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南方電網智能電網全解讀及戰略發展規劃

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南方電網智能電網全解讀及戰略發展規劃

發布日期:2018-03-19 作者: 點擊:

南方電網智能電網全解讀及戰略發展規劃

我國科技部明確指出,智能電網是實施新的能源戰略和優化能源資源配置的重要平臺,涵蓋發電、輸電、配電、用電和調度各環節,將廣泛利用先進的信息和材料等技術,實現清潔能源的大規模接入與利用,提高能源利用效率,確保安全、可靠、優質的電力供應。

 

發展智能電網的戰略需求

 

智能電網是當今世界電力、能源產業發展變革的體現,國際和國內的企業、高校和科研機構紛紛提出了各自的智能電網定義和解決方案,反映出在發展智能電網上的需求。我國科技部明確指出,智能電網是實施新的能源戰略和優化能源資源配置的重要平臺,涵蓋發電、輸電、配電、用電和調度各環節,將廣泛利用先進的信息和材料等技術,實現清潔能源的大規模接入與利用,提高能源利用效率,確保安全、可靠、優質的電力供應。

 

我國安排智能電網科研項目的指導思想就是結合我國的國情,滿足國家需求,依靠自主創新,以企業為主體加強產業研究。通過攻克關鍵技術、形成標準體系、完成示范工程、實施推廣應用,實現以下目標:①促進清潔能源的發展,為國家在應對全球氣候變化等國際事務中贏得更大主動權和影響力;②促進能源的利用效率的提升和能源利用方式優化,應對社會經濟發展的需求;③促進智能電網產業鏈和具有國際競爭力企業的形成,取得國際技術優勢地位,推動國際標準化。它的原則是反應國家需求,體現國家目標,凝練重點方向,立足于自主創新,實現整體的突破。

 

發展智能電網的現實需求

 

發展智能電網的現實需求主要表現在:在傳統的電源之外出現了難預測、難調度、難控制的間歇式能源;大量間歇式能源可能以集中接入方式出現在電源側,也可能以分散接入的方式出現在負荷側;冷熱電聯供為代表的分布式供能系統正在興起;負荷不再是純粹的負荷,能量可能雙向流動。再就是電網所面臨的問題,如大電網的安全穩定,遠距離大容量的輸送以及對系統安全穩定的影響;再就是在供電可靠性,用電效率方面的提高;另外是電動汽車等新的形式對電網的影響,如加劇負荷側的功率波動,影響安全性和電能質量,高功率、低電量的特點影響電網運行的經濟性。

 

因此,南方電網公司著眼于從國家的層面來解決急需的關鍵技術,以解決規?;g歇性能源與分布式電源接入問題為十二五科研問題的一個主線。其指導思想是新能源接入、儲能、用戶交互、電動汽車等方面以科技計劃支持為主體,網架、主設備和調度平臺方面以企業為主體。而電網本身的問題,包括網架、主設備、調度的問題可能將以企業解決為主。所以國家在十二五先進能源技術領域部署了“智能電網關鍵技術研發(一期、二期)”。第一期安排了1個管理重點項目和21項課題,其中包括南方電網公司承擔的5項課題。2011年啟動第二期智能電網關鍵技術研發,包括管理項目支撐計劃和主題項目。

 

智能電網關鍵技術研發

 

第一期智能電網關鍵技術研發主要集中在6個關鍵的技術方向:大規模集中接入間歇式能源并網技術、高密度分布式電源并網技術、支撐電動汽車發展的電網技術、大容量儲能系統、智能配電與用電技術以及大電網智能調度與智能輸變電技術。2011年第二期稱為“智能電網高級分析與優化”,安排了一個863重大專項,有18個題目,有6個項目由南方電網承擔。這里也包括了十二五的計劃,有4個重大的項目:江西共青城的以電網低碳化為特征的智能電網綜合示范工程,寧夏自治區的以多環節綜合互動為特征的智能電網綜合示范工程,海南省的區域智能電網綜合示范工程,上海崇明島的以大規??稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W綜合示范工程。這4個綜合示范工程包含了從整個省到整個電網、一個中心地區,特別的一個區域智能電網的示范等。

 

南方電網對智能電網的戰略規劃

 

南方電網智能電網建設的指導思想是實事求是地推進智能電網的建設,以需求引導、整體規劃、有序推進、重點突破為原則,做好頂層設計,構筑一個合理的智能電網發展體系,重點方向是爭取在關鍵領域有所突破,同時開展標準研究,用標準來規范智能電網相關工作,并且有序地推進,同時開展示范先行,在取得經驗以后來階段實施。定位是要構筑一個智能高效可靠的綠色電網,以提高電力系統安全穩定水平,提高系統和資產的運用效率,提高用戶側的能效管理和優質服務水平,提高資源優化配置和高效運用能力,促進資源節約型、環境友好型社會發展為目標。

 

實施方案方面,南方電網未來10年大概分兩個階段,第一個階段是規劃、研究和示范,第二個階段是示范、推廣和完善。目前規劃已經通過了專家審查。實際上智能電網從發輸配用電,把它劃分為5個關鍵領域,17個研究方向,50多項關鍵技術的研究。同時配送電關鍵技術研究安排了50多項標準,也包括國家標準,行業標準,企業標準,還包括有些示范工程,有專項示范和綜合示范,構成了一個整體。通過技術研究來進一步編寫標準,通過示范來驗證技術研究,并且通過示范工程進一步指導關鍵技術研究的深化。

 

南方電網的特點包括大容量,特高壓,遠距離的輸電,交直流并行等。其中西電東送的容量南方電網約占廣東的1/3。南方電網在煤炭、水電、風能和天然氣資源方面所面臨的問題。到2010年年底南方五?。▍^)電源裝機總容量170GW,其中煤電、火電占了56%,水電占37%,核電接近3%,相對較高,而風能占的比例較少。

 

現在面臨的問題是水電的比例比較高,水火調節困難,另外電源離負荷中心需要更大范圍的資源優化配置,更加凸顯了電網安全穩定問題。再就是西部大量的小水電接入電網以后將引起功率的波動,低頻增大,另外隨著大量的海上風電的開發,大規模風電接入的問題。因此需要開展先進的節能發展標準,風波功率預測,小水電大規模接入,分布式電源等重要研究項目。在調度方面面臨的問題包括預警,決策能力不強,數據的集約化程度不高,應急反應速度不快這樣一些問題。因此南方電網加強了大電網大容量的交流電預警技術的研究,目前為研究支撐南方電網2030年直流輸電規模做了一些專題。同時在做一體化電網運行智能接入的重點工作,將來可以在調度運行中有一個變電站中間通過數據服務總線把它連接起來,構成一個網地線合在一起,這樣一個分級的一體化二次系統。在輸電方面面臨著供量超標,控制困難,設備運行監制水平低這樣一些問題,還有抵抗自然災害能力比較弱。因此現在也正在建設幾個技術設施中心,包括雷電定位中心、線路浮冰預警監視中心、設備狀態監視中心、技術監督中心、仿真技術中心和情報中心等。

 

變電站駕駛艙技術,使變電站的運行人員所面臨的系統就像汽車駕駛艙一樣,無論是在廣東,還是在云南,貴州,無論是50萬變電站還是11萬的變電站,監控系統界面都是一樣的,結構是一致的,它的功能是模塊化的。目前這個工作已經通過了方案論證,有4個試點工程正在啟動。

 

在配電領域南方電網也存在著網架弱,配網自動化、智能化程度不高,供電可靠性距離國際一流的供電企業有較大差距等問題,正在考慮研究智育性的技術,包括配網智能化技術,配網智能調度技術,配網直流技術,南方電網在深圳將考慮建設一個環網直流配網項目,一方面提高項目負荷中心區送電的能力,發揮柔性直流輸電的優勢,目前在廣東佛山一個金融區由政府主導實施了一個配網(智育)的項目。

 

在用電方面存在著和用戶信息互動渠道不暢,服務能力不足的問題,目前正在開展靈活互動的一體化用電關鍵技術、電動汽車與電網互動技術,節能與能效評估技術、儲能技術等研究項目。

 

在信息通信領域,存在著分布、海量、高速信息采集、處理及集成支撐系統需完善,缺少專業的智能電網應用分析模型和統一的決策分析平臺,配網自動化系統的安全體系不夠完善,智能電網信息安全防護框架與安全評測體系不夠完善等不足,準備從信息通信安全方面開展一體化信息表示模型,主網通信網智能監測、控制和自恢復技術,先進信息安全狀態監測、診斷和評估技術等關鍵技術研究。

 

南方電網863一期項目做了一個兆瓦級的儲能電站項目——位于深圳龍崗區的南方電網兆瓦級電能儲能站,設備都是4小時10兆瓦,目前一期建成是4小時5兆瓦,一期現在是建了4兆瓦,還有1兆瓦準備招標,第一個兆瓦是2011年1月份投的,整個占地面積是4100平米,分了兩層。在項目之前對各種電池的技術做了比較,最后得出鋰電池的循環次數和能量密度比較高,所以這個項目4個兆瓦都選擇鋰電池,都是磷酸鐵鋁電池,其中有3個兆瓦是比亞迪提供的,有1個兆瓦是中行鋰電提供的。電池廠家也對電池做了長期的分析和研究,比如說用一倍的電池容量來循環充電的時候,如果充放電2次以上它還能夠達到80%~90%的容量,如果是一倍的話下降就比較明顯,如果到了5000次左右基本上降到60%~70%了,這個電池就不可用了。

 

南方電網給鋰電池儲能設計的功能有:削峰填谷,系統調頻,系統調壓,孤島運行,電能質量治理,新能源靈活接入。主要是削峰填谷的運行,就是在低谷的時候充電,在高峰的時候兩次放電,平抑尖峰,以跟蹤功率的方式來放電,現在每個月電池大概每一組是50萬度電?,F在大概一個月,4組電池每一組是一兆瓦有兩個500千瓦并聯起來的,我們叫八個充電機,總的大概有300多次的充電有400—500多次的放電,應該來講目前數據還是很穩定,運行情況也很好。在2011年8月份明顯的充放電次數會多一點,因為8月份是深圳世界大學生運動員。

 

這種形式的電池和電動汽車上的電池的差別,顯然這個壽命會長一些,造價也會低一點。也比較了電儲能站和(抽水蓄能),除了在運行上(抽水蓄能)兩三箱運行,這個電池儲能站可以四箱運行,可以進行無功的調節,除了這個以外,它在效率上比(抽水蓄能)要高一些,它是75%的效率,就是用4度電抽水發3度電,但是它的成本目前比抽水蓄能要高的多,因為還有一個壽命問題。

 

海南智能電網綜合示范項目,也承擔了國家21個項目的一個情況。海南島綜合示范項目主要包含了7大內容:①在??跒硨⒔ㄔO一個大規模間歇式能源和儲能設備以及負荷的協同優化道路系統,因為海南也有大量的風電接入,在某些情況下它的間歇式能源滲透率能夠達到甚至超過15%,這個間歇能源也是電網的一個研究課題。②抽水蓄能和汽車充放電站以及多種形式的儲能的優化配置,在海南要建設兩臺65萬的核電機組,配套就要建設一個抽水蓄能電站。③建設智能變電站和設備的狀態監視。④建設一些電動汽車的充放電設施。⑤居民區用戶互動示范。⑥文明生態村用戶互動示范。⑦酒店群智能自愈配網、智能微網、大規模儲能、用戶互動、電動汽車示范。通過這些項目的研究,提高間歇式能源的整體消耗能力,提高系統的可靠性,在實現智能電網智育控制示范區內,供電可靠性要希望不低于99.999%。要極大提高防災減災的能力,同時要建成12個電力汽車充放電設施,來實現環島綠色自由行,將來要圍繞海南島建設12個,在環島公路上建設12個電動汽車充電站,這樣能夠實現電力用戶,發電企業,電網企業和社會的效益最大化,也就是說實現社會和經濟環境效益的最大化。

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