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售电云中国智能电网生长深度剖析
- 时间：2011-02-17
- 泉源：
泉源：中国能源网
进入21世纪后,美国电力科学研究院(EPRI)、美国能源部(DOE)以及欧盟委员会(EC)等纷纷提出各自对未来智能电网的设想和框架。
提出的看法IntelliGrid,Modern Grid,GridWise,Smart Grid等。这些差别的看法对未来电网的特点给出了相似的设想,即自愈、清静、兼容、交互、协调、高效、优质、集成等。国际电工委员会(IEC)、国际大电网聚会组织(CIGRE)等国际组织也给予智能电网高度关注,如IEC建设了智能电网国际战略事情组SG3,IEEE启动了智能电网制订标准与互操作性的项目P2030。
可是,现在智能电网还处于初期研究阶段,国际上尚无统一而明确的界说。由于生长情形和驱动因素差别,差别国家的电网企业和组织都在以自己的方法对智能电网举行明确、研究和实践;各国智能电网生长的思绪、路径和重点也各不相同。
近年来,中国学者在借鉴西欧智能电网研究的基础上,对中国生长智能电网的特点、手艺组成以及实现顺序等举行了研究。在2009年5月21日—22日召开的“2009特高压输电手艺国际聚会”上,国家电网公司宣布了对智能电网内在的界说,即统一顽强智能电网是以顽强网架为基础,以通讯信息平台为支持,以智能控制为手段,包括发电、输电、变电、配电、用电和调理六大环节,笼罩所有电压品级,实现“电力流、信息流、营业流”的高度一体化融合,是顽强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。
统一顽强智能电网在手艺上包括4个基本特征:信息化、数字化、自动化、互动化。其中,信息化是指实时和非实时信息的高度集成、共享和使用;数字化是指电网工具、结构及状态的定量形貌和种种信息的准确高效收罗与传输;自动化是指电网控制战略的自动优选、运行状态的自动监控和故障状态的自动恢复等;互动化是指电源、电网和用户资源的友好互动和协调运行。
本文对中国电力工业生长中信息化、数字化、自动化和互动化的手艺情形举行回首,并团结智能电网的特点指出其生长历程中保存的问题,进而提出响应的建议。
1、信息化
1.1电力工业信息化希望
中国电力工业信息化可以追溯到20世纪60年月。初期只是电子盘算机应用起步阶段,主要应用在电力实验盘算、工程设计与盘算、科研盘算、发电厂装备自动监测、变电站自动监测等方面;20世纪80年月以后,信息手艺、盘算机手艺在电力工程领域获得普遍应用,如电网调理自动化、发电厂生产自动化控制系统、电力负荷展望与控制、盘算机辅助设计、盘算机仿真系统等,各电力企业信息手艺的应用由操作层向管理层延伸,从单机、单项目向网络化、整体性、综合性应用生长,从局部应用生长到全局应用,从单机运行生长到网络化运行;在“十一五”时代,电力信息化建设已纳入企业总体生长战略,信息化进一步与电力企业的生产、管理与谋划融合。
电力信息化的效果主要体现在:
1)电力通讯硬件设施的一直完善。电力通讯的传输方法从20世纪70年月的电力线载波、80年月的模拟微波、90年月的数字微波,到今天以光纤和数字微波为主,卫星、电力载波、电缆、无线等多种通讯方法并存,通讯规模已基本笼罩了天下各个网、省公司,电力专用通讯网已初具规模。
2)电力工业软件系统一直升级。电力信息化可分为两大类应用:一是电力生产控制,如数据收罗与监控(SCADA)系统、疏散控制系统(DCS)、配电管理系统(DMS)、能量管理系统(EMS)、相量丈量单位/广域丈量系统(PMU/WAMS);二是电力企业管理,如管理信息系统(MIS)、企业资源妄想(ERP)、企业资产管理(EAM)、自行动图/装备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)、电能计量(TMR)、电力营销系统等。
3)进入“十一五”之后,国家电网公司最先实验“SG186”信息化工程,这是电力信息化建设新时期的标记性事务。许多树模工程效果已经纷纷上线,如华东电网企业级信息系统项目、华北电网企业级信息手艺集成平台项目、西北电网ERP项目、上海电力“SG186”树模工程等。
1.2问题与建议
在电力系统信息化建设中袒露出诸多问题:缺乏统一的标准系统,保存重复建设;信息孤岛众多,信息集成度低,无法相互协作施展整合效益;企业管理信息系统与生产控制系统通常相互疏散;信息化建设历程中,过多地投入到装备的自动控制、数据信息的网络共享,却忽视了对信息的整理和挖掘。
针对上述问题,建议有办法地开展以下事情:
1)加速制订电力行业信息化标准。在《国家电网公司“十一五”信息生长妄想》的指导下,凭证相关的成熟信息手艺标准系统,统一数据编码,统一制订软件架构标准系统,统一制订电力营业标准、文档标准和服务标准等相关规范。
2)建设统一的电力信息平台。以“SG186”工程为契机,整合现有各信息管理平台,争取尽早实现整个电力大企业的数据一体化、集成应用一体化、电力服务一体化。
3)电力企业管理信息系统与电力生产控制系统有机团结。如MIS与EMS等系统之间实现信息双向传输,形成综合信息系统。
4)增强数据深层挖掘研究和应用。在未来的统一信息平台中,集成系统内各部分、种种营业的信息,甚至集成系统外的公共服务系统信息(如天气信息、地质灾难信息等)。可是随着信息量的剧增,必需团结先进的信息存取机制和数据挖掘手艺,才华真正有用地为电力系统服务。
2、数字化
2.1电力系统数字化希望
1998年1月31日,美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心讲演时首次提出了“数字地球”的理念。随后,各个行业也纷纷提出自己的数字化理念,如“数字都会”、“数字水利”、“数字电网”等。
2000年,卢强院士在海内首次提出了“数字电力系统(digital power systems,DPS)”的看法。
文献将DPS界说为:“它是某一现实运行的电力系统的物理结构、物理特征、手艺性能、经济管理、环保指标、职员状态、科教活动等数字地、形象化地、实时地形貌与再现。”可见,电力系统数字化涵盖系统运行、企业管理、外部情形等所有方面,实现对研究工具的实时形貌与再现2个方面的功效。
“数字南方电网”有2层寄义,即数字化南方电网和智能化南方电网。其中:数字化阶段的目的是实现管理、清静、运行等信息的获取、转达和使用的数字化;而智能化阶段的目的则是在数字化的基础上,实现全局性智能决议以及智能决议的自动剖析、执行。
综上可见,数字化包括2个方面的事情:①对系统状态、企业管理、外部情形等信息的数字体现,这与信息化建设亲近相关;②基于数字仿真的高级应用系统,这与自动化建设细密联系。这也从一个侧面说明,智能电网的“四化”建设是一个有机的整体,相辅相成,相互增进。
现在,电力系统离线仿真软件都是电磁暂态与机电暂态疏散,实时仿真主要照旧依赖数�；煜抡嫦低�。电力系统实时数字仿真器(real time digital simulator)正获得越来越普遍的应用。电力系统仿真一定朝着全历程超实时全数字的偏向生长。
目今,调理侧基于SCADA、PMU/WAMS等数据收罗传输系统开发了EMS、在线动态清静剖析(DSA)系统以及广域监测剖析�；た刂葡低砏ARMAP[27]等高级应用系统。这些可以看做是数字化电网的初级阶段。
2.2问题与建议
在电力系统数字化建设历程中袒露出如下问题:
1)厂站侧的数字化历程滞后于调理侧。调理侧的高级应用系统已经相对较为富厚和先进,可是厂站侧大多停留在数据收罗、传输阶段;目今的“数字化变电站”仍然处于树模阶段,离现实的规模应用尚有一段距离。
2)调理侧的高级应用系统缺少集成和统一的标准。
3)对某些元件的数学模子有待进一步深入研究,如负荷模子、风电机组控制模子、风速模子、光伏系统模子等。
4)缺少系统以外的主要信息,如光照、风力、地质运动等。
针对上述问题,建议有办法地开展以下事情:
1)起劲推进厂站侧数字化历程。详细来说有:
①在IEC 61850标准的指导下,推动数字化变电站建设;②实现输电元件的丈量、�；ぁ⒖刂啤⑼ㄑ兑惶寤�,实现对输电元件的数字化监测以及疏散式的智能决议;③实现发电厂的数字化生产,如汽机/锅炉的效率管理、发电机的调频/调压管理等。
2)增强调理侧高级应用系统的集成和标准化建设。“华北电网稳态、动态、暂态三位一体清静防御及全历程发电控制系统”首次将以往疏散的EMS、电网广域动态监测系统、在线稳固剖析预警系统高度集成,调理职员无需在差别系统清静台间频仍切换,便可实现对电网综合运行情形的全景监视并获取辅助决议支持。该方面的履历值得借鉴和推广。
3)增强系统元件数学模子研究,尤其是一些古板难点(如负荷模子)或新兴元件(如风电机组、光伏电站、柔性交流输电系统(FACTS)装备等)的数学模子剖析。准确且物理意义明确的数学模子,可以更好地指导数字化历程中的数据收罗、状态监测、清静控制等。
4)起劲与公共服务系统配合,将对系统清静稳固影响较大的外部信息(如天气、地质等)数字化,并集成到响应的决议剖析系统中,为电力系统阻止自然灾难导致的大停电提前做好准备。
3、自动化
3.1电力系统自动化希望
古板电力系统自动化凭证领域可划分为调理自动化、厂站自动化和配电自动化。
电网调理自动化系统生长迄今已履历3代:20世纪70年月基于专用盘算机和专用操作系统的SCADA系统可以称为第1代;80年月基于通用盘算机的EMS称为第2代;90年月基于RISC/UNIX的开放式漫衍式EMS/DMS称为第3代。 “随着盘算机和网络手艺的飞速生长,第4代自动化系统的基础条件如Internet手艺、面向工具手艺、数据库手艺、Java手艺、中心件手艺、多代理手艺、厂站自动化手艺、清静防护手艺、电力市场运营手艺等已经具备,预计新一代自动化系统将于21世纪初降生。”
厂站自动化随着盘算机、自动化、通讯和网络手艺的生长,概略履历了集中式、分层漫衍式和现场总线式3个生长阶段。
中国配电自动化的历程显着落伍于天下先进水平。西方蓬勃国家的配电自动化已经履历了3个阶段:第1阶段是20世纪70年月实现主要线路故障自动隔离、自动抄表等;第2阶段从20世纪80年月最先,举行了大宗的配电自动化试点事情及馈线自动化、营业自动化、负荷控制的试点事情;第3阶段从20世纪末最先,陪同盘算机与网络通讯手艺生长以及电力工业市场化刷新,以配电管理系统、配电自动化、用户自动化为主要内容的综合自动化成为配电网自动化的生长偏向。1999年原国家电力公司《配电系统自动化妄想设计导则》正式对“配电系统自动化”的看法举行了界说。中国从20世纪90年月中后期最先了配电自动化的试点事情,现在基本处于蓬勃国家生长历程中的第2阶段。
事实上,凭证自动控制的功效可以将电力系统各项控制步伐划分为“三道防地”。“三道防地”的看法是中国电力事情者对电力手艺的主要孝顺。
随着电力系统越来越重大,以及丈量、通讯手艺的生长,“三道防地”一定朝着在线、优化、协调、自顺应和综合防御的偏向生长]。
3.2问题与建议
在电力系统自动化生长历程中保存如下问题:
1)调理侧种种控制系统或辅助决议系统,种类较多,缺少集成和统一标准;另外,调理侧仍需人工加入才华实现闭环控制,缺少智能专家系统支持。
2)厂站端的自动控制装置依然以PID控制为主。PID有简朴、可靠的优点,但在某些场合下,已不可知足智能电网对自动化的要求。
3)相关于调理自动化处于天下领先水平,中国的厂站自动化,尤其是配电自动化水平仍较低。
4)种种控制步伐以疏散、自力控制为主,缺少相互间的协调优化。
针对上述问题,建议有办法地开展以下事情:
1)类似于数字化与信息化中的标准化建设,统一调理侧各控制系统的功效、接口、数据库等。
2)加速智能控制要领的工程化历程,如专家系统、多代理系统等。依赖智能控制要领,镌汰人工加入,实现实时在线的定值修改、战略搜索、在线自动控制等功效。
3)借鉴外洋在综合自动化方面的履历,起劲生长配电自动化。配电自动化是实现用户与电网互动的主要环节,是智能电网建设的主要组成部分,需引起高度重视。
4)深入研究种种清静稳固问题的机理和控制步伐原理,抵达全局规模内的自动控制步伐的优化协调,如“三道防地”间的协调、有功/无功控制间的协调、频率/电压控制间的协调等。
4、互动化
4.1电力系统互动化希望
若是说信息化、数字化和自动化是实现智能电网的手段,那么,互动化则可以称为智能电网的目的和实质要求。
智能电网中的互动化包括2层寄义:①发电与电网之间的互动;②电网与用户之间的互动。电网为发电商提供透明果真的电价信息,发电商之间通过报价竞标加入博弈。同样的原理,用户也通过透明果真的电价信息决议用电量和自有漫衍式电源的使用情形。通过电力市场加入者之间的互动,实现社会效益最大化。
电力工业市场化刷新使得发电与电网之间的互动成为可能。1998年,国务院办公厅发文,首次正式明确要求电力工业实验“厂网脱离、竞价上网”,并确定6省(市)电网为首批试点单位。2002年2月国务院公布《电力体制刷新计划》(国发[2002] 5号文),标记中国电力市场刷新的最先。国家电力羁系委员会、国家电网公司、南方电网公司及五大发电集团公司相继挂牌建设。电力市场有3种生意方法,即现货生意、期货生意和远期合约生意。发电商通过博弈,合理地决议在各个市场中的投标发电量实现发电与电网之间的互动。
用户加入是电力市场刷新的一定趋势。发电侧开放和用户侧开放,是电力市场化刷新的2个方面,缺一不可。但现在中国电力体制刷新,仍然局限在行业内部,没有真正扩大到用户端。用户侧仍停留在大用户直购电的试点阶段。
可再生能源发电是智能电网互动化面临的新问题。2005年公布《中华人民共和国可再生能源法》之后,不但大型并网风电场和光伏电站获得快速生长,并且与新能源亲近相关的漫衍式发电也获得迅速生长,如光伏修建一体化(BIPV)等。
可见,在可再生能源发电快速生长的新的市场情形下,将付与智能电网互动化新的内在:①在《节能发电调理步伐(试行)》的约束下,发电商之间的博弈与互动泛起新的名堂;②用户侧同时拥有可并网的漫衍式发电装备,可以凭证信息平台的实时电价信息,起劲地加入到电力供需平衡中。
4.2问题与建议
在电力系统互动化生长历程中保存如下问题:
1)在发电商竞价上网的历程中,“三公”(果真、公正、公正)原则的力度不敷,其主要缘故原由是市场透明度不敷,还不可真正实现发电与电网的互动。相信随着统一信息平台的建设,市场透明度会获得有用改善。
2)可再生能源发电(尤其是风力发电和光伏发电)的装机容量快速增添。可是,现在对可再生能源发电并网的相关研究(如对系统影响、并网手艺规范等)相对滞后。
3)用户侧硬件装置和软件设置还不具备与电网互动的智能化条件。
针对上述问题,建议有办法地开展以下事情:
1)建设果真、透明的统一电力市场信息平台,并逐步纳入电网统一信息平台之中。另外,随着特高压天下联网的实现,有须要加速天下电力市场的建设历程。
2)加速可再生能源并网对系统清静稳固影响的研究,并制订、完善响应的并网标准。现在,现行的风电场接入电力系统手艺划定已过有用期,且内容缺乏对详细手艺性能指标的明确规范,对风电机组的低电压穿越能力也未明确规范要求。国家电网公司2009年4月公布了风电场接入电网手艺划定的修订版在手艺上较量周全合理,但仅作为企业标准缺乏有用的约束力,应思量将其升级为国家标准。国家电网公司于2009年7月宣布的光伏电站接入电网手艺划定最先试行。现实上,这些标准都需要在实践中一直地磨练和完善,最终目的是实现漫衍式电源的“即插即用”。
3)着力开展双向互动营销手艺、高级量测手艺等研究,并开展智能电器和智能电表研发。作为电力系统的终端装备,智能电表应该能够为用户提供目今的市场信息、电能质量信息、系统清静稳固性信息等;智能电器可以凭证智能电表提供的种种信息,并结适用户设定的规则举行事情。
5、结语
综上所述,有以下几点需要特殊注重:
1)“四化”是一个相辅相成的有机整体。信息化、数字化、自动化是手段,互动化是目的。应该科学妄想,包管“四化”建设齐头并进,才华确保智能电网更好、更快的建设。
2)增强标准化建设。手艺支持系统(如统一信息平台)和智能应用系统(如高级调理中心)的建设都必需以标准规范系统为基础。
3)起劲推动天下电力市场建设。特高压输电以及天下联网使得天下电力市场建设成为一定。
4)增强可再生能源发电及其并网研究。风力发电、光伏发电的随机性大,怎样实现“即插即用”将是一个恒久的研究课题。
粤公网安备 44049102496133号
