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智能电网:创新型产品提供技术支撑

行业上下游中国仪表网2012年09月10日 11:03人气:25702

  导读:国家“十二五”智能电网专项规划指出,未来时间内,智能电网的建设重点将是通过现代先进技术的高度融合,全面提高大电网运行控制的智能化水平,围绕这些目标,目前电力电子、新能源开发、安防监控等多个行业的设备制造厂商们纷纷紧跟国家智能电网的建设进度,以创新型的产品为智能电网建设蓝图提供有力的技术支撑。
  
  国家“十二五”智能电网专项规划指出,未来时间内,智能电网的建设重点将是通过现代先进技术的高度融合,全面提高大电网运行控制的智能化水平,以及供电服务的能力和水平,从而最终实现我国电网的跨越式发展。在设备投入上,除了以特高压为主的一次设备之外,智能电网建设将全面转向电网智能化的六大方面:发电、智能输电、智能化变电站、智能配电网、智能用电和智能调度。据统计,至2020年,包括电网接入、柔性输电、电网监测、智能化变电站、智能电表、充电站/桩等设备在内,电网智能化所带来的设备市场容量将超过6200亿元。
  
  具体在各个环节的建设上,则是指发电要通过装置、电网的智能化或大容量的电网储能,提高新能源尤其是清洁能源的发电接入;智能输电要应用柔性输变电技术,提高输电系统的传输灵活性、传输效率和传输容量;智能化变电站要采用先进、可靠、集成、环保的智能设备,以实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化;智能配电要建成配电自动化和配网调控一体化、智能技术支持的系统,实现微电网的灵活接入和安全运行;智能用电和调度则是要通过信息的交互和处理,智能地掌控和支配电力,实现对电能科学化的管理。
  
  围绕这些目标,目前电力电子、新能源开发、安防监控等多个行业的设备制造厂商们纷纷紧跟国家智能电网的建设进度,按照国内智能电网的要求循序渐进地开发适合的新产品,力争结合电力系统的实际应用需求,以创新型的产品为智能电网建设蓝图提供有力的技术支撑。
  
  新能源发电需求攀升,智能化并网挑战加剧
  
  智能电网的建设需要清洁能源的加入,以达到优化能源结构的目的。在核电、风电、光伏发电这三种主要类型的新能源中,太阳能作为一种广泛存在、获得方式稳定可靠,且基本无污染的能量源,在未来的智能电网电力获取方式中将占据非常大的比重。有关资料显示,预计到2020年,以风电、光伏为代表的新能源发电接入设备总需求将超过1000亿元,其中,由于风电已过了高速成长期,因此光伏逆变器的市场增幅更为迅速,其年平均增长率约为50%,市场需求量最高可达605亿元。
  
  清洁、可再生能源并网必须要对原来的电网进行彻底的重新设计并转化成智能接入电网,而新能源的智能接入也将是一个重要的课题,目前大规模的风电和光伏都处于窝电状态,不解决智能接入的问题,智能电网在某种意义上说只是实现了部分功能,因此该领域的未来发展值得关注和期待,也是一些厂商正在主力攻克的难关。作为青海格尔木等大型电站项目逆变器的重要供应商之一,山亿新能源股份有限公司开发的MW级光伏并网逆变器除了支持有功、无功控制之外,还具备低压并网情况下的反孤岛能力和中高压并网情况下的低电压穿越能力,可接受电网远程智能调度,并通过了包括德国在内的18个国家的严格入网认证。该公司产品经理陈晓高博士认为:“智能电网建设使得多种发电方式可以有机地形成一个整体,互相弥补各自的不足,以获得最优的电网电力供应方式。”
  
  但就目前光伏行业的建设情况来看,在整体规划上还存在着许多亟待解决的问题。例如,在中国,目前大规模进行光伏发电的区域基本上都位于西部高海拔、长日照的地区,而产生的电力在当地无法就地消化,需要远距离运输,这就要依托高电压的输电网,电力传输是一个比较大的经济建设问题。另外,如果在电力需求比较旺盛的沿海地区兴建太阳能发电项目,则可能会因为丰富的雨水及污染较大的环境,给日光的直射造成影响,而无法获得较好的发电效率,投入产出比则有待考量。
  
  值得关注的是,随着市场的逐渐成熟,带有新型功能的太阳能逆变器产品也在不断的演进之中。陈晓高表示:“逆变器的开发要依托市场的需求,在智能电网的建设过程中,新型的逆变器种类会孕育而生,如为了避开用电高峰,且更有效地利用用电低谷,能够在白天发电、晚上储能的智能储能型双向逆变器就是一种非常好的产品类型,这也将推动对储能型产品的开发。”
  
  电力系统监控:一体化、平台化、智能化趋势走强
  
  每一个智能型变电站就是智能电网中的一个“坚强节点”,需要自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网完成实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。据相关调查显示,至2020年全国将新增110kv以上变电站6000多座,且全部重点变电站都将实现智能化改造,预计将带来总计1500亿元以上的市场需求,当中电子式互感器、监控保护及自动化系统等设备需求量将占相当大的比例。
  
  以电力系统监控解决方案为例,目前不同的电网公司其建设的重点也各不相同。南京南自信息技术有限公司是国电南京自动化股份有限公司下属的全资子公司,该公司副总经理陈飞凌介绍道:“国家电网公司主要推广应用传统变电站图像监控系统和智能变电站辅助系统的综合监控平台;南方电网公司主要推广应用变电站视频及环境监控系统,它们的主要特点均为在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况告警接收处理,以提高变电站运行和维护的安全性及可靠性,并可逐步实现电网的可视化监控和调度,使电网调控运行更为安全、可靠。”
  
  新型电力系统监控解决方案要求实现标准化,解决不同厂商设备符合电力行业应用环境需要及互联互通的问题;实现变电站—县供电公司—市供电公司—省公司之间的多级联网;并与综合自动化系统联动,实现遥控、遥信联动,提供遥视参考;除了完成视频监控功能以外,还要实现环境监测、空调控制、风机控制、周界防范,与门禁、消防系统联动等功能。“未来一段时间,还需求加强对IEC61850智能变电站标准的理解和贯标,更加贴近电力行业用户的实用化需求来进行产品开发。”陈飞凌表示,“一方面要强化系统的互联互通、设备的互相兼容、协议信令的一致性;另一方面也要求适应变电站强电磁场干扰对设备电磁兼容性能、外壳防护等级的较高要求,提高系统的性价比、实用化程度,以符合用户安全生产和辅助监控的需要。”
  
  浙江大华系统工程有限公司解决方案总监冯贵宾也说道:“在目前变电站的建设中,电力监控系统要求趋于一体化、平台化和智能化。一体化一方面是指多系统的融合,解决不同监控系统信息孤岛的问题;另一方面是指监控系统与一次设备的联合操控、与二次设备的通信,实现系统的互动互补。而随着变电站‘无人值守’的落实,电力系统监控逐渐网络化、平台化,通过此平台可实现整个市级电网以及省级电网的级联,实现真正的一体化、统一化管理。而智能化则主要体现在系统对视频智能分析技术的需求,通过这一智能化技术,能够让系统自动识别和‘思考’,保障变电站的稳定运行。”
  
  其中,视频智能分析技术仍然是一个急需解决的难题。由于电力系统现场的复杂性以及多样性,令到视频智能分析技术难以推广,目前迫切需要花费大量时间、精力研究电力系统的运行情况,积累大量的视频信息及历史数据,为视频智能分析的研究和应用提供坚实的数据基础。
  
  新能源汽车充电设施:关注充电能量管理
  
  在智能电网的整体架构中,电动汽车、充换电辅助设施及能源管理方案是智能用电环节的一个重要组成部分。中国新能源汽车行业目前仍处于发展的初期阶段,根据国家“十二五”规划,未来五年将是电动汽车从研发阶段向产业化阶段过渡的关键时期,“纯电驱动”将成为中国新能源汽车技术的发展方向,预计到2015年,新能源汽车的销量将达到同类车型总销量的1%左右。更为重要的是,电池、电机、电控等支撑技术将得到重点发展,其中,到2015年全国计划将在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系,以满足电动汽车大规模商业化应用的能源供给需求。
  
  “电动汽车有助于降低能源消耗,可充分利用再生资源,并且可以提高人们的生活质量。”菲尼克斯(中国)投资有限公司重点行业管理部经理汪和胜表示,“针对未来的电动汽车行业,菲尼克斯电气致力于提供支持全方位充电基础设施、灵活的模块化解决方案,同时,还开发了一种交、直流组合式充电系统,该系统根据IEC62196-3标准,优势之处在于特殊的几何结构及车辆上的充电插座接口的设计。该接口同时可以连接交流和直流连接器,满足快速充电的需求,使直流和交流混充成为可能,这样,汽车制造商就可以为其客户供应只具有一种接口的通用型充电系统,因而也大大地提高了效率。”
  
  除了硬件设备之外,电动汽车的充电能量管理系统同样也是倍受关注的一个热点领域,它可以集中获取和显示有关电力要求或错误信息的状态数据,以及监控主要的负载情况。汪和胜介绍道:“充电能量管理系统可以使用户在被充电站识别后,获取充电过程中的相匹配数据,如充电时间或电量消耗量等信息,使得充电过程更为智能化。”借助先进的充电能量管理系统,还可通过Web浏览器对充电基础设施需要进行监测和维护,令充/换电服务的运营商提高管理效率,也使未来的智能电网在用电环节上更加智能化。
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