什么是智能电网?
智能电网(smart power grids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网的主要特征。坚强。在电网发生大扰动和故障时,仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故;在自然灾害极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保电力信息安全的能力。
自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力,强大的预警和预防控制能力,以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。兼容。支持可再生能源的有序、合理接入,适应分布式电源和微电网的接入,能够实现与用户的交互和高效互动,满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展,实现资源的优化配置,降低电网损耗,提高能源利用效率。集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精益化管理。优化。优化资产的利用,降低投资成本和运行维护成本。
第一阶段,考虑采用特高压直流输电技术将新能源电力点对点送往几百至几千公里外的负荷中心,配合抽水蓄能电站、燃气轮机调峰电站等,优化协调间歇式发电与可控备用容量的关系,或进行“风光储”一体化外送,减小新能源电力的间歇性对受端系统的冲击。
第二阶段,在点对点直流输电的基础上,采用新型直流输电技术扩建多端直输电网络,形成覆盖新疆、青海、甘肃、内蒙古等广阔地区的新能源直流骨干网架,实现新能源基地与受端系统落点的多端直流互联。
电网由电力网内各发电厂、变电所和开关站的布局,以及连接它们的各级电压
电力线路构成。从电网的概念中,我们可以把电力系统分成发电、输电、变电、调度四大环节,将发电到用电全过程智能化。
1.发电
发电环节的发展目标是: 以“一特四大”发展战略为导向,引导电源集约化发展,协调推进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的开发强化机网协调,提高电力系统安全运行水平实施节能发电调度,提高常规电源的利用效率优化电源结构和电网结构,促进大规模风电、光伏等新能源的科学合理利用。
相应的重点工程是建设风力发电技术研究中心和太阳能发电技术研究中心,加强抽水储能重点工程和大容量储能示范工程建设。还需开展钠硫电池、超导储能装置集成技术和成套技术的研究及试点工作,加快储能技术的产业化进程,开展兆瓦级和10兆瓦级储能系统在可再生能源柔性接入电网中的示范应用。
2.输电
线路环节的技术路线是全面掌握特高压交直流输电技术,形成特高压建设标准体系,加快特高压和各级电网建设开展分析评估诊断与决策技术研究,实现输电线路状态评估的智能化建立输电线路建设与运行的一体化信息平台,加快线路状态检修、全寿命周期管理和智能防灾技术研究应用加强灵活的交流输电技术研究。
重点工程是特高压后续交直流工程和跨区联网建设,同时开展特高压可控电抗器等关键技术研发并示范应用。这一过程中,需要全面实施线路状态检修和全寿命周期管理,实现基于航测和卫星定位等线路数字化、可视化设计。为了使寿命周期性能和指标达到最优,还需建立线路综合防灾和安全保障信息共享机制和技术平台,实现对线路影响较大的自然灾害信息的监测、分析、预报,提高线路综合防灾和安全变电保障能力。
3.变电
变电环节的重点是制定智能变电站及装备标准规范同时需建设智能电网全景信息采集系统,开展基础信息统一建模技术研究,构建区域、广域综合测控保护体系,研究各类电源及用户的接入、退出、保护及隔离技术。
4.调度
调度环节以服务特高压大电网安全运行为目标,开发建设新一代智能调度技术支持系统,实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机电协调最优化,形成一体化的智能调度体系,确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效和经济环保。
坚强智能电网:是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
以坚强为基础来发展智能电网,可以提高电网防御多重故障、防止外力破坏和防灾抗灾的能力,能够增强电网供电的安全可靠性;可以提高电网对新能源的接纳能力,推动分布式和大规模新能源的跨越式发展;可以提高电网更大范围的能源资源优化配置能力,可充分发挥其在能源综合运输体系中的重要作用。所以,必须以坚强为基础来发展智能电网。
智能电网是能够监测分析客户、电网设备及网络节点上电力流与信息流,控制电力流与信息流双向流动,实现电网自主优化运行的新型电力系统。
随着特高压输电技术以及互联网、物联网、云计算、大数据技术的发展,人们对智能电网的内涵、构架、作用的认识不断深化。国家发改委、能源局的《意见》中提到:
智能电网是在传统电力系统基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段,是发展能源互联网的重要基础。
国家电网公司对坚强智能电网的表述是:以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息通信平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化的特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。也就是说,人可远程指挥调度解决问题,如分析问题、解决问题、发出指令的主体,构建无人值守+集中管控变电站。
可采用图扑软件构建轻量化的 3D 可视化场景,建立动态的数字化变电站模型,数字孪生变电站可视化系统。多维度呈现变电站运维场景,实现变电站运行状态实时监测,运维设备、控制系统和信息系统的互联互通。加强变电站设备的全状态感知力与控制力,增强变电站安全生产保障能力,提高运检精益管理水平。
也提供结合 GIS 地图展示所有变电站点位的解决方案,HT for Web GIS 产品的定位在于运用产品强大的可视化技术,将地理信息系统( Geographic Information System,GIS )的数据进行丰富的可视化展示,实现将数量庞大的变电站点位数据呈现在三维地图上。使用 GIS 的好处是可以通过多细节层次( Levels of Detail , LOD )的方式加载出更多地图细节,可以直接了解到每座变电站所处具体位置。
采用轻量化三维建模技术,根据变电站现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行还原外观建模,实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。