智能电网之数字变电站


  新能源革命倒逼电网智能化。智能电网或许是打破新能源入网瓶颈的突破口。所谓智能电网,即在发电、输电、配电、用电等环节应用大量的新技术,最终实现电用的优化配置、以及节能减排。目前,GE、IBM、西门子、Google、Intel等信息产业龙头都已经投入智能电网业务,其中 Google已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司(Pacific Gas& Electric(PG&E))的测试合作。2008年 9月 Google与通用电气联合发表声明对外宣布,他们正在共同开发业务,核心是为美国打造国家智能电网。作为中国重要的新兴产业之一,智能电网与新能源汽车一样,被赋予国家竞争级的战略地位。

  智能电网后,电力供求是双向的,如果家里安装了小型发电系统,你可以把电卖给国家电网;电力资源将会被整合、优化分配,你家里的电可能来自于邻居屋顶上的太阳能电池,当地镇上的生物量发电机,或是50或100英里以外的传统电厂;你还可以使用一种叫做“智能电表”的软件来节约电费,通过这个软件,你可以得到节能建议和实时的价格信息,整合家用电器的使用时间和频率,让你家里的电器低电价时段启动运行、高电价时段停止工作,从而避开用电高峰期的高价格电力,降低电费费用……

  智能电网的技术创新主要体现在三个方面:1、通过分布式接入使更多能源能够便捷的接入上网,特别是清洁的新能源加入能够增加能源供给同时又不以牺牲环境为代价。2、通过使用一系列新材料的运用达到节能环保的作用3、通过引入一系列如数字化变电站、智能电表、智能调度系统的新技术不仅提高了电力产业的综合水平并使电力产业更加市场化。全球智能电网目前都仍处于初级发展阶段。关键技术,包括特高压与数字化变电站。智能电网是电力工业将来的发展方向,这是毋庸置疑的。在变电环节,在智能电网规划的推动下,未来数字化变电站将成为新建变电站的主流。

  变电站是联接发电厂和电力用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。它是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。与传统的变电站不同,数字化变电站通过‘将交流的电磁信号转变为弱的数字信号’,可以大大降低变电站及高压传输设备的电磁辐射污染,将原来的电磁信号通过一些高科技技术被转变为光信号,被数据化,更易于人们操作和控制。数字化变电站的建设中包含很多高科技技术,其中最鲜明的就是光电式互感器技术和网络通信技术。

  数字化变电站是智能电网的物理基础,是高级调度中心的信息采集和命令执行单元,IEC61850的推出和应用,推进了变电站的标准化,使得各类二次设备以边准的方式建模和通信,第一次在变电站内能够完成统一的信息交互,二次设备融合成为一种趋势。相关设备公司:国电南瑞,国电南自、许继电气、思源电气等。数字化变电站技术的发展将是个长期的过程。建设以光电式互感器、智能化集成开关、职能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的新型变电站自动化系统,实现数字化变电站站内各层间的无缝通讯,最大限度地满足信息共享和系统集成的要求,则是数字化变电站技术的发展方向。

  目前存在的问题是:1、开发过程中的专业相互协作和电力系统的整体协调操作,2、材料器件方面的缺陷以及改进,3、试验设备、测试方法、检测标准、还是薄弱环节、4、规范化的变电站信息和能适合变电站运行的高级应用软件或专家系统。总之,要实现全部数字化变电站自动化的功能,还有许多技术问题需要公关解决。现在问题的关键不在于技术上能不能突破,而在于大家能不能潜下心来搞技术攻关。比如:数字变电站技术在应用于电网时,必然面对现有数量庞大的常规站改造问题,如何使这些常规站以较小的投资和运行代价平滑改造过渡到数字变电站将是一个现实的工程问题。由于某些核心技术现在还没有突破,所以数字化变电站的运行相对于传统的变电站来说还不是很稳定。

  变电站可分为有人值班变电站和无人值班变电站。变电站实现无人值班和远方监控是变电站技术发展的必然趋势,目前无人值班的变电站,按期自动化水平分2类,一是远动RTU(遥信、遥测、遥控、遥调)、远程视频终端(RVU)监控(遥视)的五遥功能,二是变电站综合自动化,将变电站内当地监控功能,数据采集、远动功能,数字保护信息结合成一个整体,取代传统的集中控制屏。随着变电站综合自动化水平的提高,必将推进无人值班变电站的普及。随着无人值守变电站逐渐增多,非常有必要进行变电站远程图像监控系统的建设。无人值守变电站应该是以视频监控为主,辅以动力环境监测、综合报警处理和门禁控制信息等。因为,既然前端是无人或少人值守,那么,在后端管理中心就必然要对前端的所有状况、所有信息全盘掌控,才能真正做到无人或少人值守。实现“一个屏幕,掌控整个电网。”

  真正意义上的智能电网建成以后会是什么样子?现在还没有一个明确的标准,但可以肯定的是,智能电网一定是更高效率的生产和利用电能,更安全的使用电能。要做到这些,其实并不难。智能电网相关产业多数为国资下属单位。在传统产业中,国企虽存在各种问题,但至少还能够维持。但在高新领域里,国企将注定面临更严峻挑战。到目前为止,在世界范围内,能够最有效地支持技术创新、支持高新技术产业发展的模式只有一种,那就是“硅谷模式”。当前的高新技术产业的竞争已经国际化,在这场竞争中“硅谷模式”还没有遇到对手。这种模式有两个不可或缺的基础:其一是模块化的产业结构,其二是以创业投资为代表的资本市场。因此,我们就要按照市场化运作、开放性发展的思路,支持企业创新体制机制;通过政府政策引导,吸引企业资本、金融资本、社会资本和创业投资等投入;加大力度,吸引国内外优势企业来发展智能电网相关产业;支持有条件的企业并购国内外具备研发实力、核心技术及关键能力的企业。支持引进智能电网相关领域的领军人才和技术团队,积极培养一批优秀人才,形成人才梯队;拓展新能源接入、智能变电站、能源管理系统与智能电表等领域的海外市场及工程总包业务,鼓励金融机构增加出口信贷资金投放,支持企业承揽海外承包工程,带动设备出口。 这几点踏实的进行了,就会夺取智能电网产业的全球制高点。