堅強智慧型電網總報告

2021-09-11 04:06:17 字數 4661 閱讀 8660

自主創新、國際領先

綜合研究報告

(初稿)

「堅強智慧型電網體系研究」技術綜合組

2023年4月28日

電網是經濟社會發展的重要基礎設施,實現電網的安全穩定執行、提供高效優質清潔的電力**是全面建設小康社會和構建社會主義和諧社會的重要保障。進入二十一世紀以來,國內外電力企業、研究機構和學者逐步形成「智慧型電網」的未來電網發展理念,並著手開展一系列研究與實踐工作。

作為全球最大的公用事業企業,國家電網公司以高度的社會責任感,積極推動電網技術的創新與發展,推動能源開發和利用方式的變革。在對我國能源資源格局、負荷分布特點以及未來發展趨勢等開展了大量研究分析的基礎上,結合世界電網發展新趨勢以及我國電網發展改革的實際,立足於服務發電企業、服務使用者、服務社會的基本理念,提出了規劃建設以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,利用先進的通訊、資訊和控制技術,構建以資訊化、自動化、數位化、互動化為特徵的國際領先、自主創新、中國特色的堅強智慧型電網的戰略發展目標,形成了「乙個目標、兩條主線、三個階段、四個體系、五項內涵、六個應用環節」的堅強智慧型電網發展戰略構架,確定了分階段建設目標和重點任務,擬定了堅強智慧型電網技術發展路線,並對堅強智慧型電網建設目標實現後在節能、環保、社會服務以及帶動經濟社會發展等方面的社會經濟效益進行了初步分析評估。

電網是經濟社會發展的基礎設施和重要的公用事業,是現代化建設的基本保障,關係國家能源安全和國計民生。建設堅強智慧型電網,充分發揮電網在資源優化配置、全面服務國民經濟發展中的作用,對我國經濟社會全面、協調、可持續發展具有十分重要的現實意義。一是滿足經濟社會快速發展需要。

預計到2023年,中國全社會用電需求及相應的發電裝機總規模均將達到現有水平的2倍以上,需要電網加快發展,滿足經濟社會快速發展的用電需要。二是優化能源布局與結構。我國能源資源分布與生產力布局極不平衡,以煤為主的消費格局將在一定時期內長期存在。

建設堅強智慧型電網,有利於促進大型能源基地集約化開發及低損耗輸送,推動風電、光伏發電等可再生能源和低碳化能源發展。三是服務資源節約型、環境友好型社會建設。推動可再生能源和使用者側新型電能利用模式的發展,提高清潔的電能在終端能源消費中的比重,降低一次能源消耗,減少粉塵、二氧化硫等汙染物排放。

四是提高供電安全可靠性和服務水平。高新技術產業發展和人民生活水平提高,需要電網依靠技術進步和管理提公升,進一步提高供電安全可靠性、電能質量和使用者服務水平,更好地服務經濟社會發展。五是實現更好的社會經濟效益。

優化機組執行方式,提高能源利用效率,創新供電業務模式,提供更加完善的使用者增值服務。

目前,美國、歐洲等國家電網正在結合各國經濟社會發展特點,積極開展智慧型電網研究和實踐工作。在電網發展基礎方面,各國電力需求趨於飽和,電網經過多年的快速發展,架構趨於穩定、成熟,具備較為充裕的輸配電**能力。在研究驅動力方面,美國主要是對陳舊老化的電力設施進行徹底地更新改造,歐洲國家主要是促進並滿足風能、太陽能和生物質能等可再生能源快速發展的需要。

在功能目標方面,是利用先進的資訊化、數位化技術提公升電力工業技術裝備水平,提高資源利用效率,積極應對環境挑戰,提高供電可靠性和電能質量,完善社會使用者的增值服務。在國家戰略方面,智慧型電網已成為國家經濟和能源政策的重要組成部分,積極應對國際金融危機,加大基礎產業投資,拉動國內需求,推動勞動就業。在研究重點方面,主要關注與使用者的雙向互動、關注可再生能源和分布式電源發展與管理、注重商業模式和技術手段創新,關注配電和使用者環節的研究實踐。

近年來,我國已深入開展了現代化電網建設執行管理相關的研究和實踐工作,部分專案已進入試點階段,大量科研成果已轉化並廣泛應用到實際工程中,部分智慧型電網技術和裝備已處於國際領先水平,為建設堅強智慧型電網提供了技術支撐和裝置保障。

一是在特高壓輸變電核心技術和裝置國產化上取得重大突破,為堅強智慧型電網發展提供了重要的技術支撐。全面掌握了特高壓輸變電核心技術,成功研製了代表世界最高水平的全套特高壓交流裝置,形成了目前世界上實驗能力最強、技術水平最高的特高壓試驗研究體系,建立了全套的特高壓工程設計、施工和執行維護技術規範體系。二是大電網安全執行控制能力、繼電保護技術和裝備水平已居於國際領先地位。

廣域測量控制系統的功能和應用達到領先水平,向量測量裝置(pmu)在世界上投運數量最多,國產化效能、精度、處理能力均優於國外產品;中國自主研發的能量管理系統(ems)在省級以上排程機構得到了廣泛的應用並達到國際先進水平,自動電壓控制、繼電保護和安穩控制裝置等方面具有明顯技術優勢。三是依託先進可靠的電力通訊網路建成高效整合的統一資訊系統平台,為堅強智慧型電網發展提供了可靠的資訊支撐。建成「三縱四橫」的電力通訊主幹網路,形成了以光纖通訊為主,微波、載波等多種通訊方式並存的通訊網路格局;以「sg186」工程為代表的國家電網資訊系統整合開發整合工作已取得階段性成果,erp系統已完成建設試點並開始大規模推廣。

四是使用者側自動抄表量測、定製電力、使用者雙向互動服務逐步開展,為堅強智慧型電網發展積累了豐富的實踐經驗。從上世紀90年代開始,中國逐步開展負荷管理、集中抄表等用電資訊採集系統試點建設,研究制定統一功能規範。五是在大規模可再生能源的集中並網及儲能領域取得重要研究成果,為堅強智慧型電網發展提供了大量的技術儲備。

深入開展了光伏發電監控及並網控制等關鍵技術研究;建立風電接入電網**分析平台,制訂了風電場接入電力系統技術規定等相關標準,建立了國內唯一具有專業資質的風電檢測機構;對電化學儲能等前沿課題開展基礎性研究。六是我國堅強智慧型電網試點工作已逐步開展。2023年在華東電網啟動了高階排程中心、統一資訊平台等試點建設工作。

2023年在華北、上海電網啟動了數字電表等使用者側智慧型電網試點建設工作。

我國堅強智慧型電網發展的總體目標是:以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,利用先進的通訊、資訊和控制等技術,構建以資訊化、數位化、自動化、互動化為特徵的自主創新、國際領先的堅強智慧型電網。

堅強智慧型電網能夠友好相容各類電源和使用者接入與退出,最大限度地提高電網的資源優化配置能力,提公升電網的服務能力,保證安全、可靠、清潔、高效、經濟的電力**;推動電力行業及其它產業的技術公升級,滿足我國經濟社會全面、協調、可持續發展要求。

堅強智慧型電網的基本特徵是技術上體現資訊化、數位化、自動化、互動化,管理上體現集團化、集約化、精益化、標準化。

資訊化、數位化、自動化、互動化是堅強智慧型電網的基本技術特徵。資訊化是堅強智慧型電網的基本途徑,體現為對實時和非實時資訊的高度整合和挖掘利用能力;數位化是堅強智慧型電網的實現基礎,以數位化形式清晰表述電網物件、結構、特性及狀態,才能實現各類資訊的精確高效採集與傳輸;自動化是堅強智慧型電網發展水平的直觀體現,依靠高效的資訊採集傳輸和整合應用,實現電網自動執行控制與管理水平提公升;互動化是堅強智慧型電網的內在要求,通過資訊的實時溝通及分析,實現電力系統各個環節的良性互動與高效協調,提公升使用者體驗,促進電能的安全、高效、環保應用。

堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動是堅強智慧型電網的基本內涵。堅強可靠是指擁有堅強的網架和強大的電力輸送能力,可提供安全可靠的電力**,是中國堅強智慧型電網發展的物質基礎;經濟高效是指提高電網執行和輸送效率,降低運營成本,促進能源資源的高效利用,是對中國堅強智慧型電網發展的基本要求;清潔環保是指促進可再生能源發展與利用,減少化石能源消耗,提高清潔電能在終端能源消費中的比重,降低能耗並減少排放,是經濟社會對中國堅強智慧型電網的基本訴求;透明開放是指為電力市場化建設提供透明、開放的實施平台,提供高品質的附加增值服務,是中國堅強智慧型電網的發展理念;友好互動是指靈活調整電網執行方式,友好相容各類電源和使用者接入與退出,激勵電源和使用者主動參與電網調節,是中國堅強智慧型電網的主要執行特徵。

電網基礎體系、技術支撐體系、智慧型應用體系、標準規範體系是堅強智慧型電網的四大體系。電網基礎體系是電網系統的物質載體,是實現「堅強」的重要基礎。技術支撐體系是指先進的通訊、資訊、控制等應用技術,是實現「智慧型」的基礎。

智慧型應用體系是保障電網安全、經濟、高效執行,最大效率利用能源和社會資源,提供使用者增值服務的具體體現。標準規範體系是指技術、管理方面的標準、規範,以及試驗、認證、評估體系,是建設堅強智慧型電網的制度保障。

堅強智慧型電網分為三個發展階段,按照「統一規劃、分步實施、試點先行、整體推進」的原則建設實施

2009~2023年為第一階段,即研究試點階段。完成堅強智慧型電網的整體規劃,形成頂層設計;加強各級電網建設,開展關鍵性、基礎性、共用性技術研究,進行技術和應用試點。到2023年,堅強智慧型電網關鍵技術試點工作全面開展。

建設「三華」同步電網,「兩縱兩橫」特高壓網路架構基本形成;電網具備接納國家規劃發展的可再生能源發電規模;完成智慧型變電站建設及改造試點工程;建成智慧型排程技術支援系統整體試點;全面開展智慧型使用者服務關鍵技術研究,研發智慧型用電裝置,完成智慧型配電網示範性工程建設;完成「sg186工程」。

2012~2023年為第二階段,即全面建設階段。形成堅強智慧型電網建設標準,規範建設要求;跟蹤發展需要、技術進步並進行建設評估,滾動修訂發展規劃,堅強智慧型電網建設全面鋪開。到2023年,基本建成堅強智慧型電網,關鍵技術和裝備達到國際領先水平。

基本建成以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的國家電網;具備接納和優化配置大型火電、水電、核電和可再生能源基地電力的能力;在電網部分重要區域內開展樞紐變電站智慧型化建設和改造;初步建成智慧型排程中心,智慧型排程技術支援系統達到國際領先水平;雙向互動服務在大中城市得到推廣,在有條件的地方開展分布式能源試點;基本建成sg-erp系統。

2016~2023年為第三階段,即完善提公升階段。在全面建設的基礎上,評估建設績效,結合應用需求和技術發展,進一步完善和提公升中國堅強智慧型電網的綜合水平,引領國際智慧型電網的技術發展。到2023年,全面建成堅強智慧型電網,技術和裝備全面達到國際領先水平。

建設以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的更加堅強的國家電網;發電及需求之間實現實時互動反饋;超過50%的關鍵變電站實現全站裝置的智慧型化;建成安全防禦、執行優化、高效管理三位一體的智慧型排程體系;智慧型化用電裝置得到廣泛應用,雙向互動服務全面推廣;分布式能源系統以及具備發電能力和用電功能的各種終端用電裝置實現「即接即用」;全面建成sg-erp系統,資訊化達到國際領先水平。

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