夠協調系統安全與經濟給出故障處理及恢復決策方案建議。

  1)發生故障時系統運行參數迅速變化給調度員施加很大壓力;

  2)國外有研究顯示,當調度員承受的壓力超過臨界值后其反應速度會急劇下降;

  3)有經驗的調度員退休或變更崗位導致在調度系統內工作經驗無法完全傳承下去;

  4)個體差異導致值班調度員的技能水平會有波動。

  3.調控及管理功能

  調控功能是指調整控制電網的運行方式,包含對分布式能源的調度、用電負荷控制、自動發電控制、小水電及新能源并網控制、無功電壓控制、電網頻率控制、二次設備控制、新設備啟動控制等。管理功能指通過計算機及網絡技術對電力系統中眾多的調度生產資料及管理資料(如:供用電計劃、風力預測、水情預報、負荷預測、檢修計劃管理、并網協議管理、網站管理及信息發布、電網原始參數管理、檢修計劃管理、發電計劃、輔助服務管理、網損管理、運行值班管理、電網前期管理以及其他各種統計報表管理等)進行統一管理,避免信息孤島的產生,提高管理效率,為各種決策提供全面信息參考。
文章來源于中國智能化網

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