智能电网产业（共12篇）
智能电网产业 篇1
摘要：在我国社会主义现代化建设工作的逐步落实下, 我国的各行各业对于电力的需求也愈来愈大了, 尤其是工业产业:工业产业的生产效率往往直接取决于机电设备的运行效率, 而电力的稳定性则直接主导着机电设备的运行效率。基于我国国情, 我国是一个工业大国, 如何使电力的稳定性得到更大的保障, 已经成为了我国发展国民经济, 巩固国家地位的一个重要问题。电网的智能化趋势, 则是我国解决这一问题的根本性工作。但由于智能电网的引入在我国仍处于初级阶段, 整个网络系统中仍然存在着一定的问题, 尤其在电表上, 与之配套的智能电表的应用仍然没有得到落实。本文将从我国国情出发, 对智能电表在智能电网中的应用作进一步的探讨, 并提出相关的产业发展建议。
关键词：智能电网,智能电表,产业发展
一、智能电网及智能电表在我国的应用现状
随着智能电网的引入, 我国的电力供需压力得到了充分的缓解, 尤其是对于工业产业来说, 电力供需压力的缓解已经成为了工业产业经济的最主要保障:随着我国社会主义现代化建设工作的不断落实, 各行各业对电力的需求的愈来愈高直接导致了我国电网的供电压力的加大, 且在整个电网结构的日趋大型化、复杂化的形势底下, 整个电网在运行的过程中任何一个设备一旦发生故障, 则会严重滞碍了整个电网的运行, 甚至使得电网瘫痪, 进而影响到我国国民经济的发展, 甚至造成地方性的供需矛盾发生, 尤其对于一直依靠机电设备来保证生产效率的工业产业来说, 电网系统结构的复杂化、大型化固然给工业产业带来了更大的发展空间, 但由于其生产效率直接取决于机电设备的运行效率, 电网一旦受到滞碍, 工业企业的经济效益则会直接受损, 这就从根本上奠定了智能电网引入的重要性。
智能电网的引入, 可以有效提高供电的效率, 且在发生故障时能够及时有效地对故障点进行自我修复, 即使故障漏洞较大, 也只需少量的技术人员进行相关的配合, 且能够省却故障点排查的工作, 充分实现电网维护管理成本及时间的最小化。同时, 智能电网还能够与现今流行的智能家电相互配合, 起到相互制约、相互联合的作用, 在相互配合从根本上凸显电网的智能化及系统化, 实现对智能家电用电的全方位控制, 响应国际节能减排的号召, 缩减家电用户的用电成本及能源耗费。此外, 智能电网与传统电网的根本性区别就在于智能电网还实现了电网的信息化建设, 这给电网用户带来了更大的方便, 电网用户可以通过智能电网及时获取更具时效的信息, 避免因为消息传达的不到位而造成的用电矛盾。然而, 由于各方面的原因, 与之配套的智能电表在我国的应用则未能得到全方位的落实, 这就使得我国的智能电网的实效得不到有效保障:智能电表的应用是将电表联合智能电网, 加快我国智能电网建设工作的一项重要工作。但由于我国现今的整个智能电表的引入仍然处于初级阶段, 国人对于电表的认识仍然仅仅停留在对传统电表的认识层面上, 这就意味着我国智能电表的用户对智能电表的认识仍然不满足于我国智能电网时代的需求, 从源头上限制了我国智能电表的应用效力, 使其应用的效力得不到稳定的保障。这是基于我国国情所造成的一系列问题, 也是我国智能电网全方位落实过程中的一大难点。
二、智能电网对智能电表的要求
(一) 功能需要满足电网信息化建设的需求
智能电表与传统电表的最主要区别, 就是智能电表具备了传统电表所没有的功能:在智能电网的信息化建设要求下, 智能电表的应用作为智能电网建设工作中最主要的一个部分, 也必须与智能电网形成一个信息网络, 决不能够仅仅停留在电价计量的层面上。随着我国智能电网覆盖面的不断扩散, 我国智能电表的组成结构也逐渐复杂起来, 在建设信息网络系统的过程中, 技术人员必须首先对信息的各个传输要点进行全方位的分析, 在确定信息传输要点后, 则应分别采取具有针对性的措施将这些信息传输有点进行联合, 构成一个与智能电网信息网络系统相匹配且完整的信息网络结构, 通过各项信息传输设备将结构联合起来, 充分凸显电表信息的时效性。
(二) 必须有一个完整的产业链
智能电表产业是一项极具专业性和系统性的产业, 且其产品 (即电表) 的耐用性需求较高, 应用时长也较长, 这就充分奠定了智能电表产业必须有一个强大的全过程服务团队了, 这不仅仅是智能电表自身发展的需求, 也是智能电网实现全方位覆盖的一个要求。其全过程服务的内容主要指从智能电表的设计到智能电表的安装的各个阶段的各项工作, 这就需要智能电表产业必须建立起一个完整的产业链体系了。需要注意的是, 在建立这一体系的过程中, 必须首先对智能电表从设计到安装的各个阶段的各项工作进行明确和职责划分, 避免因为职责的不明确而使的整个产业链产生漏洞, 影响整个产业链的发展。
(三) 智能化需求侧管理
智能电表采集更多的电网实时运行数据 (电压、电流与功率等) , 对用电设备的状态、能耗进行智能监测与控制, 从而掌握更加详细的用户负荷情况, 自动编制与优化有序用电方案.自动实施, 过程跟踪, 自动监测与效果评估, 达到需求侧智能化管理。
(四) 促进智能用电新技术发展
智能电表的广泛应用, 使得供电企业由人工抄表向自动抄表转型, 同时获取更多的用电数据。经过分析与处理, 以智能电表为网关通过双向实时通信将实时电价信息、缴费信息与用电信息等通知给用户, 优化客户服务并促使用户合理利用电能, 参与负荷调节。
三、智能电能表的发展趋势建议
目前, 在澳洲、美国、北欧、荷兰、法电EDF、南非ESKOM等国家及地区电力公司, 智能电能表的相关标准继发布或正在制定过程中, 各电力公司对智能电能表的标准定义虽不尽相同, 但共同之处在于:
1、智能电能表作为通信网关及数据网关;2、除美洲外, 基本采用DLMS/COSEM协议实现不同厂家之间的互联互通;3、电力公司可以通过智能电能表达到远程控制管理的目的;4、通过智能电能表结合HID可协助客户方便的自行进行能源管理;5、越靠后发布的标准, 其信息及功能要求越全面。
而随着信息整合技术的发展, 节能环保在全球重要性的纵深, 智能电能表在将来将朝着以下方向进行发展:
1、深化需求侧重管理方面的应用;2、与家庭智能家居联网及信息整合;3、节能环保。
四、结语
智能电能表是一种绿色表计, 因为它有需求响应的功能, 因此根据表计的反馈信息, 用户可节省能源, 提高能源效率, 对未来节能减排、电网的可持续发展都有重要的意义。
参考文献
[1]李豫温, 规范计量装置的选择和使用是降低农村配电网不明损耗的有效措施[J], 电力技术经济, 2006 (02)
[2]臧勇, 电力营销自动化:供电企业自动化系统的重要部分[J], 电力技术经济, 2003 (03)
智能电网产业 篇2
一、“大规模集成电路”专项工程
（一）集成电路设计
1．超级计算机、服务器CPU等高端通用芯片； 2．数字电视关键芯片； 3．平板显示及LED驱动芯片； 4．面向智能移动终端应用的SoC芯片； 5．移动通信芯片； 6．高压IGBT芯片； 7．金融IC卡芯片； 8．信息安全关键芯片。
（二）集成电路制造
1．45nm及以下先进工艺的基础工艺、标准成套工艺、产品工艺；
2．汽车电子工艺； 3．MEMS工艺；
4．高压IGBT工艺；
5．面向移动通信等领域的射频工艺； 6．面向产品工艺的DFM及建库技术。
（三）集成电路装备 1．先进刻蚀和薄膜设备； 2．高端光刻机； 3．镀铜设备； 4．无应力抛光设备； 5．12英寸晶圆清洗设备；
6．高精度聚焦离子束光学检测设备。
（四）集成电路材料
1．大尺寸抛光片、外延片、SOI片； 2．新型化合物半导体材料；
3．集成电路用高性能铜及铜合金材料； 4．超净高纯电子化学品； 5．特种气体；
6．高纯金属及其高性能靶材。
（五）公共服务平台
1．共性（特色）工艺技术开发； 2．关键SIP核/库建设； 3．先进集成电路测试技术。
二、“新型显示”专项工程
（一）LED领域
1．高功率、高性能LED外延、芯片制造和高端封装、模组及测试技术开发及产业化
2．灯具光效110流明/瓦及以上功能性照明系统、高密度显示系统的产业化
3．蓝宝石图形衬底、硅衬底技术等新型半导体衬底技术开发及产业化
4．半导体照明驱动及控制芯片
（二）TFT-LCD领域
1．新型TFT-LCD显示技术开发及产业化
2．LTPS-TFT、氧化物TFT、有机TFT（OTFT）等新型 3 TFT基板技术及产业化
3．TFT-LCD显示驱动IC、彩色滤光膜、玻璃基板等核心配套产品产业化
（三）OLED领域
1．AM-OLED驱动、蒸镀、封装等核心工艺关键技术开发及产业化
2．AM-OLED配套材料、专用芯片、装备及相关产品产业化
（四）激光显示领域
1．激光光源、激光器、光机、显示芯片、菲涅尔屏、超短焦光学系统、自由曲面镜等激光显示关键模组及系统产业化
2．激光显示微型投影模块、产品及超大尺寸激光显示产品产业化
3．激光电视用高功率激光光源开发、照明光路设计、投影光路设计以及相关产品及系统产业化
（五）３D立体显示等其他新兴显示领域 1．３D立体显示等新一代显示关键技术开发及产业化 2．新型触控面板等关键技术开发及产业化 3．其他新型显示核心配套产品产业化
（六）综合示范应用
具有产业带动效应，具有一定产业影响力，拥有一定知识产权，产品技术水平领先的新型显示产品在各领域的示范应用。
（七）公共服务平台
面向新型显示产业共性技术研发、试验、测试认证、专利、标准、产业政策研究等综合服务及支持。
三、“下一代网络（互联网、通信网、广电网）”专项工程
（一）无线网络
1．面向TD-LTE的系统设备、多模融合终端、芯片、测试仪器、网络优化系统，集中化基站（C-RAN）、小型化基站及家庭基站；
2．2G、3G、LTE与WiFi融合终端，面向公众及行业市场的WiFi产品，网络资源智能管控设备及解决方案；
3．面向交通运输、航运物流、智能电网、高清视频等市场的宽带无线网络设备及系统。
4．矢量网络分析仪、信号分析仪等系列化测试仪器，无线网络规划、建设和优化工具，端到端无线网络业务质量评测及分析系统。
（二）有线网络
1．10G比特以上GPON和EPON，PON核心芯片和光电器件，智能ODN设备、DPoE和EPoC等PON技术与有线电视接入技术融合的产品；
2．高速大容量的WDM设备（40G比特以上），光传送OTN设备、分组传送PTN设备及IP-RAN设备（T比特以上）；
3．100G以上高速大容量路由器、T比特以上高密度大容量交换机，路由和交换设备核心转发芯片，防火墙、安全网关、内容过滤等网络安全类产品；
4．面向运营商、金融、媒体、交通运输、能源、医疗、教育等领域的服务器、存储器、一体机。
（三）智能终端
1．集成移动支付、定位等功能，及OLED、3D等新型显示技术的智能终端；基于自主知识产权通信制式、核心芯片或操作系统的智能终端；智能终端应用处理器、射频及功率放大器、电源管理、传感、RFID、NFC、WiFi；
2．面向金融、移动支付、移动医疗、移动教育、新媒体、交通物流、城市安全终端等领域的智能终端；
3．集成场景感知、多模的人机交互系统，基于用户行为分析的智能推荐引擎，新型显示技术的智能电视终端；高性能处理芯片、高效率信源编解码芯片、信道传输芯片等智能电视核心芯片的研发与产业化；可管可控的智能电视嵌入式操作系统TVOS、超高清电视系统、实现跨平台和跨产品形态智能共享的互动系统；
4．新型信息终端、桥接设备、多业务网关、智能感知与控制设备，综合无线、光纤及有线电视网技术的智能家庭网关；多屏融合、互联互通、智能控制的家庭娱乐、家庭教 育、家庭健康、家庭安防、智能家居等业务系统。
（四）信息服务
1．数字互动娱乐、网络视听、数字出版、生活资讯等领域的消费型信息服务，创新商业模式；
2．工业软件、嵌入式系统、高端信息咨询加速传统产业转型升级的软件；金融、贸易、航运信息服务等行业软件和专业信息资讯交互平台；
3．以云计算、物联网信息服务、移动互联网、车联网与车载信息服务等为代表的示范应用、关键技术研发和商业模式创新。
（五）综合应用示范
具有明显产业带动效应，优先应用自主知识产权信息通信网络和智能终端产品，具备上海特色和符合城市定位的区域、行业综合应用示范。
（六）公共服务平台
面向无线网络、有线网络、智能终端、软件及平台、信息服务业领域的共性技术研究、标准、知识产权、测试认证、技术转移与成果转化、产业政策研究、人才培养等综合信息服务。
四、“物联网”专项工程
（一）先进感知技术和产品
1．面向大众市场的低功耗、小型化、低成本的MEMS芯片和制造工艺，触动反馈技术；
2．面向行业市场的新型智能传感器、计量芯片和仪表以及物联网重点应用领域终端感知设备；
3．高清视频采集和处理芯片、智能监视设备； 4．蜂窝移动定位、短距离通信近场定位等定位产品和系统；
5．超高频和微波RFID芯片、标签、读写器和中间件。
（二）核心控制芯片和设备
1．MCU、DSP、协议芯片、微电源管理芯片、接口控制芯片和一体化芯片在内的系列化芯片产品；
2．物联网重点应用领域智能控制设备。
（三）物联网通信技术和产品
1．WLAN、Zigbee、NFC、蓝牙、60GHz等应用于物联网的短距离无线通信芯片和模块；
2．面向物联网应用的节点及网关芯片、模块和设备。
（四）系统平台和应用软件
物联网应用中间件，嵌入式系统，工业物联网系统平台、地理信息系统等物联网基础平台，图像视频智能分析、海量数据存储与处理、异构数据集成、数据挖掘、模糊识别等关键技术和系统。
（五）信息安全技术和产品
基于自主算法的物联网信息安全技术、标准和产品。
（六）应用示范工程及关键技术研发和产业化 支持具有行业引领和产业带动效应的规模化物联网应用示范工程，重点支持国家物联网“十二五”规划和上海市智慧城市建设重点领域的物联网应用，优先支持应用自主技术和产品的示范工程，支持共性技术和行业应用标准的制订。
（七）公共服务平台 1．支持物联网信息感知、传输、处理和信息安全等方面的共性技术和标准研究；
2．物联网产品和系统级检测的关键技术、设备和标准研究，并提供相关服务；
3．物联网专利、技术、解决方案等综合信息服务。
五、“云计算”专项工程
（一）云计算关键技术研发
1．基于云计算构架的CPU芯片、存储设备、智能终端的研发及产业化；
2．服务器虚拟化、桌面虚拟化、应用虚拟化技术研发及产业化；
3．支持动态资源调度的云计算资源管理平台； 4．具有高可靠集群、海量数据处理和安全审计的云计算数据库；
5．大型数据中心管理平台和资源监控技术的研发及产业化。
（二）云计算服务平台及应用示范
1．具有通用开发接口，面向互联网提供虚拟化计算、存储、网络资源的基础资源服务（IaaS）平台；
2．面向市民、企业和政务协同的城市云计算综合服务平台；
3．面向金融、物流、贸易等领域的云计算服务平台； 4．基于面向消费者（to C）商业模式的社交应用、互动分享、电子商务等云计算服务平台；
5．基于面向企业用户(to B)商业模式的财务管理、客户关系管理（CRM）、企业资源计划（ERP）、市场营销、数据挖掘等云计算服务平台；
6．面向智慧社区的云计算服务平台示范应用； 7．基于政务外网的电子政务云计算基础资源服务平台； 8．大型企业集团基于云计算架构的信息化改造。
（三）云计算公共服务平台
1．云计算测试和验证公共服务平台； 2．云计算安全和标准体系建设； 3．云计算相关基地和园区公共服务平台。
六、“智能制造装备”专项工程
（一）智能基础制造装备
1．四轴SCARA型和六轴垂直型工业机器人，弧焊和点焊机器人系统、搬运码垛机器人、拾拣机器人、包装机器人、装配机器人、喷涂机器人等；
2．伺服驱动器、伺服电机、控制器、减速器、机器人网络控制系统、专用电缆、精密轴承等；
3．排爆机器人、助老助残机器人、医用机器人、仿人型机械臂、家居监控机器人、教育机器人等；
4．五轴联动数控机床、大型柔性数控加工中心、高精度及高可靠性数控磨床，以及数控系统、伺服驱动系统、主轴、刀具等关键部件或系统；
5．为提升航天、航空、海洋工程、汽车等行业制造水平，以及为战略性新兴产业提供支撑的专用制造装备；
6．工业机器人、数控机床、专用加工装备领域系统集 13 成、技术服务项目。
（二）重大智能成套装备
1．针对钢铁、汽车、机械、船舶、石化、医药、电子、食品等领域生产过程数字化、柔性化、智能化的需要，通过集成创新，开发的标志性自动化生产线；
2．机械加工、焊接、铸造、包装、装配等若干领域，开展数字化车间系统集成和示范应用项目；
3．集装箱码头自动化系统、自动导航小车（AGV）、自动化跨运车、智能化堆场系统、自动化轨道吊、智能化散货装卸系统等具有网络智能监控、动态优化、高效敏捷的智能制造物流设备；
4．集成开发具有特种参数在线检测、自适应控制、高精度运动控制等功能的金属冶炼、短流程连铸连轧、精整等成套装备；
5．智能化单锭驱动细纱机、集体落纱超长细纱机、高速精梳机、高速剑杆织机等高性能纺纱和织造设备；纤维预成型骨架材料织造装备，管状、立体、异型结构织物的复合 织造装备等产业用预成型织造装备等；
6．高速单幅单倍径卷筒纸胶印机、卫星式八色软包装柔性版印刷机、喷墨数字印刷机、高速轮转印刷机等；
7．11米级大直径复合盾构、15米级超大直径泥水平衡盾构和复合盾构、形成泥水、土压、复合、硬岩盾构系列化，智能化重型履带式起重机、智能装载机、挖掘机等。
（三）核心智能测控装置与部件
1．流程制造大型控制系统、大型现场总线分散型控制系统（FCS）、大规模联合网络控制系统、面向装备的嵌入式控制系统、功能安全监控系统，实现工程应用和产业化；
2．智能化温度、压力、流量、物位、热量、工业在线分析仪表、智能变频电动执行机构、智能阀门定位器和高可靠执行器，实现工程应用和批量产业化；
3．在线质谱/激光气体/紫外光谱/紫外荧光/近红外光谱分析系统、板材加工智能板形仪、高速自动化超声无损探伤检测仪、特种环境下蠕变疲劳性能检测设备等产品，实现工程应用和批量产业化； 4．高性能高精度压力传感器、位移传感器、液位传感器、视觉传感器、光纤传感器、环境与安全检测用传感器、石油勘探加速度传感器等，微型化、智能化、低功耗传感器等，高性能的智能控制器、通用及专用变频器、高端可编程控制系统（PLC）等，实现工程应用和批量产业化；
5．高速精密重载轴承，高速精密齿轮传动装置，高速精密链传动装置，高精度高可靠性制动装置，谐波减速器，大型电液动力换挡变速器，高速、高刚度、大功率电主轴，直线电机，实现工程应用和产业化；
6．高性能变频调速装置、数位伺服控制系统、网络分布式伺服系统等产品，提升重点领域电气传动和执行的自动化水平，实现应用和批量产业化；
7．高压大流量液压元件和液压系统、高转速大功率液力偶合器调速装置、智能润滑系统、智能化阀岛、智能定位气动执行系统、高性能密封装置，实现工程应用和批量产业化；
8．与重大智能装备配套的高端阀门、泵、压缩机等，汽车、电子信息制造所需精密高档模具，实现工程应用和批量产业化。
（四）其他
1．重点领域试验、测试、检测、认证等服务平台； 2．应用于智能装备领域的工业软件、远程传输、在线检测、工业设计等技术研发及应用。
七、“民用航空”专项工程
（一）干支线飞机制造
机头及其部件、机身及其部件、机翼及其部件、尾翼及其部件、其他部件等。
（二）航空发动机制造
风扇增压级及其部件、压气机及其部件、燃烧室及其部件、涡轮及其部件、短舱及其部件、附件传动装置及其部件、控制系统及其部件、燃滑油系统及其部件、起动和点火系统及其部件、其他部件等。
（三）机载设备制造
辅助动力装置（APU）及其部件、航空电子系统及其组件、航空机电设备及其部件、起落架系统及其部件、机内设施及其部件等。
（四）通用飞机制造
机体及其部件、动力系统及其部件、机载设备及其部件、机内设施及其部件、其他部附件等。
（五）航空标准件制造
电线/电缆、轴承、管路连接件、电器连接件、热缩管、紧固件/卡箍、密封圈等。
（六）航空材料制造
特种金属材料和非金属材料。
（七）航空生产性服务业
试验验证、检验检测、客服支援、航空维修、飞机改装、航空租赁、航材物流等。
八、“卫星导航”专项工程
（一）兼容型北斗多模位置服务基础设施
1．位置信息综合服务平台； 2．高精度增强网； 3．室内外无缝网络；
4．位置服务基础数据采集及发布网； 5．产品检测认证平台。
（二）应用及解决方案
1．室内外一体化融合定位和三维无缝GIS技术及解决方案；
2．海量用户位置服务系统技术和集成应用； 3．位置信息服务安全性技术及解决方案开发。
（三）兼容型北斗多模导航定位终端关键组件及终端产品
1．多模兼容接收机核心芯片和模块、微型智能天线； 2．多模导航型应用终端与智能位置服务终端； 3．高精度测量型终端与高精度位移监测应用； 4．低成本组合导航终端； 5．高精度北斗授时终端。
（四）导航信息系统
1．先进多模导航定位算法与软件； 2．搜索引擎与数字地图；
3．多模导航定位应用软件与应用系统软件产品。
（五）应用示范工程
1．面向海事航运、智能交通、城市安全、城市物流、社会服务与数字商务等领域的示范应用；
2．北斗授时及其应用。
九、“新能源高端装备”专项工程
（一）太阳能
1．薄膜太阳电池核心生产设备； 2．新型晶硅太阳电池生产设备；
3．染料敏化太阳电池、太阳能光热生产设备； 4．太阳能电池检测设备、光伏电池及组件生产线质量控制设备；
5．国家光伏检测重点实验室、光伏技术公共研发平台。
（二）核电
1．核岛主设备及关键配套部件； 2．常规岛主设备及关键配套部件；
3．数字化核安全级保护系统及控制系统、核级仪控测试验证系统（平台）、核级仪器仪表；
4．核级金属材料、特殊核用焊接材料、核级电缆； 5．核电站运行监测关键设备。
（三）风电
1．3兆瓦及以上海上风电机组整机集成技术； 2．3兆瓦及以上海上风力发电机（含永磁、超导等）、主轴轴承、偏航轴承、变浆轴承、发电机、齿轮箱、变浆系统、变流器、新型叶片等风电机组关键零部件；
3．数字化实时控制及远程控制、保护检测、状态监控、并网协调控制等风电机组技术和系统；
4．大型风电场综合监控系统；
5．大型风电整机及关键零部件研发中心和检测平台。
（四）清洁高效能源装备 1．二次再热超超临界发电机组；
2．超超临界机组（35MPa，700℃）、700℃超超临界发电机组的设计制造技术；
3．高参数新型循环流化床燃煤锅炉；
4．煤气化为基础的大规模IGCC关键单元技术及装备； 5．燃气轮机联合循环机组的关键设备（包括联合循环汽轮机）；
6．重型燃气轮机和微小型燃气轮机及其热端部件的设计和制造技术。
十、“智能电网”专项工程
（一）新能源接入
1．风电机组变流器及并网控制系统； 2．大型风电场综合监控系统；
3．大容量光伏发电逆变器和并网控制系统； 4．分布式风电/光伏发电/风光储并网协调控制系统。
（二）电力电子
1．高压大容量无功补偿装置； 2．高压大容量有源滤波装置； 3．柔性交直流输电技术装备； 4．配电网静止无功发生器；
5．绝缘栅双级型晶体管（IGBT）等电力电子元器件。
（三）电力储能
1．钠硫电池、流体钒电池、锂电池等大容量电力储能系统；
2．储能电池关键部件、能量转换装置（PCS）、电池管理系统；
3．储能电池规模化生产装备、检测设备。
（四）智能变电站
1．符合IEC61850标准的110kV以上智能变电站自动化系统、设备及解决方案；
2．智能型变压器、GIS、断路器、互感器等智能高压一次设备，智能化、柔性化输电线路及系统，在线监测装备；
3．超高压及特高压设备：变压器、电抗器、GIS、断路 器、互感器、电容器、架空导线、大截面电缆系统。
（五）智能用户端 1．新型智能配电系统；
2．大型公建及工矿企业能量管理系统；
3．微网的分布式电源接入、保护和能量管理系统。
（六）高温超导
1．二代高温超导带材、带材生产装备；
2．高温超导电缆、限流器、电机、储能、强磁场等高温超导应用技术设备；
3．高温超导技术研发、检测与服务公共平台。
（七）其他
1．智能电网系统集成、总体方案及工程服务； 2．智能电网产品检测、认证等平台及服务。
十一、“新能源汽车与汽车电子”专项工程
（一）插电式乘用车
1．整车系统集成、布置和轻量化技术；
2．集成式电驱变速箱、高容量大功率动力电池系统匹配标定和控制策略；
3．满足系统要求的发动机、电驱变速箱/减速系统、整车控制技术、电动辅助系统等；
4．整车高压电安全和系统热管理等技术； 5．制动能量回馈系统；
6．故障诊断及远程监控系统技术；
7．整车定型试验、批产工艺与质量控制技术。
（二）增程式商用车
1．整车系统集成、布置和轻量化技术； 2．高效增程器APU技术；
3．增程式动力系统、匹配标定和控制策略； 4．整车高压电安全技术； 5．制动能量回馈系统；
6．故障诊断及远程监控系统技术；
7．整车定型试验及生产工艺、质量控制技术。
（三）纯电动乘用车 1．纯电动动力系统匹配与优化、机械与电气集成、碰撞与高压电安全、测试与标定、车载充电等技术；
2．电池热、电、结构设计一体化等系统集成与管理技术；
3．制动能量反馈系统；
4．故障诊断及远程监控系统技术；
5．整车定型试验，批产工艺与质量控制技术。
（四）纯电动商用车
1．高性能纯电动商用车动力系统研制、底盘设计、系统匹配与整车开发；
2．制动能量回馈技术； 3．高压电、热管理系统技术； 4．故障诊断及远程监控系统技术；
5．整车定型试验，生产工艺及质量控制技术。
（五）燃料电池乘用车
1．整车总布置、整车模块划分和系统集成技术； 2．车身和底盘关键部件新材料、新结构和新工艺技术； 3．综合使用环境条件下的防水、防尘和抗振等可靠性技术与耐久性技术，低温启动和环境适应性技术；
4．中高压燃料电池发动机系统集成及关键零部件的开发；
5．制动与能量回收技术；
6．高压电安全、储氢、加氢和碰撞安全性技术等。
（六）动力电池
1．锂离子电池关键材料技术；
2．电池单体、模块、系统的设计、研制、工艺、制造技术；
3．电池系统的热管理、高压安全、自动均衡技术、运行状态监控和荷电量（SOC）精确估计，电池健康状态（SOH）诊断专家系统；
4．电池全生命周期使用成本与回收利用技术。
（七）驱动电机
1．驱动电机及其控制系统设计、开发和产业化关键技术； 2．系统功率密度、转矩密度、效率和可靠性等性能提升技术；
3．驱动电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术；
4．批量生产的先进制造和质量控制技术。
（八）电驱变速箱（EDU）
1．驱动电机与变速器机电耦合的动力合成装置结构方案和关键技术；
2．混合动力用变速器、混合动力合成装置专用电机系统；
3．动力合成装置的自动换档操纵控制装置和控制算法； 4．电驱变速器批产工艺、质量控制及检测技术。
（九）新能源汽车整车控制系统
1．整车控制器关键技术，新能源汽车整车控制用高性能控制器硬件平台及底层软件；
2．整车控制器技术规范等基础性标准；
3．整车控制器批产工艺、质量控制及检测技术。
（十）充电桩等基础设施
新能源汽车相配套的充电桩、充换电站、加氢站等技术标准、建设规范、基础设施建设、运营保障等服务。
（十一）综合性示范应用
1．新能源公交车队、出租车队、邮政车队、环卫车队、物流车队和通勤车队等综合示范运行；
2．整车租赁、汽车共享、动力电池租赁等商业模式创新；
3．示范运行区、维修基地，设计和实施相应的培训、运行和管理体系，收集和整理运营数据，统计分析和优化；
4．相关检测、展示等公共平台。
（十二）先进动力总成和底盘电控系统
1．汽车发动机电喷电子控制系统研发及产业化； 2．DCT、AMT汽车变速传动电控系统研发及产业化； 3．基于底盘电子一体化集成技术的车辆动态管理系统及相关电控模块研发及产业化。
（十三）车身电控系统 1．汽车智能灯光控制模块与系统研发及产业化； 2．汽车车身电子控制模块与集成技术研发及产业化； 3．汽车组合仪表集成控制模块与系统研发及产业化； 4．汽车自动巡航控制系统（ACC）研发及应用。
（十四）车联网和车载电子信息系统 1．车载智能终端研发及产业化；
2．基于车联网的传感与网关集成控制模块研发及产业化；
3．车联网与车载信息综合系统平台建设与示范应用。
（十五）汽车总线网络和嵌入式系统
1．基于开放技术的汽车嵌入式平台软件研发及产业化； 2．汽车电子关键零部件嵌入式软件系统研发及产业化； 3．汽车总线诊断配置开发工具及数据管理系统研发及产业化；
智能电网普及有利于能源产业发展 篇3
智能电网贯穿能源产业之中。其一，有关煤电布局优化和能源综合运输体系建设。按照《规划》，“十二五”时期，“全国将新增煤电机组3亿千瓦”，“鼓励煤电一体化开发”，“重点在山西、内蒙古、陕西、宁夏、新疆等煤炭资源富集地区，采用先进节水技术，建设大型坑口煤电基地”，“严格控制在环渤海、长三角、珠三角地区新增除‘上大压小’和热电联产之外的燃煤机组”，重点建设煤电和风电输送通道蒙西送电华北及华中、锡盟送电华北及华东、陕北送电华北、山西送电华北及华中、淮南送电上海及浙江、新疆送电华中、宁东送电浙江等。其二，有关清洁能源跨区输送和在全国电力市场配置下的高效利用。按照《规划》和相关水电、风电、太阳能发电及核电等专项规划，2020年，水电、核电及非水可再生能源发电等非化石能源发电比重将超过三分之一。“十二五”至“十三五”的十年间，新增非化石能源发电装机占新增总装机的比重超过40%。研究表明，2020年，公司经营区域跨省跨区输送水电规模将达到7500万千瓦左右、输送风电1亿千瓦左右。特高压跨区输电和“三华”同步电网的建成，将水电基地和风电基地的市场扩大到全国，不仅能够实现水电、风电发展目标，还能彻底解决困扰清洁能源健康发展的高比例“弃水弃风”问题。其三，有关坚强智能电网创造的环境等巨大综合效益。《规划》指出，“采用特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术”，“完善输、配电网结构”，实现各级电网协调发展。同时，《规划》对分布式能源等新型供能方式倍加强调，将“积极发展分布式能源，实现分布式能源与集中供能系统协调发展”。同时，“加快智能电网建设，着力增强电网对新能源发电、分布式能源、电动汽车等能源利用方式的承载和适应能力，实现电力系统与用户互动，推动电力系统各环节、各要素升级转型”。从上面可以看出智能电网在能源产业之中的重要地位，所以为了让能源产业发展的更好，让能源能够更加充分的被运用，有关部门就要不断的将传统电网加以改造创新，在稳定整个电力系统的基础上加入到智能电网的队伍中来。
智能电网产业 篇4
1 发展智能电网产业将加快辽宁老工业基地全面振兴
1.1 建设坚强智能电网将有效解决辽宁风电产业发展瓶颈问题
据统计, 2010年末, 辽宁风电装机容量达308.4万千瓦, 规模居于全国前三位, 装机比例远高于全国平均水平。风电, 已成为辽宁的第二大电源。“十二五”时期是辽宁省基础设施建设高峰期, 同时也是生态环境大幅度修复期。在此期间, 辽宁还要加快风电产业发展, 构筑经济、安全、清洁、稳定的现代能源体系。预计到2020年, 辽宁风电装机容量将达到908万千瓦, 电网平均风电消纳能力为863万千瓦。由于风能具有较强的间歇性变化特征, 它是一种变量产出, 风电运行的不稳定性和随机性, 给传统电网调峰调频、输送电能质量带来较大困难。同时, 相对于风电开发的速度, 现有电网规模和运行能力明显落后, 电网规划建设也相对滞后。近年来, 为了提高风电接纳能力, 辽宁电力公司已加大投资力度, 加强主网架建设, 建设了多处大型输变电设备, 满足了西部地区大规模风电场的接网需求。但是, 由于辽宁风电基地大多远离负荷中心, 风电无法就地消纳, 因此, 需要更加坚强的网架支撑。在部分风电资源丰富地区, 已经出现“弃风”、限产现象, 给企业造成严重的经济损失, 影响了风电产业的发展速度。坚强智能电网以其智能化的控制系统和强大的承载能力, 解决辽宁地区风电消纳并网问题, 有利于风电产业快速健康发展。
1.2 智能电网建设将提高能源利用效率, 加快实现辽宁节能减排目标
作为老工业基地, 目前辽宁省产业结构仍以具有高能耗、高污染风险的重化工业为主体。辽宁能源结构以煤为主, 一次能源消费中煤炭占73%, 发电结构中燃煤发电量占85.89%, 由此带来的环境问题不容忽视, 辽宁可持续发展问题面临巨大压力。为此, 辽宁省将非化石性能源消费比重和二氧化碳排放量分别列入“十二五”规划, 要求“到2015年辽宁非化石性能源占一次能源消费比重达到4.56%, 平均年增长3.5%”, “辽宁单位地区生产总值二氧化碳排放年平均降低18%, 二氧化硫排放年平均降低10.7%”。建设坚强智能电网将有利于推动清洁能源产业的全面发展, 由此带来的巨大的化石能源替代效益, 能彻底缓解节能减排压力。坚强智能电网能降低能源损耗、提高能源利用效率, 提升发电设备利用效率、输电效率和电能在终端用户的使用效率, 这对降低化石能源占一次能源消费比重、加速辽宁省能源结构调整具有重要意义。
1.3 智能电网建设将为辽宁装备制造业提供新的发展机遇
辽宁是我国重要的装备制造业生产基地。2010年, 辽宁装备制造业完成工业总产值12454.5亿元, 同比增长33.56%。我国首台特高压升压变压器和首台核反应堆压力容器等重大装备相继在辽宁研制成功。智能电网的建设推广将会进一步推动辽宁装备制造业的快速发展和效益的提升。从产业链层面看, 智能电网建设从发电到调度过程所涉及到的技术十分庞杂, 每个环节都将应用大量的新技术和新设备, 因此电网的升级改造无疑将惠及分布在这些环节上的不同行业的企业, 这些企业将面临发展的新机遇和挑战。辽宁省电力及输配电成套设备制造业发达, 是中国重要的大型输变电产业基地之一, 有着雄厚的产业基础和技术基础, 拥有一批行业内的重点企业。坚强智能电网的建设将为辽宁电力设备制造企业提供科技创新和技术进步的平台, 使一些实力强劲的重点企业充分实现自主创新、赶超世界先进水平。
1.4 发展智能电网产业将带动辽宁新兴产业的共同发展
作为战略性新兴产业之一, 智能电网产业发展势头强劲, 在未来将带动相关新兴产业的迅速发展, 形成战略性新兴产业集群。智能电网建设将促使大量智能技术和成果在各行各业特别是能源行业迅速推广和应用。坚强智能电网将通过电力光纤到户促进电子信息、通信、物联网等新兴产业发展, 并有可能将电力和信息通信两大产业进行集成、整合和互补。智能电网建设不仅能够加快新能源、新材料、信息网络技术、节能环保等高新技术产业的发展, 还将催生智能家居、智能楼宇、电动汽车等下游新兴产业升级换代, 通过用电方式变化在智能家电、绿色交通等相关产业间接创造巨大市场。可以预见, 智能电网产业的不断发展壮大不仅将形成战略性新兴产业集群, 还将为电力工业及相关电子、家电、信息通信、控制、电动汽车等行业带来重要的跨越式发展机遇, 对促进消费和经济增长产生巨大效益。
2 辽宁智能电网建设现状
“十一五”时期, 辽宁电网建设总投资529亿元, 比“十五”期间增长1.85倍。近三年来, 电网建设累计完成投资398.36亿元, 超过之前7年的总和, 建成了内蒙东部大型煤电基地至辽宁负荷中心的交直流输电通道, 对电网安全运行构成威胁的电磁环网全部打开;以500千伏中南部双环网为代表的一批重点项目的建成投运。在电网发展过程中, 辽宁电力公司得到政府和社会各界的更多关注与支持, 2010年以来, 先后与14个地市政府签订了《关于加快智能电网建设, 推进落实征地、动迁工作框架协议》, 有效解决了电网发展过程中的问题和矛盾。
目前, 辽宁坚强智能电网建设已取得了一些实质性进展:在输电环节的输电线路智能巡检实践已经展开;在变电环节完成了部分智能变电站的新建与改造;配电自动化在大连市经济技术开发区实施了试点工程;用户用电信息采集项目已经投入使用;电动汽车充放电设施正在建设中;调度技术支持系统的建设已经展开;信息平台及安全试点和电力光纤到户试点建设已经开始实施。
3 辽宁发展智能电网产业的思路探讨及对策
智能电网作为一种刚刚开始成长的战略性新兴产业, 其发展过程必将是长期而艰苦的。因此, 智能电网产业的发展要建立在成熟的技术标准和完善的配套制度之上, 这需要政府、企业及社会各界的协同推进。
第一, 政府要发挥指导作用, 加强制度建设。智能电网建设关系到能源可持续发展问题和我国经济社会发展全局。目前, 我国政府已经制定了智能电网发展计划和目标, 各级政府也根据本地区电网建设实际情况制定了本地区智能电网发展规划。随着智能电网建设的不断深入, 国家除了要加大投入外, 还应充分协调各方利益, 制定促进我国智能电网发展的一整套合理、优化的政策体系。政府要采取灵活的扶持政策, 在相关法律、资金、财税、电价政策等方面给予支持, 在清洁能源发电量消纳和经济补偿政策等方面制定相关的配套措施, 在科技项目研发、试验示范工程及推广应用等方面给予政策激励。地方政府应积极组织, 协调能源、环保、科技、信息等多个部门和行业共同开展适合本地区特点的智能电网发展战略研究。同时, 电力公司也应不断创新管理模式, 适应智能电网的建设和运营要求, 建立健全相应的规章制度和管理流程, 全面提升驾驭智能电网的能力。
第二, 企业要发挥主体作用, 加快科技创新和技术进步。智能电网产业链一经形成, 除了电力产业的直接受益外, 还将带动一次能源开采业、电子元器件制造业、先进材料产业等上游产业发展, 以及电动汽车、智能家居、家电产业等下游产业的共同发展。这些行业的企业在看到机遇的同时, 也应认识到自身所面临的挑战, 要抓住契机, 加大智能电网科技攻关力度, 加快科技创新和技术进步, 推动现有企业产品转型升级, 以满足智能电网潜力巨大的市场需求。
第三, 加快智能电网试点项目和产业园区规划建设。随着国内智能电网产业的不断壮大和发展, 各地的智能电网试点项目和产业园区相继开始了规划和建设工作。智能电网产业园区的规划建设将促进太阳能、风能发电系统集成等技术创新, 同时带动生产性服务业等相关产业发展。未来, 随着智能电网产业园孵化效应的不断显现, 必将会吸引多家产学研单位进驻园区, 集中攻关基础性、关键性课题, 建成集生产、研发、物流、展示于一体的现代化生态工业园区。辽宁已经尝试在部分区域试点建设智能电网项目, 应当利用行业发展的良好势头, 加快技术开发, 在人员和资金等方面给予充分支持, 保障试点项目的建设工期和质量。
第四, 鼓励多方参与, 形成合力建设智能电网新局面。目前, 智能电网产业刚刚起步, 重点在于对智能电网的研发与建设。但随着这一新兴产业的逐步成熟, 智能电网产业绝不仅限于电网自身的升级改造, 它是一项涉及多领域、跨行业的庞大系统工程, 是一场全新的技术变革。因此, 发展智能电网产业应消除行业和专业间的壁垒, 集中国内优势科研力量共同研发建设, 使社会各类相关行业积极参与到相关标准制定、核心技术攻关、关键设备研发等工作中去, 建立有效的跨行业沟通平台和合作机制, 共同推动智能电网快速发展。目前, 国内有的城市尝试建立智能电网产业联盟的做法, 吸纳颇具实力的全国领先行业的领军企业, 奠定了本地区在智能电网产业的发展基础和优势。
摘要：能源是经济社会发展的基本保障。伴随着全球化石能源被不断消耗, 世界各国均已开始发展以清洁能源为核心的“能源革命”, 电力工业迎来了一个新的发展阶段。智能电网的应运而生迅速成为新一代能源革命的绿色平台和战略措施, 它将成为各国低碳经济发展的重要突破口。建设坚强智能电网是我国应对能源安全、气候变化等问题的重大战略决策。辽宁作为东北老工业基地振兴的核心区域, 应把握这一发展机遇, 发挥装备制造业优势, 积极参与智能电网建设, 大力发展新型产业, 促进辽宁经济社会又好又快发展。
智能电网调研论文 篇5
中干调研论文 题目：深化科学发展观 推动 坚强智能电网建设
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时间：2011年10月30第1 页日
深化科学发展观，推动坚强智能电网建设
1.论文背景
改革开放以来，随着中国经济长期平稳较快发展，能源建设取得了巨大成就，到2010年，全国能源生产总量接近30亿吨标煤，消费量超过32亿吨标煤，中国是世界能源生产和消费大国。“十一五”期间，能源生产以年均约6.5%的增幅支撑了国内生产总值年均11.2%的增长，单位GDP能耗降低了19.1%，展望未来，中国经济将继续保持较快增长势头，能源消费还会不断增长，能源保障存在巨大压力，同时提高能源转化和使用效率任重道远。电网是现代能源产业体系的重要组成部分，智能电网代表未来电网的发展方向，越来越受到世界各国的关注，在可再生能源接入、智能配电、智能用电、微网系统和大容量储能等领域新技术不断涌现，呈现出蓬勃发展的态势。中国政府高度重视智能电网发展，“十二五”规划纲要明确提出：加快现代电网体系建设，依托信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设。
据悉，未来5年内，国家电网将全面加快坚强智能电网发展。计划投资2500亿美元，建设连接我国大型能源基地和主要用电负荷中心的“三纵三横”结构的特高压骨干网架，新建电动汽车充换电站2950多座和充电桩54万个，安装智能电表2.3亿只。到2015年基本实现9000万千瓦风电和800万千瓦太阳能发电的接入和消纳，保障80万辆电动汽车的应用，基本建成坚强智能电网。
为配合国家经济建设，全面开展落实国家电网打造坚强智能电网的计划，促进地区经济稳定快速的发展，本文将结合所在基层单位实际，就供电局电网实际情况，展开“深化科学发展观，推动坚强智能电网建设”的论述。
2.局智能电网建设现状
供电局地处川、陕、甘三省结合部，作为电业局的下属供电企业，担负着县城区和所辖区57个乡镇的供电任务，供电总面积达3204平方千米，覆盖总人口67万人。供电覆盖区域为亚热带湿润性季风气候，四季分明；地势西北高，东南低，以低山、丘陵地貌为主。东邻苍溪县、元坝区，西界绵阳市的梓潼县、江油市，南连南充市的阆中市、南部县，北接青川县、利州区。
目前供电局所辖基层变电站16个，输电线路电压等级为110KV、35KV和10KV共三个，线路较长，且多翻越高山峡谷，道路崎岖，地质灾害频发，日常线路巡视和维护检修压力比较大。由于地理交通的限制，所辖区内工业欠发达，工业电力用户不多，售电量难以有较大幅度增长，再加上供电局人员配备紧张，总体上智能电网整体建设面临极大考验。
3.以科学发展观为统领，推动地区智能电网建设
电网作为国民经济发展的重要支撑，其安全稳定的运行和发展直接推动着社会的进步和经济的发展。供电局作为 地区建设发展的基础，其自身建设的强化，“坚强智能电网”的推进，将对地区的长远发展有着重要意义。而科学发展观是坚持以人为本，全面、协调、可持续的发展观，是国民经济发展的准则，是指导企业壮大发展的依据。因此，遵照国家智能化电网建设的整体规划，供电局的智能电网建设科可依据科学发展观，从以下几方面实施开展：
首先，要从思想上认识到发展的重要性，要将发展放在地区智能电网建设的首位。
局的智能电网的规划要以县的地区发展规划相一致，要满足城区及其57个乡镇经济发展的需要，智能电网的构建要留有余地，具有超前意识。一方面指我们在规划智能电网建设的时候，要以发展的观念总揽全局，要将发展观落展的具体工作中，调整网架结构，适应地区电网建设，建设坚强地区电网。另一方面指我们要以“服务地方经济建设”为宗旨，不断调整、优化电网，且电网的发展要注意与临近的利州区、青川县、苍溪县和绵阳市县电网规划相衔接；要注意智能电网与城镇规划、交通规划有机衔接，线路路径要尽可能沿路、沿河，充分利用河流、道路两侧的隔离带空间，要尽可能少占用土地。发展电网，要充分利用现有资源，按照“增容、升压、换代、优化通道”的思路，加大技术改造力度，在不增加甚至减少占用土地的情况下，提高电网输送能力。即发展电网要运用发展意识，要有超前意识，要服务于经济社会发展。
其次，要将以人为本作为地区智能电网建设的重要依据，智能电网建设要更好地服务人民大众，电网运行要实现人性化。
随着地震后，地区经济的快速恢复和发展，对用电的需求会逐渐增加，电网建设将进入一个新的高潮，要坚持以人为本，全力推进智能电网建设，需要做到以下几方面：
（1）、运用现代新科技设备，要推广变电站远程集控，实现无人值守，缓解人员紧张压力。
（2）、要加强企业员工的教育和培训，开展“以老带新、以师带徒、互帮互学、共同提高”的培养模式，不断提高企业员工素质。
（3）、要加快发展电网调控一体化，提高电网供电可靠性和故障应急处置速度，减少电网故障审报批复环节，缩短电网事故和故障的抢修时间。
（4）、完善电网内外部的安全操作监督，建立完整的应急调控预案。
（5）、建设坚强的配网和调度，以应对智能化电网发展的需要。
（6）、加快农村电网改造和中心镇电网建设，提高配网自动化环网化程度；普及用户负荷监察控制系统、居民智能化电表和集抄系统的应用，以满足智能化电网建设对信息化的需求。
（7）、加大调控综合型人才的培养力度，不断人才素质，以应对电网智能化发展的需要。
再次，要以“全面协调可持续”作为推进坚强智能电网建设的基本要求，智能电网建设要综合考虑各社会经济因素，协调各方平衡。
坚强的智能电网具有“各级电网协调发展，信息化、数字化、自动化、互动化高度统一”的特征，它是一个坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。建设智能电网，必须全面协调各项关系，走可持续发展之路。
（1）、要全面协调经济社会发展对电力的需求。通过建设“坚强智能电网”，提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送，满足经济快速发展对电力的需求。
（2）、要全面协调智能电网建设对资源环境问题带来的挑战。通过建设坚强智能电网，实现可再生能源集约化开发、大规模、远距离输送和高效利用，改善能源结构，促进资源节约型、环境友好型社会建设。
（3）、要全面协调发用电多样化的发展要求。通过建设坚强智能电网，实现各类集中/分布式电源、储能装置及用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化，提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率，促进经济社会的可持
续发展。
（4）、要全面协调多元化用电服务需求。通过建设坚强智能电网，提高电能质量和供电可靠性，创新商业服务模式，提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。
最后，要以“统筹兼顾”作为坚强智能电网建设的重要保证，智能电网建设要统筹城乡，协调地区工业与居民用电，优化资源配置。
（1）、坚强智能电网建设应当注重整体，不可厚此薄彼。智能电网是一个包含发、输、配、售等多个环节的整体系统，其“智能”应当体现在电网的每一个环节上。发、输、配、售每个环节都很重要，如若出现了厚此薄彼而使得某一部分有所偏废，那便会形成一种瓶颈，其后果则可能是“智能电网”的“智能”无法完全显现。
（2）、坚强智能电网建设应与电力市场化改革相配合。智能电网的一个重要任务应当是建立一个智能平台，在这一智能平台上，电厂可以发布自己的能量价格和质量信息，用户发布自己的用电需求。如同互联网的交流功能，提供用户、电网设备、发电设备间的交互，实现能量生产、销售和消费顺畅进行。电网企业将用户对能量的要求与发电厂发布的能量信息进行撮合、经营和维护。尤其重要的是，在这样的平台上，相关部门可以收集能量信息，对电力市场进行调控、指导和帮助。通过智能化网络、智能计量、用电设备间的交互，科学调度，实现能源的高效利用。
4.结束语
综上所述，建设坚强智能电网是一项关乎国家和地区经济发展的重大工程。以科学发展观为统筹，建设坚强智能电网，能有效提高企业安全供电水平的，保证供电可靠性。
智能电网中智能电表的应用探析 篇6
关键词：智能电网；智能电表应用
科学技术的发展，带动了我国智能电网建设的全面推进，对于电网设备也提出了更高的要求，在这种情况下，传统的电能表暴露出许多的缺陷和问题，智能电表逐渐得到应用和普及。相比于传统电能表，智能电表具有容量大、可靠性强、安全等级高等优势，能够适应智能电网发展的实际需求，具有非常重要的现实和长远意义，应该得到电力技术人员的重视和推广。
一、智能电表的功能与特点
智能电表是智能电网中的智能化终端设备，与传统意义上的电能表存在着很大的区别，在基本的用电计量功能基础上，还增加了双向多种费率计费功能、数据传输和通信功能、用户端控制功能以及防窃电功能等，代表了节能型智能电网中，用户智能化终端设备的发展方向。
智能电表的基本功能主要体现在三个方面：
一是双向计量，这也是智能电表最为突出的功能。对于自备有储能和发电设备的分布式用电大户，智能电表能够结合实时电价，依照最优原则，制定出切实可行的购电计划，引导客户进行消费。同时，还能够将用电情况反馈给客户，鼓励其安装太阳能、风能等清洁储电设备，实现节能降耗的目标，促进企业经济效益的提升。
二是双向通信，通过电能表中的通信模块，能够实现数据中心与通信网络的双向交流，一方面，电力企业能够及时了解用户的用电信息，做好输配电管理，另一方面，可以将用电情况以及电价调整信息传输给用户，使得用户能够了解自身的用电水平，从而养成节约用电的习惯。
三是支持浮动电价，智能电表中的测量和数据储存功能，能够支持实时电价浮动，根据时间差对电量进行测量，对电能信息进行储存，为实时电价计量提供参考依据。
与传统电能表相比，智能电表具有非常显著的特点，首先，不需要进行人工抄表，用户的用电量信息能够自动传输到电力企业的相关系统中，便于实现管理的现代化和智能化；其次，先买电后用电的特点，使得用户能够根据实际需求进行购电和用电，充分体现出了电力资源的商品属性；然后，智能断电功能的存在，解决了电费回收困难的问题；最后，智能电表的低功耗设计，能够有效降低电网线损，提高电能的传输效率。
二、智能电网中智能电表的应用
智能电网，也称电网智能化，是以集成高效的双向通信网络为基础，结合先进的测量技术、设备技术以及控制方法等，实现电网可靠、安全、经济、环境友好的目标，具有激励、自愈、抵御攻击等特征。作为智能电网中的智能终端设备，智能电表在智能电网中，发挥着非常显著的作用，主要体现在以下几个方面：
1.电费结算与信息处理
传统的电能表在电费结算以及相关信息的处理上，流程比较复杂繁琐，很容易出现数据或者信息的错漏及误差，影响了电力企业的工作效率和工作成效。而智能电表的应用，能够对电费的结算过程进行大幅度简化，通过信息的自动化处理，有效减少人工误差，实现电费结算与信息处理的实时性和准确性，提高服务水平，满足电力用户的各种需求。
2.评估配网状态
在当前的发展形势下，对于配网用电信息，通常都是根据网络模型、负载估计值以及变电站高压测量得到，不仅使得配网分布信息的准确性难以保证，而且很容易由于负载过大，引发各种各样的不良影响和后果。智能电表的应用，能够实现对配网状态的准确评估，帮助电力工作人员获取相应的负载信息，及时发现电网中出现的电能下滑，或者电力设备负载过大的情况，采取有效措施进行处理，预防和避免不良后果的产生。
3.强化用电管理
在社会经济发展的带动下，各种各样的电气设备在社会生产和人们的日常生活中得到了广泛应用，社会对于电能的需求不断增加。在这种情况下，强化用电管理，提高电能的利用率，减少不必要的浪费，是非常重要的。应用智能电表，电力企业能够为用户提供相应的用电信息，同时针对其实际用电情况，建立起完善的用电管理系统，对电能的输配进行有效管理，在充分满足电力用户用电需求的同时，减少电能的浪费，促进企业自身经济效益和社会效益的共同提高。不仅如此，还能够通过信息的反馈，使得用户明确自身的阶段用电情况，及时发现电能的异常消耗，引导用户形成良好的用电习惯。电力企业还可以从企业发展的实际出发，积极引进新技术和新设备，开发新产品，提升用电管理水平，实现企业与用户的双赢。
4.分析电网负荷
智能电表的应用，能够帮助电力工作人员获取电网运行中的各种信息，为电网负荷的分析提供依据。根据时间的变化，电力企业能够对各种信息以及电网的负荷特性等进行综合分析，对电网整体的能耗需求和峰值需求进行预测，将相关信息与预测结果反馈给电力用户，使得用户能够根据自身的实际用电需求，对用电量进行调节，减少电能的浪费。
5.检测电网故障
智能电表在智能电网中的应用，还体现在故障检测方面。通过智能电表，系统能够对电能表、配电元件以及用户端设备等进行全面自动检测，从而及时发现设备中存在的异常和故障，向工作人员发出告警信息，提醒其对故障进行处理。不仅如此，智能电表的统一管理还能够实现对于表计的定时访问，对于相关信息库的维护以及对表计存储位置的确认等，能够为表计的安全稳定运行提供有力保障。
综上所述，在经济发展的带动下，社会对于电力的需求不断增加，智能电网逐渐得到发展。在智能电网中应用智能电表，能够拓展电能表的功能，适应了新能源的使用以及智能电网的建设和发展需求。因此，电力企业应该充分重视起来，关注智能电表的应用情况，确保其功能的充分发挥，推动智能电网建设的持续稳定展开。
参考文献：
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[2]姜延战，李冠鹏.关于智能电表在电网中应用的探讨[J].科技致富向导，2013，（26）：159.
[3]田永宁.智能电表在智能电网中的应用[J].电子制作，2014，（3）：43.
智能电网产业 篇7
根据中华征信所行业分类, 凡从事局用交换机、其他局端用交换设备、载波机、分时多任务机、釮频式多任务机、数字线路倍增器、光纤传输装置、简单型电话、ISDN电话、多功能电话、录音机、传真机、数据机、非对称数字用户回路数据机、缆线数据机、影像显示设备、有线电视转换器、有线电视各项设备、光纤主动及被动组件等均属于有线通信机械器材业。依据中华征信所征信数据库, 以及近5年台湾地区大型企业排名数据显示, 有线通信机械器材业TOP10业者近5年来营收总额以20.74%的年平均成长率呈现成长 (详见图1) 。
就中华征信所观察, 有线通信机械器材业TOP10营收总额由2006年的新台币285亿元逐年成长至2008年的新台币596亿元 (如图1) , 增长的主要原因是通用先进系统的加入, 且随着电信网络全面宽频数字化以及网络应用多元化, 多媒体、数字内容的蓬勃发展, 使得网络使用者对频宽的需求日益增长, 加上新兴市场的网络设备需求日增, 及数字汇流、云端运算、三网融合等趋势, 带动网通产品, 加上世界各国大力推展电信自由化脚步及强力进行电信建设等重大计划的驱动下, 全球通讯市场已显现庞大的通讯应用需求与商机, 使得市场规模随之呈现快速成长的趋势。随着消费者对宽频网络的需求日益激增及与各国电信产业的开放, 使入榜的前10大业者近年产能增加, 业务量也呈现成长趋势, TOP10业者在2006年至2008年营收表现稳定成长。2008年第3季起全球经济陷入衰退, 各国市场需求不振, 2009年上半年持续受到金融海啸效应扩大, 国际经济快速转为萧条, 下游需求骤然萎缩, 使TOP10营收总额由2008年的高峰新台币596亿元下滑至2009年新台币494亿元, 2010年TOP10营收总额回升至新台币529亿元, 但仍未能达到金融风暴前水平。
资料来源:中华征信所2011年版台湾地区大型企业排名
近年来岛内制造业者因工资问题及国际竞争压力, 大量外移至大陆设厂, 以大陆为生产基地, 台湾则主要作为营运总部, 负责技术研发、原料采购及接单业务, 采两岸专业分工模式经营。2009年由于整体经济情况不佳, 在电信营运商、企业和消费者纷纷缩减支出下, 台湾地区有线通信机械器材业生产值由2007年新台币10, 799百万元衰退至2009年新台币7, 543百万元, 且销售值也由2007年新台币12, 951百万元衰退至2009年新台币7, 801百万元, 不过2010年随景气逐渐好转, 电信、企业和消费市场逐步回补库存下, 虽使2010年生产值及销售值回升至新台币9, 208百万元及新台币9, 840百万元, 但就整体而言仍呈现下滑之趋势, 可见在台生产的比重已相当有限。 (参见图2)
二、产业分析
综观入榜有线通信机械器材业前10大业者, 多为岛内耳熟能详的上市柜公司 (详见表1) 。2010年的有线通信机械器材业排名中, 通用先进系统持续坐稳龙头宝座, 当期营收高达新台币295亿元, 占该业TOP10的营收总额的55.77%, 营收比第二名的兆赫电子相差新台币202亿元, 这已是连续3年蝉联有线通信机械器材业排行榜的榜首, 足见其龙头地位稳固。
通用先进系统为美国摩托罗拉公司在台湾有关系企业, 目前主要产品为高阶数字式机上盒, 其他包括卫星接收器、XDSL闸道器、数字宽频多媒体平台、缆线数据机、缆线闸道器及网络通讯闸道器等产品。该公司原主要经营高阶类比接收器及数字接收器等产品产销业务, 而美商通用先进控股公司于2000年与美国摩托罗拉公司进行合并后, 该公司成为摩托罗拉公司宽频通讯事业部重要生产部门之一, 提供影像、数据传输及网际网络服务, 是全球最大的通讯器材设备制造厂。该公司目前营运主要分为四个事业处, 1.进阶式网络系统:主要以生产并开发类比定址终端机和相关产品。2.数字式网络系统:制造并开发数字转频终端机和头端。3.传输网络系统:着重于传统电缆系统, 远传系统的头端科技, 光量电子学及RF销售产品。4.卫星资讯网络系统:负责传送压缩影像至有线电视头端或使用者端的数字电视系统, 可分别依客户不同需求, 提供各式客制化服务。
资料来源:中华征信所2011年版台湾地区大型企业排名
单位:新台币千元
资料来源:中华征信所2011年版台湾地区大型企业排名
位居榜单第二位的兆赫电子, 其主要业务为数字有线视讯传输系统、数字卫星通讯传输系统及数字视讯转换器产品等产销业务, 产品项目包括有线电视视讯零组件及配备、全系列低杂讯降频器、数字卫星接收机、超小型私人卫星室外接收设备、数字机上盒、高画质数字电视接收机 (HDTV Receiver) 及液晶电视等。该公司创立之初以生产有线电视传输元件为主要业务, 之后逐渐踏入卫星传输领域, 生产LNB及STB, 目前已是岛内前两大卫星传输设备厂, 也是全球前三大STB厂商。另外该公司于2006年进入液晶电视领域, 创立“ZINWELL”、“CRESCO”两个品牌, “C R E S C O”品牌以外销美国市场为主, “ZINWELL”则主打内销市场。该公司现于台湾新竹及嘉义各有一个生产基地, 分别以生产卫星通讯以及有线电视产品为主, 大陆深圳厂则为全产品线生产。目前大陆厂产能占该公司70%左右;由于LNB (低杂讯降频器) 、STB (电视机上盒) 等产品线需求提升, 该公司产能已近满载, 于2008年投资设立大陆孙公司东莞市元赫电子, 以专营大陆内销市场。
依近5年来有线通信机械器材业TOP10排名状况分析 (参见表1) , 近年三来TOP10入榜业者的变动幅度不大, 通用先进系统、兆赫电子、东讯、全一电子、台林通信、前鼎光电、联合光纤通信、泰山电子、台联电讯等9家厂每年都在TOP10的行列, 可以看出, 有线通信机械器材业呈现大者恒大的趋势, 其于中小厂欲跨入TOP10排名门槛并不容易。
单位:新台币亿元
资料来源:工研院IEK (2011/11)
三、回顾与展望
由于受惠于电信营运商力推IPTV服务, 以及企业升级网络设备, 且随着宽频营运商Triple Play服务逐渐的推动, 使得家庭内无线多媒体传输需求增加, 带动Router、ADSL、Cable Modem等网通产品需求, 使其2011年第3季网通设备产值约有新台币1, 086亿元, 比第二季增长了19.3%, 也较2010年同期增长了18.8%。个人移动装置市场也因智慧型手机走向低价化, 将逐步渗透低阶手机市场下, 带动终端消费状况活跃, 使手机市场出现大幅成长带动下, 在2011第三季产值达新台币1, 877亿元, 较第二季成长5.8%, 较2010年同期成长29.6%。
然而随着通讯设备厂因新兴市场宽频网络与酝酿多年的数字家庭市场, 在终端应用服务逐渐成熟等两大需求拉抬下, 2011年前3季订单状况呈现逐步成长趋势, 但第4季起受到美国失业率居高不下、大陆经济降温、欧洲债务重整与日本经济停滞不前等因素影响, 估计通讯设备厂在2011年第4季产值为新台币1, 015亿元, 比第三季下跌6.54%。个人移动装置的部份, 虽受惠于智慧型手机的大幅成长, 且电信营运商陆续于第三、四季推出多款新机, 及i Phone4S于第四季在台上市, 但受到全球整体经济欠佳影响, 消费者购买意愿趋于保守, 估计2011年第4季个人移动装置产业仍可维持成长, 其产值为新台币1, 632亿元, 比第3季微幅成长1.6%, 总体而言, 2011年第4季台湾通讯设备产值预估可达新台币2, 922亿元, 比第3季微幅下滑1.38%。就全年而论, 工研院IEK估计2011年台湾通讯设备产值为新台币1兆910亿元, 较2010年成长28.6%。
展望未来, 在节能减碳议题持续加温, 为提升能源使用效率与减少能耗, 各国政府相继推出宽频建设的振兴方案, 并积极投入智慧电网的布建, 这也为通讯产业带来另一波商机。此外, 近年来台湾在当局推动光纤普及化及中华电信等固网业者积极推展光纤网络服务下, 近年光纤宽频市场规模亦出现明显成长, 加上配合当局“数字汇流发展方案”中, 2015年高速宽频指标“80%家户可接取100Mbps有线宽频”及“光纤用户达600万户”的政策目标, 推出高速率服务及调降租费, 可望提升客户租用意愿, 加速光纤用户成长下, 也有助于整体产业未来发展。
智能电网产业 篇8
经历了百年发展历程的汽车工业如今面对石油危机、能源安全、大气污染、高碳排放和全球气候变暖等多重因素的影响,一场别开生面的低碳革命正在全世界范围内展开。2009年美国总统奥巴马在底特律汽车工业基地说,我们必须采取政策鼓励新动力,让汽车插到电网上,石油时代必须在我们这代结束!值得关注的是,美国总统奥巴马访华时两国发表的《中美联合声明》把电动汽车提升到国家间战略合作的高度,希望数年后两国有几百万辆电动汽车投入使用。美国电动车联盟(The Electrification Coalition)也提出了目标,到2040年时美国的电动汽车将达2亿辆,占各种轻型车的四分之三。可见,“将汽车插到电网上”的口号一方面给传统的汽车工业带来了低碳革命,另一方面也为智能电网的发展注入了生机和活力。
1 V2G是电动汽车与智能电网交互的形式
《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确指出,所谓“战略性新兴产业”,是“以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业”,具体包含节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。随着相关政策的进一步明朗化,与其它五大产业一样,新能源、新能源汽车产业目前正面临着重大发展机遇。
(1)电动汽车是新能源汽车中的佼佼者。
由“战略性新兴产业”的内涵可知,它具备三个重要的特征:一是产业发展的时间跨度长,二是产业潜在的市场规模大,三是产业符合经济社会可持续发展的要求。电动汽车产业具备了低碳、环保、高效、清洁等多重概念,既具有广阔的市场前景,与新能源开发密切相关,同时又具有产业带动系数大、资源消耗低、就业机会多、综合效益好的低碳产业特征[1]。国内外研究表明,新能源汽车中的电动汽车已具备了作为战略性新兴产业发展的基本要素。
从汽车性能特点来看,纯电动汽车较之传统汽车具有明显优势:首先,行车途中零排放,有利于保护环境;其次,行车噪音较低,能够为车主带来更好的驾驶体验;再次,汽车的热效率高,有利于减少能源使用的浪费现象;第四,汽车整体构造比较简单,维护保养也比较方便。除此之外,电动汽车在行驶过程中所排放的废热较少,不易导致城市“热岛效应”。
从动力来源看,纯电动汽车的动力来源于电能。众所周知,电能作为二次能源,其来源途径多而广,可以直接由发电厂发电获得,也可以通过太阳能、风能、生物质能、化学能等转化而得,而传统汽车的动力只能来源于化石能源的消耗,它无法摆脱对石油的依赖性。
(2)智能电网正在孕育着一场能源革命。
迄今为止,智能电网(Smart Grid)还没有一个统一的概念。综合欧美国家及国内专家学者的研究成果来看,可以将智能电网理解为是一种以物理电网为基础,综合运用系统论、信息论和控制论的思想,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。简言之,智能电网即意味着电网的智能化。它以“信息化、自动化、互动化”等多重概念形成了强大的特点,造就了明显的优势:
第一,具有迅速的自我修复能力。当电网发生故障时,智能电网中的相关系统将根据故障类型及时做出反应,并迅速采取正确的措施进行自愈,从而尽量减少因故障给电网带来的损失,同时尽量减少停电范围及其影响。
第二,具有全面的系统控制能力。智能电网通过高度集成的信息系统,实现从发电、输电到配电的电网实时监控,全面掌握电网动态和电力设施运行状况,同时根据市场需求情况作出智能管理和调节,并在此基础上实现业务运作。
第三,具有可靠的抵御袭击能力。传统电网在危险和自然灾害面前是比较脆弱的,但是智能电网在遇到恐怖组织的破坏、网络黑客或自然灾害时具有快速恢复供电的能力,所以安全性能比较高。
第四,具有高效高质的供电能力。在智能电网中,除了有常规的大型电厂之外,还存在着大量的分布式电源、电力电子元件和储能设备,这些分布式电源通常源于新能源发电。新能源发电入网使得分布式电源能够及时补充集中式发电的不足。
原人大常委会副委员长成思危认为人类正在迎来第四次产业革命,“人类的第一次产业革命是蒸汽机革命,第二次是电力革命,第三次是计算机革命,第四次是现在的以新能源为主导的能源革命”。但是,新能源发电存在供给间歇性的问题,如风能、太阳能、潮汐能等并不能常年持续发电,因此,能源革命的重点就是要通过智能电网高效地利用这些新能源。
(3)V2G带动了两大战略性新型产业的发展。
V2G,是英文“Vehicle-to-Grid”的简称,直译为“汽车到电网”的技术或“电动汽车入网”技术。它是电动汽车与智能电网的交互形式,充分体现在:当车载电池处于低电状态时,可由智能电网向电动汽车进行充电;当电动汽车暂停使用时,可由电动汽车向智能电网进行放电,这个过程就称为电力的返销。因此,应用V2G的三个不可或缺的条件是:1)拥有一个电动汽车充电连接装置;2)拥有一个能够实现电网运营商和电动汽车车主之间信息对称化的智能系统;3)拥有一个精确的计量系统[2]。
V2G所形成的电动汽车与智能电网之间良好的互动关系,使得电动汽车车主作为电力消费者的同时又是电力的供应者。显然,在峰谷不同电价政策的作用下,电动汽车车主就可以通过“低谷廉价充电,高峰高价卖电”的方式获取一定的经济收益,有效地降低电动汽车的使用成本。美国特拉华大学教授Leonard J. Beck在其研究过程中发现,车主在使用基于V2G技术的电动汽车时,一年可获利四五千美元,这个数字相当于其全年总行车费用的六分之一至三分之一左右[3]。面对如今油价频频上涨的现状,V2G为车主创造经济收益、降低行车成本的优点势必会给电动汽车的发展带来新机遇,同时也将会推动整个新能源汽车产业的发展。
与新能源汽车产业息息相关的是新能源产业。随着电动汽车和智能电网的快速发展,V2G能促使风能、太阳能等新能源大规模地发电并接入智能电网,实现新能源有效、高效地利用。从这个意义上来讲,V2G能较好地突破诸如风能、太阳能等波动性大、间歇性明显的新能源应用瓶颈,为新能源的发展带来新动力。
2 V2G是传统汽车工业和电网低碳化转型的新方向
当前,随着资源短缺、能源紧张、气候变暖、环境恶化等现象及能源安全问题日益突出,寻求低碳发展之路成了世界各国共同的目标。V2G作为一种构建电动汽车与智能电网之间互动关系的技术,是传统汽车工业及电网两大高碳领域低碳化转型的新方向。
(1)发展V2G是解决能源安全问题的重要选择。
众所周知,汽车与石油结伴而行是百年汽车工业的基础,而石油本身又是一种极具稀缺性特点的不可再生资源,正面临着被人类过度开采而日趋枯竭的危险。有研究表明,目前全球已探明石油储量应该在9 000亿到11 000亿桶之间,每年石油消耗量在240亿桶左右,而每年新勘探的石油储量则在80亿桶左右。据此计算,全球石油储备量也只能保证人类60年无忧。
不容否认,汽车普及也加速了石油的枯竭。国际能源署预计,世界汽车拥有量将从2010年的8亿辆增加到2035年的16亿辆,其中中国的汽车拥有量将呈10倍增长[4]。这些汽车几乎消耗了全球石油产量的三分之二。可以说,汽车的快速增多只会令作为不可再生资源的石油越来越稀缺,这就意味着能源安全越来越会受到严重威胁。所以,推广电动汽车,特别是研发和应用基于V2G技术的电动汽车,具有十分重要的战略意义。
基于V2G技术的电动汽车以V2G技术为载体,向智能电网获取充足的动力。这种获取动力的方式意味着汽车不再需要消耗石油。与石油相比,电能是一种比较廉价且来源相当广泛的优质可再生能源,新能源发电大规模接入电网又将为智能电网提供丰富的能量,源源不断的电能供应使汽车能够彻底摆脱对石油的依赖性。
(2)发展V2G是应对全球气候变化的有效途径。
随着全球汽车总量的持续上升,交通运输业不仅成为了耗能大户,同时也成为了碳排放大户,因此,近年来交通运输业逐渐成为了二氧化碳减排的重点领域。美国学者研究表明,如今运输业产生的二氧化碳排放量占了全球总排放量的20%[5],而根据德国可再生能源研究所(IWR)的研究来看,2009年全球二氧化碳排放量为313亿吨。可见,2009年全球交通运输业的碳排放大约高达62.6亿吨。
以发达国家中的美国为例,目前其二氧化碳排放的总量位居世界第一。从“碳源”角度分析,自21世纪开始交通运输业便成了罪魁祸首。由图1可见,近年来美国交通运输业的二氧化碳排放量都超过了工业领域的碳排放量,并且远远高于居民生活碳排放量和商业活动的碳排放量。究其原因,与交通运输工具使用的能源类型有关。美国交通运输工具一直都以石油作为主要燃料,天然气、可再生能源在其中的应用比重一直比较小。换言之,石油的大量消耗是导致美国交通运输业高排放的主要原因。
与传统汽车不同,电动汽车以电动机取代燃油机作为自身的发动机,使用清洁的二次能源电能作为汽车的动力源,汽车在行驶过程中零排放的特点赋予了电动汽车“清洁型交通工具”的重要角色。显然,如果大力推广和普及电动汽车,交通运输业的二氧化碳排放量将随之大幅度减少。
(3)发展V2G是推动能源结构低碳化发展的强大外力。
在能源需求日益强劲的今天,能源的可持续发展问题受到了世界各国的广泛关注。从中国经济社会发展过程中能源消耗的结构来看,明显以煤炭为主,其次是石油。2008年,中国煤炭、石油和天然气等化石燃料能源的消耗总量占全部能源消耗总量的93%,美国大约占85%。化石燃料占据主导地位的能源消耗结构直接造成了我国“高能耗、高污染、高排放”的高碳经济体系,严重影响了人类赖以生存的自然环境。因此,以可再生能源替代化石燃料能源,改变能源结构,是高碳社会向低碳社会迈进的大势所趋,也是实现社会低碳发展的必然要求。能源结构的变化直接影响着二氧化碳排放量。科学研究表明,“1tce(吨标准煤)的可再生能源相当于1.4t普通煤(发电量5000大卡/kg),二氧化碳减排2.56t,烟尘减排245kg,二氧化硫减排33.6kg,氮氧化物减排5.6kg[7]。”
随着电动汽车的推广和V2G技术的发展,可再生能源的地位将会凸显,逐渐成为诸多能源种类的关键角色则是大势所趋。国际能源署首席经济学家法提赫·比罗尔指出,可再生能源(包括水电、风电、太阳能、地热、现代生物质能和海洋能源)在全球能源需求中的份额将从2008年的7%上升到2035年的14%[4]。可再生能源的使用,不仅能够减少二氧化碳的排放,更重要的是,大规模地使用可再生能源将会对当前能源结构的低碳化变迁带来积极作用。
(4)发展V2G是提高电网效率的关键举措。
传统电网所提供的电力是无法存储的,由于电力的消费是瞬间的,发电厂所发的电力往往无法百分之百地得到利用。如果所发的电没被利用,那么就会空耗掉,对供电方而言,发电耗能却是照常进行的,这样就会造成资源、能源浪费,带来一定的经济损失。因此,如何有效提高电网效率成为了一个新问题。
V2G技术能在用户和电网之间搭建实时信息交流的平台,让电动汽车通过“削峰填谷”的方式充分利用电能以提高电网的效率。在用电低谷、电网供电充足时,电动汽车可以进行充电,这是一个集体存储电能的过程,也是对以往会被浪费掉的那部分电能充分利用的过程;而遇到用电高峰、电网供电紧张的情况时,电动汽车作为分布式能源的存储单元,集体为电网供应蓄电池内的余电。分布式能源以其贴近用户的特点较好地避免了远距离输电带来的输变电损失和输热损失,综合利用率高达75%至90%之间,所以能够有效地提高电网负荷率,缓解电网压力,避免输电阻塞、电力短缺等现象。
3 中国发展V2G存在的主要障碍因素
电动汽车和智能电网的低碳效益使得V2G技术越来越受到社会的关注。就电动汽车的研发而言,中国已具有一定的基础,并且技术水平已经与美国基本处在同一起跑线上,但是中国电动汽车产业的发展之路还比较漫长,再加上智能电网的建设工作刚刚起步,中国V2G的发展依然面临着种种障碍。
(1)基础设施建设层面。
1)智能电网建设工作起步较晚。
V2G技术的应用必须以强大的智能电网作为支撑,可以说,智能电网是V2G的基础。虽然国家电网公司已经开始了智能电网的发展计划,但智能电网建设工作目前仍处于规划试点阶段。中国目前所处的经济发展阶段和所具备的能源集中分布特点决定了要把智能电网建设成一个具有长距离、大容量输电特征的特高压的坚强电网,这是有别于美国的。根据国家电网所公布的发展计划,我国要到2020年才能全面建成统一的“坚强智能电网”。
2)充电设施严重不足。
随着各种优惠政策的相继出台,尽管电动汽车的发展已经迎来了重要的机遇期,但是充电站、充电机、充电桩和充电接口等基础设施的严重不足,直接阻碍了电动汽车的发展。基于V2G技术的电动汽车对充电设施的要求更高,它不仅需要布局合理的充电站,还需要有一个完善的充电网络体系,让电动汽车无论是停在公共场所还是私人住所,都能顺利实现充放电的过程。充电网络的缺乏一直都困扰着电动汽车开发商和生产商,同时也影响着消费者对于使用电动汽车的信心。所以,发展V2G的同时也必须要跟进配套充电设施的建设,这样才会让应用V2G技术的电动汽车更具市场前景。
(2)技术研发层面。
1)电动汽车电池储能技术和使用寿命有待进一步提高。
在应用V2G技术时,电动汽车的电池就成为了天然的分布式储能单元,电池的储电能力越高,电动汽车的续驶能力显然就越强。而在作为分布式储能单元为智能电网返销电力的过程中,储电能力越强的电池也会返销得越多,给智能电网补充的负荷就越多,缓解电网高峰用电压力的能力便会越强;此外,电动汽车的电池寿命都是有限的,电池每充放电一次,有效寿命就会减少一次。所以,只有电池每次所储存电量的增值大于电池每次充放电时所耗损的价值时,V2G技术才会更有经济意义。
2)可再生能源储能技术应得到突破。
一些可再生能源分布式发电系统由于受到环境因素的影响比较大,不可能做到随时都能够发电,而在应用V2G技术时必须要保证拥有充足的电能,所以它要求有更多更高效的分布式储能设施。高效的分布式储能设施的特点就是要将可再生能源所发的电能有效地储存起来,并在特定的时间里提供电能。目前应用比较广泛的储能技术是电池储能,但是电池存在运行维护复杂、工作环境要求高、环境污染严重、使用寿命有限等缺点,所以需要寻找新型储能元件,研发先进储能技术,比如功率密度高、充电速度快、使用寿命长、低温性能优越的超级电容就是比较好的选择。
3)智能电网关键技术需要多部门展开合作研发。
一个强大的智能电网主要由四部分组成,分别是:高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)、高级配电运行(Advanced Distribution Operation,ADO)、高级输电运行(Advanced Transmission Operation,ATO)以及高级资产管理(Advanced Asset Management,AAM)[8],其中涉及到的关键技术有测量技术、通信技术、输配电技术、决策和控制技术等。这些技术是电网智能化的基础,需要系统地形成一个全面的技术体系。在美国,就有一个由美国电科院创建的、由通用公司管理的,由UCA、SISCO、Lucent、EnerNex、Hypertek等多家公司参与的电力系统体系结构,为电网建立技术体系。
(3)政策支撑层面。
1)缺乏发展V2G的相关标准体系。
一方面,在中国目前还缺乏智能电网建设的标准体系。2009年3月19日,美国电气电子工程师学会(IEEE)批准成立旨在确保智能电网相互兼容的工作组《IEEE2030指南:能源技术及信息技术与电力系统(EPS)、终端电器及负载的智能电网互操作》。这给中国智能电网的建设带来了启示:制定自有的智能电网标准体系是中国大规模建设智能电网的关键。重点要根据国内电网的环境和特点,结合V2G应用的需求,整合一套适合国内智能电网建设的、兼容性好、可操作性强的标准体系。另一方面,基于V2G技术的电动汽车的标准体系以及电动汽车充电插头、插座的标准体系也是必不可少的。美国学者提出了要组建汽车改装公司,专门用来将传统汽车改装成电动汽车,与智能电网实现接轨,既能实现低碳发展,又能减轻消费者的经济负担。这样的改装技术当然需要一套完整的标准体系作支撑。
2)智能电网的建设缺乏外资参与。
V2G的发展与智能电网建设息息相关。智能电网的建设是一项长期投资的巨大工程,一方面,智能电网的建设涉及到巨额的资金投入,另一方面,它又涉及到诸多先进技术的研发,所以引进外资参与是必然的要求。但是,根据中国的法律规定,电网实际上属于一种不对外资开放的较为的敏感行业,外资如何有效地参与就成了中国智能电网发展的一个瓶颈。因此,政府应该制定相应的政策,既合法又合理地突破这个关键瓶颈,这将给中国智能电网的发展带来新的机遇。
摘要：V2G(Vehicle-to-Grid)是“汽车到电网”技术的英文缩写,它是电动汽车与智能电网的交互形式,也是实现双方对接的智能技术,对新能源和新能源汽车两大战略性新兴产业的发展有着重要的战略意义和带动作用。就V2G在解决能源安全问题、应对气候变化、推动能源结构低碳化发展、提高电网效率等方面的重要意义展开了详细阐释,认为V2G是传统汽车工业和电网低碳化转型的新方向;最后从基础设施建设、技术研发、政策支撑等方面着手分析了中国发展V2G存在的主要障碍因素。
关键词：V2G,电动汽车,智能电网,低碳
参考文献
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[7]刘学敏.低碳发展之路需要经济和能源结构双重转型[J].中国科技投资,2009(7):40
智能电网开启电网运行新形式 篇9
1 智能电网
1.1 智能电网的定义
所谓智能电网就是电网的智能化, 同时也叫做“电网2.0”, 英文名称smart power grids, 将目前科技很先进的通信工程、信息, 以及自动控制工程与能源电力技术融合在一起, 而且同电网的一些最基本的设施组建成具有很多可以满足现代人的需求的新形式电网。我们来看一下, 其实简单的说智能电网是通过各种我们现在使用的通信技术比如测量技术、传感技术等技术的实践, 最后实现我们智能电网的一些具有实际意义的目标。
1.2 智能电网的优势
1) 首先我们看下智能电网的结构, 在智能电网中有着非常多的智能元件被安装在它的独特的网络构造当中。这个特点就决定了智能电网有着很好的对抗一些无论是来自自然界还是外在的一些破坏和危险。并且, 即使是有不可抗拒的因素所带来的一些故障的时候, 智能电网也可以将损失降到最低, 同时实现自我恢复, 也就是说智能电网具有坚韧的特点;2) 智能电网的本身是有一个网络系统的, 这样就可以通过信息的随时采集, 执行一些特定的命令, 比如传输, 交换等等。其实这就是我们要说的智能电网的另外一个优势——网络资源共享。这一特点也应了现代化人对资源共享的需求, 对于网络共享在电网历史数据的应用, 网络资源共享提供的数据非常准确, 还可以将历史数据很好的记录下来, 以供以后参考, 节省了很多资源;3) 相信在今天, 每家每户都有不同种类的电器, 一般都不下十种, 这也就决定了对于电能有了各种各样的要求, 智能电网恰恰就可以满足各种用电产品的不同需要, 这个优点很明显的显示智能电网在现代电力市场中无法替代的地位, 既能满足我国经济的迅速发展对电能的高要求, 还能自如的将各式的前所未有的负荷所带来的冲击降到最小的影响, 可以保护电能产品的同时使电能产品可以安全高效的被利用;4) 运行效率高, 成本低是智能电网的另一个特点, 信息、通信和先进的管理技术等结合在一起的应用方式, 必然会将电力设备的使用效率大幅度提高, 从而将电能的损耗降到最低, 所以电网运行的成本就被降低了, 体现了智能电网运行效率高但是成本相对却低很多, 充分体现出了智能电网的优势;5) 智能电网可以协调统一电力系统。智能电网可以参照其它先使用智能系统的单位促进电力系统管理规范化、标准化、精细化最后逐渐走进市场化的进程。智能电力系统可以实现利用与共享还可以将实时和非实时的信息集成在一起, 最后将所有的数据集中在一起形成详细的、全面的整个电网的运营模式流程, 同时将可以提供一些紧急问题处理方案, 以备不时之需。
2 智能电网的建设条件
2.1 先进智能化的测量装置及元件
这里提到的测量装置和原件都是智能电网所必需的基础东西, 只有这些基础硬件设施齐全智能电网的想法才能顺利实现, 智能电网对这些装置以及元件的基本要求一定要有抗击多种干扰的能力, 只有具备这些应有的能力, 才能够在遇到问题时第一时间作出反应, 进而可以将相应的命令信息快速的以第一时间传输给控制中心, 这一必要条件也就是智能电网的一个优势, 可以将信息技术的精髓运用到智能电网当中去, 这不过是第一步, 只是对于硬件的要求。
2.2 智能电网必须要选择一个合适的通信方式
利用网络做到资源共享是智能电网的又一个具有明显优势的特点, 那就要求整个智能电网用合理的通信方式来实现网络化资源共享, 大家都知道由于电能的传输速度是非常快的, 那么如果有事故发生, 在很短的时间之内整个电力系统都会因为网络化的原因受到极大的影响, 甚至瘫痪, 后果会非常严重, 甚至是灾难性的。所以我们说智能电网通过网络虽然实现了很多现实意义, 可是一些人为的因素和不可抗拒的自然灾害对它的影响太大了。所以智能电网的通信方式在这里就显得尤为重要了, 将智能电网在运行当中的实时特征与网络通信协议中实行分级方式相结合的方式, 这样对于网络的要求就会高一些, 以便可以使传输的准确度、速度、容量等要求可以得到满足。
2.3 智能电网的运行规律
目前来看, 智能电网被越来越多的人所接受, 这就需要我们将智能电网的运行规律认知加深, 它的本质还是原来电网的本质规律, 就是将原来的电网进行了升级。其实就是把计算机这个智能的工具融入到电网中, 使整个电网系统更加适应当今高速发展的经济社会。
3 我国发展智能电网的前景
智能电网在我们国家的发展主要是将实现在发展大规模长距离输电的同时, 也会重视开发新型能源发电比如风力发电、水力发电等等这些我国之前用的发电方式比较少的资源逐步改变以前一直以煤作为能源发电的方式;我们国家在国际上, 特高压输电的经验及技术处于领先的地位, 而且美国也即将于我们共同来制定智能电网的标准。
4 结论
人们的工作、学习、生活都离不开电网行业, 智能电网离我们越来越近, 甚至主导了我们的全部生活, 这就需要以后的发展中, 一直的改进、改善一些新的技术使智能电网更好的为人民服务。同时智能电网要提高自身的可靠性、安全性, 以适应社会的发展。
参考文献
[1]邓贵金.智能电网变电运行管理模式探讨[J].城市建设理论研究, 2011, 8.
[2]王振.智能电网技术现状与发展趋势[J].企业与科技发展, 2011 (3) .
智能电网产业 篇10
关键词：新能源,微电网,智能电网,智能社区,电力电子,能源管理系统
1 引言
随着世界经济快速发展、人口持续增加、人们生活水平不断提高,能源紧缺、环境污染问题日趋严重。为了可持续使用能源和保护地球环境,各国都在积极开发利用可再生能源。目前的电力系统还是半个世纪以前的格局,属计划经济模式。电力部门总把电力事业据为己有,独占鳌头,从而垄断市场价格,这是黄金律,没商量。20多年前,很多国家引入了电力市场,该黄金律受到了很大挑战。2002年,美国电科院提出了智能电网的概念[1],并在欧洲得以实现,如今智能电网已得到世界各国的普遍接受。传统电力市场不是真正意义上的理想市场,真正意义上的理想电力市场应该是智能电网。如今从电力电子角度看,新能源并网发电技术似乎比较成熟,但可再生能源大量并网后会出现什么新问题? 未来的能源格局将会如何? 各国还在探索之中。近期,作者阅读了《富士时报》( 富士电机公司内部期刊) 的许多有关新能源、微电网、智能电网、智能社区的文章,觉得一些思想值得借鉴,遂推介此“他山之石”,供同行共享。
2 智能电网
可再生能源大量使用后,电能质量面临着巨大挑战。如果并入电网的容量超过电网供给量的10% ,电网的频率和电压就会不稳定[2]。而且,电能的流动已不是单从电力公司的发电站流向用户一方,而是双方向的,甚至在各用户之间流动。为了应对微电网的波动,须在电网侧增设大量的补偿设备,显然这些设备的运行率并不高,很不经济。通过信息技术将用户和电网融合在一起,实现协调运行,让电网自身具备电力最优供需控制功能,以极大地提高电力供应能力和利用效率,这就是智能电网。智能电网就是为实现该协调控制的一种手段。智能电网以数字化电力设备为基础构成网络节点,既控制能量流,也控制信息流,使强弱电技术相互融合。数字化电力设备涉及智能传感、智能诊断、智能操作、专用集成电路开发、电磁兼容、网络化信息交互等技术。其最终目的是达到测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化及信息互动化。智能电网技术已成为强化国际竞争力的战略支柱[3]。
智能电网能够吸纳其所覆盖地区范围内的光伏发电、风力发电、生物质发电等分散型电源,从而大幅度提高该地区的能源自给率。这样,在地震、洪涝等大范围灾害发生时,可以分散能源基础设施遭受损坏的风险,并利用多种当地生成的能源以迅速恢复该地区重要部门的能量供应。
在智能电网内,通过大范围扩大利用新能源,结合推广应用具有高节能性能的楼宇、高效率的交通系统、可靠安全的供水系统等,实现低碳、便捷的城市基础设施,这就是智能管理的构想。在此构想下,规划和展开新城市开发、城市改造等工程。
3 智能社区的架构
3. 1 智能社区
随着发展中国家工业园区、新城区的不断创立,其能源供给、水源供给、交通、物流等社会基础构建将需要大量投资[3]; 发达国家在经济增长期间所装备的既有能源设施通过基础设施再投资和开发,逐步更新为智能电网是必然趋势[4]。目前,世界上有300多个新城市开发和城市改造正在进行中,涉及的不单纯是电网智能化问题,还拓展到如何构建包括生活用水、交通、物流等与能源相融合的环境友好的城市空间问题,即智能社区、生态城的问题[5]。图1是智能社区的示意图。
智能社区的市场需求不是提供单一的核心技术,而是把作为能源基础设施的能源供给、能源流通乃至用户对能源的高效利用等一并考虑,构成一条“一站式”的能源供应链,作为商业规划操作,且要求具有水供给、废弃物处理、交通、物流等综合的社会系统开发者的功能[3]。
3. 2 智能社区的架构
图2是富士电机考虑的智能社区架构。富士电机拥有大规模火力发电、水力发电、地热发电的工厂技术,还能提供可利用低温低热的双工质循环发电、轻量可弯曲的非晶太阳能电池、工业用磷酸燃料电池等很有特色的供电方用的产品,以及为将以上产品安全接入电网的变电站保护系统、为光伏发电/风力发电时的电力波动进行削峰填谷使之平滑并入电网的一系列电力系统稳定化装置[3]。
富士电机把“智能社区”作为社会基础设施的一部分,它涵盖了智能电网、交通系统及给排水等公用设施。其中智能电网的结构分为5个层面,即: 功率器件、电力电子设备、用户电网、微电网及作为能源基础设施的智能电网本身。
电力电子设备: 包括UPS、直流大电流电源、电动汽车的电力驱动、交通运输各领域所需的各种电力电子设备、光伏发电系统逆变器、可再生能源剩余电力储存系统、维持电网电压平稳的无功功率补偿及电压调整器等。富士电机利用其特有的反向阻断型IGBT( RB-IGBT) 研发出三电平变换器[6],其功耗降低了30% ~40%。
用户电网: 智能电网的重点是考虑家庭、产业、交通等用户侧的节能。富士电机以工厂和楼宇的用户为对象,利用EMS实现能源的可视化、分析评估及设备整体的优化运行,且通过电力电子设备向用户综合提供节能对策的解决方案,即绿色导航( Green Navigation) 。此外,随着服务器集成化程度的提高和互联网数据中心( IDC) 对能量密度需求的不断增大,电力电子设备以IDC为对象,提供了以超高效UPS和当地空调系统为中心的绿色IDC解决方案,进而以便利店、物流业界为对象,提供一站式节能店铺的综合解决方案。
微电网: 包括光伏组件、燃料电池、风电机、生物质发电、余热发电等组成的网络。孤岛的电力供应多半还是靠柴油发电机,因此存在着燃料运输费用及环保问题。孤岛的微电网通过现有的柴油发电及蓄电系统的协调运行,消除光伏发电/风力发电等可再生能源发电时所引起的能源供需不平衡,并维持良好的电网质量。
智能电网: 包括发电厂、变电站、高压电网,它将上述EMS与上位地区的EMS在同一个信息平台上分级联结起来。对于家庭类小规模用户来说,通过“智能电表”实现与上位EMS及电力公司间的双向携手。智能电表除了具备原有的电量累计功能外,还装有信息显示终端,能与上位EMS不断进行信息交换,并根据电力公司的电力供应状况和用户需求响应变更电力售价、指导用户控制负荷。图3为富士电机的地区能源管理系统( CEMS) 。
4 新一代能源社会系统
为了实现低碳社会,人们都在考虑使用可再生能源、电动汽车、节能住宅、零排放楼宇,企业也采用高效率机器。在日本国内,能源最优管理方式是以全区域内的电力公司、可再生能源发电者及用户为对象,推进不单纯是电能,还包括热能、燃气、水环境有效利用、居民生活方式变革等在内的和谐型城市空间构建的实证项目,在海外也积极展开城市和工业园区的电力、热、燃气、水环境、交通等基础设施的整备工程[7]。
智能社区通过智能电网等最新技术构建起新一代地区社会。这不但能有效利用能源,还能应用可再生能源,改变交通系统,形成一个节能又舒适的生活空间。这里,信息网络在沟通这些部门联系中充当着重要角色[8]。
4. 1 富士电机的新一代能源社会系统
富士电机把对象地区的电力稳定性和节能低碳化以地区分散方式来实现,构建的新一代能源社会系统不影响输电系统。系统通过智能电表直接/间接控制负荷达到节能,还将热能和燃气等在全地区内融合起来,旨在将有关能源的问题在地区内解决。图4为富士电机用在智能电网和智能社区中的地区分散型新能源社会系统的方案。
新能源社会系统要关注4个要点: 对象规模、电网品质、能源管理、就地消纳。与此相关的技术是配电自动化系统、系统控制、能源管理系统、分散型电源、供需平衡控制、电网品质稳定性、电量检测、配电设备及作为逆变器/变流器应用的电力调节系统( PCS) 等。
( 1) 对象规模: 有大有小,以紧凑型私人住宅、联合企业、工业园区、孤岛、无电地区为对象地区。
( 2) 电网品质: 对象地区使用分散型电源所产生的电压、频率波动在地区内部吸收掉,以确保电力系统的稳定。
( 3) 能源管理: 作为用户的住宅、充电站、店铺、商业楼宇、工厂,在使用电能和热能时,通过信息网络实时收集现场信息,使地区内的能源能融合使用。
( 4) 就地消纳: 对象地区的能源控制是将输电系统、地区的热电联供系统、分散型电源系统等结合在一起,以实现就地消纳。
基于上述要点,富士电机采取如下措施[9]:
( 1) 低碳化措施
社区能源管理系统( CEMS) 管理整个社区的能源; 能源管理系统( REMS、BEMS、FEMS) 管理店铺、楼宇、工厂的能源; 智能电表、多级中继无线技术具备用电指导显示和应答输入功能,把握并及时停止/解停用户的电力使用量; 分散型电源有薄型光伏组件( 轻量可弯卷) 、商务用100kW磷酸燃料电池、可低落差发电的微型管状水轮机、将低温热能有效变换成电能的双工质地热发电等技术。
新一代配电系统技术包括故障点位置探测与修复、功率潮流监测、电压/频率调节功能; 高效运行的电力调节系统实现电网内电力控制,蓄电池充放电实现地区内的电力稳定; 稳定电网电能品质的配电设备包括负载率控制变压器( LRT) 、IT开关、静止无功补偿器( SVC) 、自动电压调节器( SVR) 、不停电电源等相关技术; 对于孤岛类封闭性微电网,需要进行能源供需的快速最优控制及供需平衡控制。图5为富士电机智能电网系统的总图。
( 2) 电力稳定措施
4. 2 社区能源管理
图6是富士电机用在北九州市的新一代能源社会系统的结构图。这里采用的是控制地区整体能源以实现低碳化目标的应对技术,包括可再生能源与热电联供系统的合作、向电动汽车供电、电动汽车再生电能利用、利用设置在地区内的蓄电池实现电力系统稳定、各用户的用电情况可视化以及根据动态定价和环保激励机制的需求抑制措施等。该系统将对象地区的能源供应者与用户通过信息网络对接,地区能源管理系统进行电、热、氢的计量、运营规划、供需平衡控制及与电力系统的合作,从能源管理上看,可作为环境友好型紧凑城市的典型案例。
本能源管理系统的特点如下:
( 1) 地区能源管理系统根据快速应答和频度的需要,将通过专用缆线和通用采集顺序采集的综合能源数据收集在一起,进行一元化管理。
( 2) 根据对象地区的要求,可独立配置多个商务处理,实时控制发电、充放电,掌握各用户的能源利用情况,进行能源供需规划。
( 3) 将收集到的信息提供给外部的服务供应商,以便提供新的服务。
表1为地区能源管理系统的各功能项,图7为地区能源管理系统结构图。
4. 3 用户能源管理
富士电机参与了关西科学城的“以设施电网为对象的能源控制器开发”,推进了对含有出租办公楼、大会厅、宾馆、餐厅等综合楼宇的低碳化技术示范工程,其目标如下:
( 1) 将整幢综合大楼作为一个封闭网,在综合楼内配备蓄电池、光伏电池、燃料电池、智能电表,通过高效运行蓄电池、燃料电池和热泵,将大楼内的可再生电能和热能在大楼内得到有效利用。
( 2) 通过间接控制负荷,推动承租人实现节能和低碳化,增强承租人和楼宇使用者的环保意识,为综合大楼整体的零排放做贡献。
用户能源管理系统是通过在综合大楼内设置紧凑型楼宇用能源控制器来实现的。该控制器在直接控制综合大楼内蓄电池、燃料电池的同时,还通过智能电表间接控制承租人的负荷。通过与传统的以监视和可视化为中心的楼宇管理系统的合作,更有效地利用楼宇内的能源。表2所示为楼宇用能源控制器的主要功能项,图8是以综合楼宇为对象的用户能源管理系统的结构图。
4. 4 海外项目的拓展
富士电机与住友商事株式会社、三菱电机株式会社、东电设计株式会社接受了独立行政法人新能源产业技术综合开发机构( NEDO) 的委托,准备进入东南亚国家工业园区,需要考虑的是:
( 1) 为确保稳定生产,要求电能质量水平与日本相同。
( 2) 与日本相比,工厂的能源管理里还有节能、低碳化的充分余地。
( 3) 工业园区的电力合同需求量与一个配电用变电站所管理的电力容量相当,规模上与地区能源管理的对象地区相仿。
表3为工业园区用智能电网技术,图9为工业园区智能电网的系统模型。该模型把整个工业园区作为能源管理的对象区域,在整个工业园区内利用电力系统化和能源管理系统实施节能和削峰填谷。主要技术有: 在工业园区设置“电能品质稳定化装置”,向多家工厂提供高品质电源; 在园区中心,“工业园区EMS”集中管理能源和限制工厂的用电要求。
5 孤岛的微电网系统
世界上有无数的有人孤岛,其中多数是以独立的电力系统运作的。中小规模孤岛因为规模小,发电机的惯性能量小,易受可再生能源输出波动的影响[10]。20世纪90年代后半叶,欧盟各国为应对地球环境,大力推动风力发电,结果也暴露出很多问题,尽快解决这些问题成为当时的当务之急[11]。为此,孤岛微电网也应运而生。
5. 1 孤岛上的微电网
微电网系统使用多套分散型电源,以保持地区内电力的供需平衡。其特点是[12]: 适用于多个用户存在的特定地区; 由分散型电源和小规模电力供应网络构成; 独立于原有的大规模电力系统,是可现场运行的电力供应系统; 分并网型和独立型两种; 一般利用信息与通信技术( ICT) 对多组分散型电源和负荷进行综合控制。
孤岛微电网系统继承了原微电网的特点,是独具特色的中小规模系统,目的是维持可再生能源大量应用时电能品质的稳定性,确保供电的可靠性。孤岛独立发电系统由于受到运作上的限制,一般都采用内燃发电机发电,使用的燃料是CO2排放系数较大的化石燃料。由于远程运输燃料加大了发电成本,因此孤岛独立发电有经济性问题。为此,不能使用化石燃料,而必须大量应用可再生能源,这样既减轻对环境污染的压力,也可降低发电成本。可是,大量应用可再生能源会引发电能质量和可靠性的下降,必须采取必要对策[13]。表4为孤岛应用可再生能源面临的课题。
5. 2 孤岛微电网的基本结构
孤岛微电网系统基本结构如图10所示,由原来的内燃柴油发电机、可再生能源及电力储存设备组成。各设备发出的电力、电能品质( 频率、无功功率等) 通过传感器检测,经高速传输线送到微电网控制装置。
小规模系统多使用惯性能量小的小容量柴油发电机,可再生能源输出的突变或停止都会造成频率波动、电能品质下降。这种突然波动靠原来发电系统的控制装置( 调速控制器) 是跟踪不了的,如不采取措施,将造成频率偏离规定值,引发电能品质下降。
对于规模为数百千瓦的小规模孤岛,这种频率波动变得更显著,必须进行快速补偿。对于更小的孤岛,发电机的台数也更少,运行调节范围很小。此时,如果可再生能源发电的比例较高,则原有发电机很难在运行范围内稳定运行,为此,必须限制可再生能源的输出能力或冗余电力储存设备,通过增大容量以实现高峰后移运行。
对于1MW左右的中规模孤岛,一般采用多台柴油发电机发电,以控制其运行台数为主,如果备用电源余量充足,则其运行范围可以设宽些。因此,微电网系统有望在现有发电设备的控制范围内构建出最经济的系统。
5. 3 小规模孤岛的控制功能
富士电机的“UPS8000G系列不停电电源”产品具有缓冲功能,当高效率燃气发电机突加负荷时,该UPS能协助跟踪负荷,并根据负荷的瞬变在数毫秒到10ms内实现对瞬变的补偿。日本“WindPower西目发电站株式会社”从2008年开始实施抑制风电场输出电能波动的稳定装置试验。通过该试验确认了稳定性控制技术和蓄电池的运用管理技术[14]。在此基础上,进一步开发面向小孤岛的微电网控制功能。图11为用于小规模孤岛的控制功能示意图。该方案在风力发电机解列或光伏发电逆变器停机时能确保频率不偏离。
对于多台发电机发电的中规模孤岛,利用发电机的惯性能量可以吸收一部分动态过程中的波动。这种系统发电机的运行范围也较宽,考虑到添加储能设备的经济性,须选择合适的蓄电池并适当减小其容量。系统规模再大时,可再生能源的设置点增多,可再生能源输出波动的检测变得很困难。这种情况下,采用包括负载波动在内的系统快速频率补偿是最有效的方法。
微电网中,可用于波动补偿的电容种类很多,包括铅酸电池、锂离子电池、锂离子电容、电双层电容等,选用时需考虑其特性、循环寿命、设置面积、经济性等。一般说,对于峰值后移类负荷均衡用途,需要大容量蓄电池,最好选择体功率密度大的蓄电池。经研究发现,对于只有数分钟短周期波动的补偿,最好采用循环寿命长、体功率密度大的电容; 而对于数十分钟以上长周期波动的补偿,可采用包括锂离子电池等在内的各种电池。锂离子电容几乎可与双电层电容一样使用,但比双电层电容体积小、重量轻。
5. 4 高速频率检测装置
微电网频率检测不单只是为确保电能质量这个指标,还可以获得包括内燃发电机在内的微电网域内的电力供需平衡状况等重要指标。为了对孤岛独立系统整体实现协调控制,针对原有控制设备不能跟踪的瞬时频率波动,微电网控制必须具备有效的跟踪控制功能。
系统频率检测的方法如下: 设在规定的时间内,系统交流电压从负值( -) 变为正值( +) N次,则由N次变化所花时间可求出1次交流循环所用时间[15]。该频率检测需要0. 1 ~10s左右。富士电机以交流电压为信号源,采用独特的误差压缩算法及特性优化滤波,开发出了具有30ms的频率跟踪特性的高速频率检测装置[16],用于微电网控制功能中的高速频率波动补偿。
6 微电网的电力电子技术
用于微电网的电力电子设备必须具备能安全并入电网并应对频率/电压波动的功能[17]。
6. 1 并网所需功能
低电压穿越( LVRT) : 要并网的微电网首先必须具备LVRT功能。在可再生能源应用数量不多的情况下,当电网电压下降时,分散型电源即使解列对系统整体的影响也很小,不会有什么问题。但应用数量很多时,分散型电源的同时解列将产生发电量与负荷间的不平衡,系统频率的稳定性就下降了。此时不是让分散型电源都解列,而是让部分负载退出,以维持系统频率稳定。因此,分散型电源并网必须满足三点要求: 1能应对频率的变化; 2电网电压跌落时尽量保持与电网连接,继续供电; 3即使解列了,但当电网电压恢复时必须迅速再并网并提供发电。
6. 2 孤岛运行检测功能
并网运行的一个不可或缺功能是要能够检测出孤岛运行的状态( 注: 这里孤岛不是指岛屿,而是指一种运行状态) 。在孤岛运行状态下,容易引发触电、损坏设备,应尽快检出并解列。检测的方式有两种:
( 1) 被动式检测: 微电网系统转为孤岛运行时,由于发出功率与负载不平衡,会引发电压相位和频率的急剧变化,将该变化检测出来,即可识别出孤岛运行状态。
( 2) 主动式检测: 不断给逆变器的输出施以功率或频率扰动,当系统转为孤岛运行时,其输出阻抗或频率会有剧变,通过检测该变化即可识别孤岛运行状态。
目前的配电系统中往往负荷大于发电,被动式检测方法尚能奏效。但当分散型电源增加时,配电系统内的发电和负荷可能达到平衡,此时孤岛运行输出的电压相位和频率没有明显变化,被动式检测方法就难以奏效。以前被动式作为主要检测方法,主动式作为备用。现在相反,随着分散型电源的大量应用,被动式方法有检测不出的风险,所以主动式成为主要方式。
目前,特别是对于小规模光伏发电,业内一致认为以无相互干扰的主动式检测方式为宜[18],而对于中大容量功率变换器( 光伏/蓄电池的电力并入系统) 的孤岛运行方式还在关注中[19]。
6. 3 发电波动及可再生能源波动的应对功能
以往,负荷的波动靠控制发电机吸收来稳定频率。但可再生能源一旦发生波动,单靠控制发电机就难以控制供需平衡,因此,可再生能源侧也必须调整输出量,使得其对系统的影响降到最小。该功能可通过电力储存来实现,必须根据波动周期改变蓄电池、锂离子电池、电双层电容等的电力储存方式,即控制其充放电。
可再生能源发电量往往会有波动,要抑制该波动就需要与发电机( 或发电站) 相同台数的电力稳定装置。相比之下,在地域大的地方采用广域型电力稳定设备吸收该波动能使波动得到平均,从而减小设备的总容量,这种方法更经济。这种广域型电力稳定设备是在大范围( 如城镇、县及以上) 内控制包括可再生能源在内的发电量波动的一种设备。这时需要加大用于电力储存的逆变器的单机容量,或采用并联方式来加大容量。
小规模孤岛上的发电机惯性常数小,发电量的波动容易引起电力供需不平衡,甚至发生振荡。这种不稳定状态可以通过电力储存装置予以稳定,但需要高速高精度控制的逆变器。
6. 4 微电网上的电力电子技术
近年来,随着电力电子技术应用范围的不断扩大,在能源流通领域也能方便地实现复杂控制,使得社会基础设施得到有效利用。图12是富士电机在智能电网上所采用的电力流通供应链的智能化示意图。图中,利用传感器、智能电表监视系统信息,使得系统高效运行,实现发电、流通、消费的最优化。
( 1) 发电用的电力电子技术
电力稳定装置是发电方面应用电力电子技术的一个例子。电力系统的发电机多以旋转型为主,微电网本质上也是如此。当电力系统大量应用可再生能源后,其发电的不稳定性影响到了系统的频率控制,电力稳定装置控制蓄电池充放电以补偿可再生能源输出的波动,使并网公共点上合成的输出电力是平滑的,目的是稳定系统的电压和频率,如图13所示[20]。图13是风电系统的例子,光伏发电系统也一样。该充放电采用双向逆变器控制。稳定电压通过控制有功和无功补偿; 稳定频率有不同控制方式,短时间波动采用自由运行( GF) ,长时间波动采用负载频率控制( LFC) ,更长周期的波动采用经济负荷分配控制( ELDC) 。控制方式不同,所需的电力储存量也不一样。电池容量对设备投资影响很大,应尽量减小电池容量。
( 2) 流通上用的电力电子技术
上述广域型电力稳定装置是用于广地域的电力稳定设备。对于狭小地域,通过调节供需平衡达到电力稳定。图14是京都生态能源工程的示意图。本示范工程设有生物发电站、光伏发电站、风力发电站,这些可再生能源发电设备和预先选定的若干用户间采用定时( 5min) 供需平衡控制[21]。
本系统用传感器检测光伏发电和风力发电的输出,经通信线将监测信号送到控制中心。控制中心根据波动量计算出需要二次电池补偿的出力,将该出力指令经通信线送到二次电池,以此来吸收光伏和风力发电产生的波动量。从数据的测量、收集、处理到向二次电池发送指令需要20s时间,经过数十秒钟的发电波动补偿后,能实现供需平衡调整。在监测与控制中采用了通用的通信网( ADSL、ISDN) ,所以不受距离限制,检测对象和控制对象可选,可望低成本实现大规模供需平衡调整。
本系统面对供需平衡控制,负荷的波动量基本上由燃气发电机调节。当单位时间内负荷波动大、燃气发电机难以跟踪调节时,负荷波动量的调节可由二次电池来完成。
实验结果证明,5min内供需平衡的控制精度在3% 内,基本达到预期效果,同时也证明了采用通用的广域通信网控制能达到高精度要求,使用二次电池作为供需控制手段是有效的。
6. 5 智能电网电力电子的未来
( 1) 配电网电力电子装置
电力系统中,发电、电力流通、电力消费分别由大规模集中型发电站、输配电设备、用户来承担。电力从大规模集中型发电站流向用户,配电系统的建设也是以从上游向下游流动的单方向为前提来构建的。
近年来,随着用户端家用光伏发电的兴起及分散型电源的大量应用,配电系统中电力的流向已不是单方向的( 如图15所示) 。而且可再生能源发电量是不可控的,因此为了管理好频率、电压和潮流,对于分散型电源侧、特定地区或广地域的管理等有必要使用与传统不同的方法。
配电用的电力电子装置有自励式无功功率补偿器、供需平衡控制器等。为便于其普及应用,这种装置必须满足屋外设置、柱上设置、免维护、低成本等条件。
屋外设置的设备必须满足耐环境、散热、密封等技术要求; 柱上安装的设备必须重量轻,且取消与高压电网直接连接的变压器,无冷却风扇,以期免维护、降成本。要使配电用装置充分满足上述功能要求,就必须考虑使用碳化硅( SiC) 等新一代功率器件,因此,要达到装置的实用化尚需一定时日。
( 2) 智能PCS
PCS的直流侧接光伏电池板、二次电池、电容( 包括电双层电容) 等。接光伏电池时是光伏PCS,接二次电池时是电力储存器,接电容时是无功功率补偿器。逆变器部分的基本结构大同小异。智能PCS是按标准配备有并网所需的通信功能和并网控制功能的逆变器,构建时就考虑到了多用途目的。
关于PCS的通信,目前日本经济产业省正在推进标准化,估计今后在通信接口和协议方面会标准化。因此,研发配备有上述标准化功能、适于多用途的PCS是意料之中的事。
系统并网控制功能包括LVRT、孤岛运行识别、并网保护等。这些功能内置后,装置具有通用性,能应对各种标准化。
( 3) 新能源电源模块
将发电装置和储能装置做成一体,有望构成新能源电源模块。日本经济产业省在关系到智能社区的系统论坛( Forum) 最终报告中,将电力系统归纳为五类[22],如表5所示。
容量较小的可再生能源电源装置模块化后,如果能不受系统构建、可再生能源类别的限制而供多用途使用,则可再生能源的推广应用就非常方便。不论发达国家型( 美、欧) 、发展中国家型( 城市型、郊外型) 还是孤岛型,使用同样结构的电源模块,根据使用对象的不同只要改变一下控制方式就能容易构成电源装置,则同样的部件规格可用于多种系统。为此,项目研发时要考虑到可扩展性、安全性、可靠性、免维护等要求。
扩展性是指根据需要能扩展系统的容量,这不单是指装置容量的增加,还包括必须能连接各种不同电源,系统整体能容易得到协调; 安全可靠是指在不同地区,各种人( 不是电气专业知识很深的人) 随时都可安全操作使用; 免维护是指故障少,即使发生故障也能容易应对。
新能源电源模块是指将光伏发电的电力变换系统( PCS) 、蓄电池的PCS组合到模块内,通过选用可构建小水力发电或风力发电系统。
( 4) 富士智能网络系统
富士电机智能网络系统的电力电子技术应用实例如图5所示。该网络系统中,在工业、民生领域,用户方构建微电网,将光伏发电系统、蓄电池PCS、燃料电池等组合在一起,构成混合电源装置。配电系统除了传统的有载调压变压器( LRT) 、静止电压调整器( SVR) 外,还加入了电压稳定用的无功功率补偿装置( SVC) 、用于潮流控制的环路平衡控制( LBC) 、吸收可再生能源波动的电力稳定装置等,构成了地区微电网。输电系统中,设置了地区型稳定装置,以稳定地区的电力供应。
富士电机智能网络系统中EMS收集智能电表及配电系统中IT设备上传来的信息,监管着系统整体。EMS为实现能源的高效利用,给电力电子装置发送控制指令,电力电子装置高速、高精度响应该指令,实现系统高效运行。
7 结论
智能电网:群雄竞逐 篇11
智能电网，在国内已经喧嚣了好几年。但对绝大多数居民而言，他们依旧没有感受到智能电网的存在。在未来10年左右的时间，这一状况有望得到改观。
今年上半年，国家能源局全面启动智能电网相关政策研究和试点工作，建设智能电网正从国家战略规划层面逐步落实到政策措施和工程实践中。
6月28日，由中国国家能源局、美国联邦能源管理委员会、美国贸易发展署主办的中美智能电网对话会在深圳举行。会上，国家能源局再次传递了大力发展智能电网的信号。
实际上，智能电网已经开始进入我们的生活。目前，国家电网公司已在25个省（区、市）建成智能用电信息采集系统，安装应用智能电表5000余万块，这一数字还在不断攀升。 据了解，如今北京、上海、重庆等地已建有28个智能小区和智能楼宇，3.5万居民提前过上了智能生活，在这些家庭中，远程控制空调、热水器等智能家电已经成为可能。
当然，智能电网的妙处并不仅限于此。只是智能电网将来会给我们生活带来的改变，很多人并没有清晰的认识。
智能电网时代，都有哪些妙处？
专家表示，首先，智能电网采用以后，我们的电力供给将会更加充分，在夏天用电的高峰时刻，也可以少受少电、断电之苦。近些年，随着我国经济的高速发展，电力供应越来越紧张，在这样的局面下，风电、太阳能发电等新型电力开始发展起来，但是制约它们发展的一个致命的问题是其发展遇到了并网的难题，这就导致了它们发的电输送不出去。然而，未来智能电网的使用，可以解决这个问题，它可以实现 “即插即用”，无扰接入、有序退出，从而支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更丰富的清洁能源。
其次，智能电网具有较高的安全性。它可以更好地对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应，在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备、电网的安全；而通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，可以及时发现故障隐患，并可以快速消除故障，使之自我恢复，从而避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。
另外，由于智能电网实现了电网的优化运行、电力设施检修智能化管理和削峰填谷的举措，可以增强电网输送能力，延长设备使用年限，并提高能源利用效率。
对家庭而言，智能电网的推广使用还可以起到很好的节能作用。据有关调查显示，家庭用户若能通过智能电表实时了解耗电信息、转变用电习惯，每月的电费开支将下降5%~15%。因此，今后人们的生活也将因智能电网而更加低碳。
分享千亿市场蛋糕
智能电网全面推进后将对市场产生较大影响。有专家提出，我国实施智能电网改造对变压器、智能终端、网络管理技术等行业拉动巨大，每年至少可拉升国民经济1～2个百分点。
公开资料显示，目前我国已形成了全套特高压输变电设备的国内批量生产能力，设备综合国产化率达到了90%。由于我国对特高压示范线路有严格的设备国产化要求，因此沐浴在“智能电网”概念春风中最“得意”和最“得益”的当属特变电工(600089)、中国西电(601179)：东方电气(600875)：荣信股份(002123)等国内输变电设备厂商，它们将分享这一即将到来的盛宴。
国家电网公司公开信息显示，今年在智能电网的投资将超过3000亿元，其中，集中针对核心技术和关键设备开展的研发经费就可达80亿元，已掌握市场主导权的国内相关企业，显然会成为最大的受益者。
前智能电网时代的电网规划研究 篇12
目前世界电力工业正经历相当大的变化, 分布式电源 (DG) 和分布式能源 (DER) 将广泛使用, 配电网络也从现有模式向主动型配电网络 (Active Distribution Network, ADN) 发展, 电力系统将由以大规模集中发电为主向有小规模的分布式发电大量存在的情况逐步转化。这对电力企业的可持续发展提出了巨大的挑战, 电力系统正处于前智能电网 (pre-smart-grid) 时代。
智能电网概念的提出正是顺应了电力系统的发展趋势, 为未来电网发展提出了解决方案。目前国际上还认为, “智能电网”的定义过于宽泛, 而用“未来电网”的概念则可更加清晰地表述未来电网的发展形态。
为此, 本文结合国际大电网会议 (CIGRE) 和国际供电会议 (CIRED) 对当前规划方面的一些前瞻性研究方向, 探讨未来电网规划需要考虑的主要因素、规划目标和约束条件, 提出前智能电网时代我国电网规划方面的有关建议。
1 国际电网发展研究现状[1,2,3]
经济发达国家的电力负荷发展已基本趋于饱和, 输电网发展亦处于相对成熟阶段, 其重点研究方向已转移到未来电网发展如何为用户提供更加绿色、清洁、优质的电力供应, 特别是未来配电网如何发展。
在2010年法国巴黎召开的第43届国际大电网会议 (CIGRE2010) 的主题为“未来电力系统技术和智能化需求”, 提出了四大发展战略:未来电力系统发展模式;现有电力系统的尽限利用;环境和可持续发展;电力企业与社会决策层的沟通。前3个发展战略都与电力系统的现状密切相关, 这说明未来电网的发展模式应该充分考虑电网现有的发展模式。
根据四大发展战略, CIGRE2010提出了十大技术方向:主动配电网;信息的大规模交换;电力电子与高压直流输电 (HVDC) 的集成;储能装置的大规模安装;新系统的运行与控制;继电保护新概念;电网规划新概念;改善技术性能的新工具;增加地下电力设施;利益相关者知情权的需求。这为我国智能配电网的相关研究提供一定的参考和借鉴。
当前, 输配电系统与其设备的特性是建立在传统的政治、经济环境下, 传统的发电会造成温室气体的排放, 产生放射性废物, 并向空气、海洋中排放其他污染物等。如果考虑社会、经济和环境的可持续发展, 若对火力发电征收高额的环境污染税费, 则在用户周围的小规模、低压、输送距离短的可再生新能源发电, 就具有了较高的性价比, 届时输配电系统将有革命性的变化, 而其规划原则也将随之变化。
2 我国电网规划问题分析[4]
现有电力系统技术要求必须有足够大的发电机容量裕度 (冷备用及热旋转备用, 一般年运行时间约6 000 h) 、变压器容量裕度 (一般负载率低于50%) 和线路容量裕度 (多条线路) , 以此应对频率、电压、“N-k”故障和供电连续性的问题, 而极大的备用容量意味着巨额的投资和浪费。另外, 现有配电系统的潮流一般是单向的, 用户的用电也与电力系统没有交互关系。
目前, 传统电网的主要问题体现在覆盖面不广、容量低、智能化程度低、安全性低、网络设计方法差、技术标准商业化程度低、储能能力不足7个方面, 这些问题既阻碍了清洁、可再生能源接入网络, 也减缓了电力系统采纳新技术的进程。
在开展未来电网的研究过程中, 我国需要考虑国内外电网发展阶段的差异问题具体如下。
1) 发达国家电网建设规模已经达到平稳阶段, 而我国未来配电网新增规模是现在的两倍, 我国需要考虑是电网采用现有模式发展还是采用新模式发展的问题。
2) 发达国家的每户的年平均停电时间一般在2 h以内, 最好的已经达到5 min, 而我国现有的每户的年平均停电时间一般为9 h以上。我国需要考虑仅依靠分布式能源接入和智能化技术, 而不采用电网新的发展模式和新的规划方法, 是否有可能提高我国供电可靠性。
3) 发达国家的电网建设基于系统论和费用最小为原则, 以数量、质量和费用为基本评价指标, 强调可靠性的边际成本效益最大化。而我国电网建设方面还处于面向项目的阶段, 仅确定以各个项目的规模定总投资费用, 而没有考虑如何在给定费用范围内使可靠性最大化, 我国尤其要考虑在提高可靠性方面的经济效益问题。
3 未来电网规划需考虑的主要因素
世界正处于关于能源产生、交易和消耗方面的革命边缘, 尽管这个革命通常与“清洁能源”一词相连, 但未来电网所涉及的问题是如何彻底改造现有的电网, 使之成为清洁能源有效流动的主干网络, 可以灵活方便地提供接入, 成为能够集中各种能源的高效网络。
以用户消费为终点的传统价值链将结束, 一个可接纳分布式能源 (主要包括分布式发电、储能和电动汽车) 的新价值链正在形成。未来电力系统的负荷将随着发电的变动而调整, 未来电力消费者和电力生产者的界限将逐渐模糊, 这些使得未来电力系统的规划、建设、运行应更加经济、环保。
3.1 网络自愈能力的提高
目前电力系统最难以克服的是提高网络自愈能力的问题。网络自愈能力的概念源于通信网络, 通信网络的节点是一对N设计, 即无论任一节点均与N个节点有互联关系, 网络有较强的自愈恢复能力, 一旦出现故障点, 网络有能力较快速地采用另外的路由, 以使运营其上的业务不受影响或少受影响。通信网络为了解决网络自愈问题, 在作网络规划和设计时, 往往利用低层网络的高可靠性 (如同步数字体系SDH的自愈环) 来暂时或部分解决上层网络的可靠性问题。
目前电力系统的输电网为网络结构, 但是碍于投资力度及路径获取, 输电网络之间的互联线路较为有限;而其配电网络即使是环网结构设计也大多仅是辐射式运行, 同样碍于投资力度, 只有极少数的中低压配电网为闭环运行。因此, 故障时电力网络的自愈能力十分有限。
巴黎电网的结构由于有巨额的网络投资, 因此具有良好自愈能力, 该电网即使在失去两个225 kV主电源的情况下也不会使其用户停电。
国内有些研究把重点放在故障后电力系统在恢复过程中, 如何从大规模电网中选取更加合理的送电路径的优化问题上, 将送电路径的优化问题建模为一个最小生成树问题。实际上, 如果在规划和建设阶段就没有考虑合理的电网路径规划问题, 在运行时就根本无法选取合理的送电路径。
因此, 不能仅靠配电自动化和智能化来提高电力系统的自愈能力, 而是一方面要改变网络结构, 另一方面要改变控制方式。改变网络结构与规划密切相关, 意味着巨额的投资, 需要详细探讨其经济和环境的可行性;改变控制方式也与规划密切相关, 这意味着如果规划的网络结构没有预留可能性, 则无法优化运行供电路径。
3.2 间歇式发电的接入
关于间歇式发电对系统运行的影响, 目前的结论是, 在今后更大型风力发电渗透的条件下, 极端运行和定价的天数会更多。电价波动和峰值的不寻常时期可能会增加, 风力发电的零/负价格的情况可能也会增加。对于所有的发电厂, 由于风力发电平均价格的低边际成本, 对于管理风能间歇性的传统发电厂, 可能会提高对其备用/热备用的要求。
3.3 分布式储能的接入[5]
目前电网欠缺储能能力, 要求集中储能的规模大, 甚至接近于集中发电的规模, 这在技术上有难度, 很有挑战性。而如今实现大范围的分布式储能技术具有可行性, 当分布式发电机组停机、储能装置是唯一的电源时, 储能装置不仅要起到供电作用, 还要满足所有尖峰需求。因此, 储能装置需要有与分布式能源相适应的较大的容量。
通常, 电网规划人员可以根据负荷持续时间曲线或通过逐时模拟分析进行电力储能评估, 包括一年中会有多少次停机, 每次停机会持续多长时间, 以及储能装置需要储存多少电能才能顺利应对供电中断等内容。除此之外, 为完成非高峰用电期间对储电装置的充电, 还应确定分布式发电机组需要多大的容量。电力储能既可作为供电企业的一种削峰手段, 也可作为电力用户的备份不间断电源。
3.4 集成DG/DER
为了考虑集成DG/DER对电网规划的影响, 需要考虑如下问题。
1) 具有分布式发电的配电网的优化设计政策和战略投资方法。
2) 通过优化光伏发电/风力发电以及存储系统的规模, 从而提高微网 (Micro Grid) 可靠性的方法。
3) 配电网络性能通过控制分布式发电所得到的完善。
4) 大规模接入分布式电源/热电联产 (DG/CHP) 的网络优化设计。
5) 大量分布式发电的预测和实时管理。
6) DG接入电网的评估工具。该评估工具可以快速地评估所有的DG接入事项, 如因失去DG引起的电压变化、提供的故障电流, 评估在某些类型的故障条件下的孤岛问题。
3.5 提高可靠性的需求[5]
目前我国电网的可靠性很低, 对储能、配电自动化、DG的应用认识水平还停留在技术层面上, 简单地认为智能电网就是新技术、新方向, 尚未理解智能电网与可靠性的费用与选择性的关系。我国应该进行投入产出、效益最大化分析, 不计成本则无法建设高可靠性的智能电网。
除配电系统本身外, 依靠配电网的3种资源 (储能、配电自动化、DG) 可以在较大范围内为满足不同用户需求提供不同的供电可靠性水平, 即优质优价, 低质低价, 而不需要强制用户接受一种可靠性, 这在电力市场化的今天是完全有可能的。不计成本, 可靠性不难满足;只有考虑数量、质量和费用三者的共同协调关系, 才能有较高的可靠性成本效益。这也是发达国家开展智能电网研究的动因之一。
3.6 其他相关因素
1) 电力用户需求方面。
电力用户与微型或小型发电的市场化和管理方面的互动以及在供求平衡中客户的主动作用。
2) 模拟和计算方面。
为模拟与设计主动型配电网络、投资规划、DER的优化规模和选址以及Micro Grids结构, 使用动态、多目标, 概率优化方法和算法。
3) 创新型的能源管理和控制系统方面。
电源的管理和远程控制, 存储和需求;潮流的控制和电压分布;网络重构, 自愈过程和设计孤岛网络的运行。
4) DER的标准方面。
DER设备和相关接口的技术规格 (维持配电网络的可靠性和电能质量) ;输电和配电故障期间对DER性能的规定;对提出标准的验证。
5) 储能技术方面。
更有效率的储能技术, 以方便接入大型波动发电 (分布式能源DER/可再生能源RES) 的运行。
6) 变电站方面。
支持先进的电网优化的应用和馈线网络自动化的智能变电站综合自动化平台, 如故障检测隔离和恢复、综合电压/无功控制、馈线负荷转移和平衡等。
4 前智能电网时代的电网规划目标
未来的智能电力网络应该能够成为可再生能源有效流动的载体, 能够像其他网络一样, 比如电信网络、公路网络、铁路网络和商业网络, 可以灵活方便地提供接入。
未来的电力系统将采用先进的传感器技术、通信技术、计算机技术和控制方式, 将低碳集中发电、局部能源网络和电力传输三者结合。未来电力系统将发展成为一个由电力系统、通信网、互联网、电子商务网组成的高度互联、互动的复杂交互网络。
本文认为, 前智能电网的4个主要规划目标是:高适应性、高可靠性、高效率、低碳排放。高适应性就是能处理迅速或缓慢的负荷增长、能够接入大型或小型的分布式发电, 而且能够与用户的用电进行互动;高可靠性就是在故障条件下有较高的自愈能力, 自动化程度高, 尽可能地减少停电时间;高效率就是在满足大型或小型的分布式能源的灵活接入的同时, 配置合理的分布式储能装置;低碳排放就是损耗尽可能地降低。
5 前智能电网时代电网规划的约束条件
为了应对电力系统发展的外部社会、经济和环境发展的不确定性, 有必要采用更创新的方法。为了进行这种创新, 必须充分研究满足现有约束条件 (例如, 社会、环境、经济、软硬件技术) 的电力系统结构设计方法。在不考虑原有电力系统的限制条件的同时, 有必要从长期的角度探讨未来电力系统的规划, 并考虑未来电网结构在短期内对当今电力系统规划的影响。
近期在CIGRE C1与C6的合作项目“绿地电网, 突破现有约束条件设计未来电网”中, 初步确定电网规划阶段应该处理的现有的和未来的约束条件如下。
1) 社会约束条件:
现有能源结构, 国家政策和监管, 电源的分散程度, 输电网络, 用户负荷 (数量、分布) 和接受程度, 公共安全 (电磁场) , 可接受的风险程度, 低碳, 低成本。
2) 环境约束条件:
土地条件, SF6气体回收处理, 输电损失, 低碳, 视觉景观, 电磁场, 噪声, 无线电干扰, 发电 (数量、分布) , 发电资源的不确定性, 气候变化。
3) 技术方面的软约束条件:
输电网的接入可能性, 可再生能源的不确定性, 配电网络的可接受的可靠性/安全性, 电能质量, 频率, 易维护性和可操作性, 设备的灵活性、可用性, 系统分析和仿真方法, 通信和计算机技术的发展水平, 配电自动化的发展水平。
4) 技术方面的硬约束条件:
输电系统类型 (交流、高压直流) , 系统容量, 热电容量, 离散的电压等级, 有竞争力的能源, 新技术 (灵活交流输电、超导、储能) , 模块化。
6 结论和建议
1) 本文认为, 当前电力系统规划人员所面临的巨大技术挑战, 是要能够掌握处理现有电力系统的历史局限性的最佳电网规划方法。因此, 有必要从长期角度来考虑未来电网的规划方法, 同时从短期角度来考虑未来电网对当今电网规划方法的影响。
2) 由于电力系统大多数事件是正态分布的, 因此发达国家一般供电可靠性很高, 负荷增长率很低, 配电网络发展的空间较小, 采用智能化、自动化是成本效益较高的方式。而目前我国的供电可靠性相对较低, 负荷增长率很高, 电力网络有较大的发展空间, 采用智能化、自动化未必是成本效益较高的方式。我国目前对储能、配电自动化、DG的应用认识水平还停留在新技术、新方向的层面上, 没有考虑现阶段采用的智能电网技术与可靠性费用及可靠性选择性的关系。
3) 对于我国前智能电网时代的电力网络规划, 首先是探讨新的网络结构以解决电能的供应能力为主, 同时也要紧密跟踪国际上智能电网发展的最新进展。本文建议前智能电网规划的基本流程如下:采用传统规划方法确定预测负荷和容量、负荷的波动范围、储能容量, 进行DER规划、可靠性分析、DER项目的边际成本分析, 确定最终的网络架构和DER配置。为此需要探讨新的规划方法, 摒弃不计成本、面向项目的粗放规划方式。在进行电网规划的同时, 要注重成本和收益的分析, 特别是利益相关方的成本收益分析, 以确保向智能电网更好地过渡, 为整个社会的科学可持续发展作出应有的贡献。
摘要：前智能电网发展阶段要实现向智能电网的良好过渡, 首先要考虑电网规划的问题。结合当前国际对电网发展的研究, 分析我国电网规划的问题, 研究了前智能电网时代电网规划的目标、需要考虑的主要因素以及约束条件等与规划相关的问题, 提出了基本思路和有关建议。
关键词：前智能电网时代,规划方法,目标约束
参考文献
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