南方电网如何“解题”智能电网?

我国南方电网公司(以下简称“南网”) 所辖电网堪称世界上最复杂的交直流复杂电网之一:1条“西电东送”的大通道,8条500千伏的交流线路,4条±500千伏的直流线路以及1条±800千伏的特高压直流线路。按照南网规划,2020—2030年,南网将逐步采用特高压直流输电方案,降低同步电网的规模,同时,将以省区电网为基础,形成2~3个同步电网,通过直流方式互联。至2030年,广东电网将进一步进行割裂,变成两个同步电网,逐步降低主电网风险。

从中长期来看,南网运行主要面临三大挑战:首先,保障交直流混合电网的安全稳定运行,降低大面积停电风险,这是南网中长期面临的主要挑战;其次,随着珠三角负荷中心电网结构日趋紧密,负荷密度进一步增大,短路电流风险随之水涨船高,并已严重影响到电网的安全稳定运行,如何有效限制短路电流也是亟需解决的一个问题;最后,伴随着新能源发展,如何接入分布式电源也是南网面临的主要挑战。

笔者认为,现阶段南网运行需要考虑以下4个要素,其一,资产利用率。南网目前的资产利用率与发达国家相比还有较大差距。中国工程院的数据显示,我国10千伏的配变利用率为30%~35%,而在发达国家这一数据可提升至50%,因此我国尚有较大的提升空间。其二,资产风险评估。我国在此领域尚处于定性和初级的手工评估阶段,若想增强资产风险的可测性,还需进行诸多方面的工作。其三,信息孤岛与信息安全。为保证电网的安全运行,电网会存在很多生产系统,但它们之间信息互联并不畅通,虽然人们做了很多项目,制造出许多信息系统,不但未能解决该问题,还形成了更大的信息孤岛。其四,供电可靠性。随着电网信息化的进一步发展,信息安全、等级保护、二次安防变得越来越重要,提高供电可靠性、提高电能质量,既是提高客户满意度重要指标,又是电网企业赖以生存的永恒目标。因此,发展智能电网为时下的必然选择。

通过这两年的实践,南网在智能电网方面已收获了许多实践成果,如“3C绿色电网”方案已经“落地”实施、性能优越的变电站驾驶舱、建成分布式储能系统等。

南网地区的水能、风能、太阳能、天然气、核能资源较为丰富,风能主要集中在云南和广东地区,太阳能主要集中在云南、广东和海南地区。目前南网地区的新能源开发尚处于初级阶段,2010年底,南方五省区新能源装机175万千瓦,陆上风电占80%左右,主要集中在广东省,约为136万千瓦。预计到2015年年末,随着风电建设南移,南方五省区新能源装机可大幅提高,达到2000多万千瓦,包括陆上风电1600多万千瓦,海上风电100万千瓦。

在新能源领域,南网关注的技术主要有分布式电源与分布式储能接入技术、分布式电源接入后与配网的协调控制技术和风光功率预测技术,其中风电功率预测成本较高,这也是南网未来发展的重点。2011年南网兆瓦级电池储能站正式投入运行,堪称当时世界上第一个大规模的电池储能系统,目前来看充换电效率为83%~86%,衰减符合预期。事实上,在它的基础上,南网科研院智能电网研究所已经成功研发出分布式储能系统,即集装箱式的分布式储能系统,并已在一些地方得到应用,如平滑分布式电源的接入、各种应急电源,并同时应用在电网的调频、调压、削峰填谷以及微电网中。

而随着智能电网的建设,南网区域的新能源建设必将取得较大飞跃。

与此同时,从2012年开始,南网启动了10个重大实验室建设,涵盖了主电网的一系列工作,并安排了3类综合示范项目,一类海岛型微电网示范,一类是城镇化电网智能化示范,最后一类是省网的智能电网示范。在海岛型微电网方面,广东珠海的万山群岛将在2013年第三季度有一系列微电网投入运营。

在城镇化智能化示范中,有几个重点区域:广州中心知识城,占地125平方千米;珠海占地100平方千米的横琴新区,采用20千伏的配电网络;此外还有深圳前海新区和广州的南厦新区。这些地区将充分应用智能电网在输、变、配、用等各个环节的新技术,展示和体现综合效益。

在省网的智能电网示范中,为配合海南岛作为国际旅游岛的战略需求,南网结合自身的实际情况,提出了“海南智能岛”的建设思路,借助国家支撑计划在海南构建一个环岛电动汽车充换电网络,围绕充换电网络建设一系列配电、用电、新能源接入的各种示范。

毋庸置疑,当前发展智能电网的目标是结合南网的实际建设3C绿色电网,系统和设备智能化都是智能电网发展的重点,因此这需要电网企业与利益相关者的共同努力,力争将全球范围内较为复杂的电网早日打造为真正的智能电网。

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