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深度分析:智能电网时代的电力信息化

2014-07-30  来源:大云网  作者:

智能电网下,无论是从电能流的方向还是从企业业务链递进方向,每个环节都伴随有大量数据生成、被采集、处理,供分析应用,并最终以不同的形态展示在用户面前。信息化的理念和技术将在这些环节实现智能化目标的过程中充分发挥作用。

2009年5月,国家电网公司宣布正式对外界公布了“坚强智能电网”计划。智能电网计划的启动将带动电网生产运行、经营管理、客户服务以及社会能源利用模式的重大变革。信息化作为智能电网的重要特征,其发展趋势、建设方向将成为电网企业以及IT业界共同关注的问题。

一、智能电网的构成

目前,全球对智能电网尚未形成一个统一的概念,各国在智能电网的建设内容方面也各具特色。根据现阶段智能电网的建设特征和目标分析来看,智能电网的建设主要由以下几个部分构成:

1、灵活的分布式电源

智能电网的优势之一是兼容性,即支持大电源的集中式接入,又能够接入更多分布式的清洁能源,如光伏发电、风电、水电等。分布式电源的并网运行对配电网的潮流控制提出了新的要求,智能电网将提供新的保护方案、电压控制技术和仪表来满足双向潮流的需要。集中和分布式能源的同时接入将提高电力系统的可靠性和效率,提供对电网峰荷电力的支持;同时,当大电网遭到严重破坏时,这些分布式电源可自行形成孤岛或微网向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户提供应急供电。

2、坚强的骨干网架

国家电网公司提出全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网是符合中国国情的智能电网建设目标。通过一个统一的、共同的平台对电网进行全面的协调、规划和运行,以大型能源基地为依托,建设由1000 千伏交流和±800 千伏、±1000 千伏直流构成的特高压电网,形成电力“高速公路”,促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发,在全国范围内实现资源优化配置。同时,通过高级调度中心建设、大电网运行控制技术和灵活输电等智能电网技术和装备研发,来保障在长距离、大负荷输电的情况下电网的稳定性。

3、高级的配电自动化

与输电网相比,配电网的灵活性、自动化分析和控制水平还不足。高级配电自动化建设将成为智能电网的重要构成部分。高级的配电自动化将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互,实现对负荷的管理以及电价实时定价。配网自动化通过与智能电网的其他组成部分的协同运行,既可改善系统监视、无功与电压管理、降低线损,提高资产使用率,也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。

4、可通信的电力设备

在目前的电网设备中,除了部分的二次设备可以实现远程操作外,大部分的电力设备之间的信息传输基本上是单向方式,而未来智能电网将会形成一种新的通信和交互机制,实现电网设备间的信息交互,以此为依托可以大幅度提高电网的智能性。利用智能电网的互动性,能够实现双向的传输数据,实行动态的浮动电价制度,可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控,遇到电力供应的高峰期之时,能够在不同区域间进行及时调度,平衡电力供应缺口,从而达到对整个电力系统运行的优化管理,提高电网运行的稳定性和可靠性。

5、实时的电网监测与控制

完善的智能电网需要建立涵盖从发电、输电网到配网的电网实时监控系统,能够通过传感器实现实时地(秒到毫秒级延迟)全面查看电网状态,监控电网运行,通过建立电力传感器系统和更新电力体系的自动控制系统,电网性能信息能够通过被集成的SCADA 系统,提供自动、接近实时的电网电力控制能力,解决预测、检测和修复电力系统的安全运营问题。从而可以通过完善的智能电网监控和调度,实现尽早地发现故障,采取正确的措施来快速隔离问题,避免代价高昂的断电现象,保障电网安全和用电可靠性,实现电网自愈功能。管理系统效率日趋复杂,这也需要集成分散的决策机制,即将智能集成入电网,从而实现电网管理的优化,大幅度减少断电现象。

6、互动的终端解决方案

智能电网区别于传统电网的另外一个特点是“互动”,与最终端的电力消费者能够双向互动,获得最优化的供用电方案将会极大地改变现有的用电行为,提升客户满意度。与用户进行互动的最基本要求是,电网企业能够实时采集和跟踪客户端的用电信息,进行负荷的控制,分析并采取最经济、稳定的供电方案;同时终端设备能够将实时电价、电量等信息传导给用户。因此,在智能电网的建设中,智能计量装置的应用将成为实现供用电双方互动的基础设备。通过智能计量装置,供电企业能够实时采集客户信息,与智能计量装置集成的管理软件能够获取这些数据进行分析,掌握负荷信息,对配电做出调解;根据用电信息,供电企业可以计算实时电价、预测电价走势,并通过用户终端智能家电来调节电器用电方案。

二、信息化的定位

智能电网建设将开启电网的一次重大革新,而信息化则是这次革新中不可或缺的重要内容和变革手段,信息化与电力工业的深度融合也将随着智能电网的建设体现得更加充分。

国家电网公司在对智能电网概念的界定中提到,“智能电网将是具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网”,信息化作为“四化”突破口的重要性凸显。电网企业信息化建设起步较早,在生产调度自动化的基础上,各专业应用逐渐发展起来,形成了由信息网络、基础软硬件、应用系统、数据资源、集成平台、信息安全、IT管理与服务等方面组成的信息化体系。目前,电网企业信息化已经进入了建设与应用并行推进的阶段。在基础设施方面,光纤主干通信网络铺设完成,为设备间实现基于数字通信的交互提供了信息通道。在人才培养方面,电网企业的调度中心、信息主管部门通过多年的调度自动化、管理信息化的建设培养了一大批熟悉电力生产业务和IT技术的人才队伍。当前的电力企业信息化应用正在从专业化应用向企业信息一体化应用方向转变,在这个过程中,电网业务数字化的程度已经有大幅度的提高。当前电网信息化建设历程是智能电网建设的必经之路,电网企业信息化的成果给未来智能电网的建设奠定了良好的基础。

关键词:智能电网 电力信息化 互动 创新 应用