湖南堅強智能電網建設初探

劉定國，趙永生

(湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙 410007）

湖南堅強智能電網建設初探

劉定國，趙永生

(湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙 410007）

分析湖南電網面臨的形勢和湖南電網智能化建設的基礎。基于此，通過規劃研究，提出湖南堅強智能電網的發展總目標及分階段目標。最后對智能電網建設的經濟社會效益進行簡要分析。

堅強智能電網;總目標;分階段目標;經濟社會效益

1 湖南電網智能化建設面臨的形勢

當前，湖南電網發展面臨新的形勢:一是電力需求快速增長，要求加快電網建設，不斷提高安全運行水平和供電質量。同時，湖南電網主網架仍然薄弱，抵御嚴重自然災害的能力亟需加強，城農網供電水平有待進一步提高。二是湖南省能源資源相對匱乏，作為華中電網的主要受端電網之一，隨著我省工業的發展，用電缺額將逐漸增大。這就要求加快湖南電網技術升級，積極配合特高壓電網的建設，很好地把湖南電網納入“三華”同步電網，以實現電力資源大范圍優化配置。三是應對氣候變化和能源變革，要求建設堅強智能電網，推動能源資源的清潔高效利用。湖南省能源消費以煤為主，必須高度重視省內煤炭儲量消耗速度過快及溫室氣體排放。大型電源基地 (如核電)和分布式電源(如風電、太陽能)有機結合，大力發展可再生能源，優化電源結構，促進節能減排。由于風電、太陽能發電具有隨機性和間歇性的特征，水電具有明顯的季節性特征，客觀上要求加快建設堅強智能電網，大幅提高電網交換能力和安全穩定水平，適應各類電源，尤其是可再生能源接入和送出需要。

2 湖南電網智能化建設基礎

為適應湖南社會經濟發展對湖南電網快速可持續發展的要求，近年來，湖南省電力公司深入開展了現代化電網建設運行管理的相關研究和實踐工作，部分項目已進入試點階段，特別是在電網防災減災方面，大量科研成果已轉化并廣泛應用到實際工程中，部分電網技術和裝備已處于國際領先水平，為建設堅強智能電網提供了堅實的技術支撐和設備保障，積累了豐富的工程實踐經驗。

在發電環節，按照國家電網和華中電網的統一部署，完成了絕大部分接入220 kV及以上電網的發電機及其勵磁、調速系統的實測參數和建模以及PSS整定投入、一次調頻試驗投入工作;基本上實現了基于EMS數據的一次調頻監控系統;重要電廠均已實現AGC控制，省調直調電廠中已有半數電廠具備AVC功能;風電、生物質發電等新能源裝機容量在逐步提升。

在輸電環節，已初步開展了輸電線路風偏、弧垂、桿塔傾斜、故障測距等監測工作;雷電定位系統覆蓋率理論上已達95%以上;輸電線路冰情監測系統基本上覆蓋到了全省重點覆冰區;110 kV及以上輸電線路已完全按照國家電網公司的要求全面開展了狀態檢修工作;靜止無功補償器 (SVC)等FACTS裝置在湖南電網也得到了應用。

在變電環節，正在開展智能變電站試點工程的建設。在運變電站已經廣泛采用變電站綜合自動化系統，大部分實現無人值班和集中運維;結合公司信息化SG186工程建設，正在開展資產全壽命周期管理體系建設，梳理制定了資產全壽命管理各環節的制度、標準，建立資產全壽命周期管理績效評估和持續改進的工作機制，初步形成符合公司發展戰略的資產全壽命成本管理業績考核體系;已初步開展變電站一次設備的狀態監測試點工作。

在配電環節，編制的長沙河西麓谷先導區配網自動化試點方案已通過了國家電網公司的審查。全省配電自動化系統建設尚未開展，近年省內已有部分地市局在城市配電網開展了前期探索工作;分布式電源發展和微網技術應用還處于起步階段。

在用電環節，已初步構建了適應新形勢發展要求的集約化營銷管理體系和標準化的營銷業務組織模式;穩步推廣國家電網公司統一建設的營銷業務應用系統，實現了營銷業務的標準化應用;通過近幾年建設客戶電能信息自動采集系統，自動采集覆蓋率逐年提高，目前，營銷口徑的專變覆蓋率已提前完成了國家電網公司“十一五”分解指標，用電信息采集系統建設規模、集中度、運行效果在國家電網系統內都處于前列。電動汽車充放電設施試點工程正在建設當中，預計2010年底將全省范圍內將建成3座充電站、300個充電樁。

在調度環節，在電網安全穩定監視和控制方面，已投運電網動態監測預警系統 (WAMS)一期工程，PMU已經完成30多個布點;為建立健全電網穩定管理機制，省調統一為各地調配備了開展電網穩定計算分析的軟件和硬件，并建立了電網安全穩定并行計算平臺;結合新EMS工程，2009年內投運湖南電網在線安全穩定評估及預防控制系統(TSA)，實現電網的在線安全穩定計算預防控制與決策等功能;在電網安全控制裝置方面，500 kV系統已經全部采用微機穩定控制裝置，220 kV系統中新建項目均采用微機穩定控制裝置。在電網計算參數測試方面，省調開展了負荷特性調研項目，客觀分析和把握了電網的負荷特性。

在通信信息平臺建設環節，形成了以光纖通信為主，微波、載波等多種通信方式并存的通信網絡格局;以SG186工程為代表的國家電網信息化建設已取得階段性成果，ERP、營銷、生產等業務應用系統已完成試點建設和推廣。

3 湖南堅強智能電網發展目標

3.1 總體發展目標

遵循國家電網公司建設堅強智能電網發展戰略目標，并堅持國家電網公司“統一規劃、統一標準、統一建設”的原則，根據湖南電網的特點和發展趨勢，湖南電網智能化建設的總體發展目標為:建設以特高壓和500 kV超高壓為骨干網架、各級電網協調發展，電網結構堅強，智能化技術涵蓋電網各個環節，智能化水平國內領先，同時又符合湖南實際的堅強智能電網。目標具體體現在以下方面:①提高資源優化配置能力;②提升安全穩定運行水平;③適應并促進清潔能源發展;④實現高度智能化的電網調度;⑤實現電網管理信息化和精益化，滿足“三集五大”體系建設要求;⑥滿足電動汽車等新型用戶的電力服務需求;⑦實現用戶與電網之間的透明開放和友好互動。

3.2 分階段發展目標

(1)規劃試點階段 (2009—2010年)目標

開展堅強智能電網規劃工作，完成湖南電網智能化規劃。就智能電網所包含的各個環節智能化建設內容，開展關鍵性、基礎性、共用性技術研究工作，加強基礎能力建設，進行技術和應用試點，全面積累實踐經驗，為下一階段建設奠定基礎。

大力推進常規電源網廠協調關鍵技術的應用，完成AGC和AVC功能升級，火電廠按計劃逐步實現全廠AGC控制，AVC實現電廠60%覆蓋，初步建成湖南省全網主力機組受控AVC體系;形成合理的機組調峰機制和評價指標體系。積極配合國家電網公司，做好建設陜北—長沙特高壓交流的前期工作;加強各級電網建設，進一步優化區域骨干網架;開展輸電線路防災實驗室的建設，完善輸電線路冰情狀態在線監測系統，并開展其它環境參數和運行狀態參數實時監測和災害預警的研究。建成110 kV智能變電站試點工程，并啟動220 kV智能變電站試點工程建設;研究和推進變電站一次設備狀態監測技術的使用;推進500 kV變電站運行集約化;深入開展輸變電設備及發電設備的狀態檢修工作;逐步開展資產全壽命周期管理工作。開展用電信息采集系統的研究和建設工作，完成電動汽車充電設施試點工程。開展智能調度技術支持系統和大電網運行監控、安全預警及智能決策系統的研發和試點建設。建成SG186工程并開展深化應用。

(2)全面建設階段 (2011—2015年)目標

滾動修訂完善電網智能化規劃，全面推進堅強智能電網建設，實現電網各環節智能化建設的協調有序快速推進;加快特高壓交直流電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用;電網運行和管理體制改革持續深化，基本滿足智能電網大規模建設和運行的需要，“十二五”末電網智能化達到較高水平。

全面實現常規電源網廠協調關鍵技術的應用，AVC實現電廠100%覆蓋，建成我省全網受控AVC體系，推廣應用發電機組調峰性能評價指標。建成長沙特高壓1000 kV變電站，湖南電網緊密融入堅強的“三華”特高壓同步電網，完善輸電線路防災實驗室的功能，全面推進輸電線路環境參數和運行狀態參數實時監測和災害預警建設。全面推廣智能變電站的建設，推廣變電站一次設備狀態監測系統的應用，全面完成500 kV變電站運行集約化，全面開展輸變電設備及發電設備的狀態檢修工作，完成資產全壽命周期管理工作。完成省會長沙及部分地級城市的配電自動化系統建設。完成用電信息采集系統的建設，進一步推進電動汽車充電設施的建設。在部分地級城市完成雙向互動服務應用。基本建成智能電網調度技術支持系統、國家電網資源計劃系統 (SG-ERP)。

(3)引領提升階段 (2016—2020年)目標

在全面建設的基礎上，結合應用需求和技術發展，進一步完善和提升堅強智能電網的綜合水平，引領智能電網的技術發展。到2020年基本建成湖南堅強智能電網。

常規機組快速調節和深度調峰等靈活運行技術將得到廣泛應用，運行靈活性顯著提升，常規機組深度調峰的能力達到近50%。特高壓交直流工程的進一步推進，湖南電網緊密聯入“三華”同步電網。輸電線路防災實驗室的功能全面完善和提升，全省主要輸電線路均實現環境參數和運行狀態參數實時監測和災害預警。全面實現變電站的智能化建設和改造。全面推廣使用變電設備綜合在線監測系統。建立智能化設備的運行管理體系，在湖南省14個地級城市建成具有自愈、靈活、可調能力的智能配電網，雙向互動服務得到推廣。全面建成智能用電服務體系、公司系統一體化智能調度體系、國家電網資源計劃系統 (SG-ERP)，信息化整體水平達到國際先進。

4 社會經濟效益分析

智能電網的建設，將大大提高能源輸送效率，促進可再生能源的利用，減少污染物排放。此外，堅強智能電網將推動蓄能電池充放電技術的發展，從而加速電動汽車的發展，減少溫室氣體排放。初步分析，2020年湖南省全面建成智能電網后，提高輸電和終端使用效率減排CO2約1 700萬t，推動可再生和清潔能源開發利用減排CO2約3 400萬t，電動汽車應用減排約30萬t。

堅強智能電網可以通過創新營銷策略實現電網與電力用戶的雙向互動，實現有效的“需求側響應”，提高電能終端使用效率，促進用電側節能;通過引導用戶將高峰時段的用電負荷轉移到低谷時段，降低高峰負荷，提高用電負荷率，增加機組和輸變電設施的利用小時數，進而穩定發電機組出力，降低火電機組發電煤耗，促進發電側節能;通過采用特高壓輸電技術、智能設備和優化調度，提升電網輸送效率，降低電能輸送過程中的損失;提高跨區輸電能力，減少水電站棄水電量。

堅強智能電網建設將促進電源結構的優化，大幅度提高可替代化石能源的比例，推動核電的快速發展，促進生物質、風電、太陽能等可再生能源的發展。初步分析，2020年湖南省全面建成智能電網后，全省每年可節約標準煤586萬t，替代標準煤1 208 萬 t。

發展堅強智能電網，可以使電力用戶、發電企業都取得更好的綜合經濟效益。主要表現在:減少電力用戶電費支出，增加供電可靠性;提升輸電效率、減少運行維護和建設成本，降低電網企業的綜合運營成本;減少發電裝機投資，提升發電設備壽命，降低發電企業的綜合運營成本。同時，還可帶動相關產業發展、促進經濟增長、拉動社會勞動就業。堅強智能電網建設將有效帶動信息、通信、裝備制造、智能家用電器產業發展，促進技術升級和產業結構調整，為占領相關領域的技術制高點提供平臺，帶動社會經濟發展。

5 結論

遵循國家電網公司統一部署，建設好湖南堅強智能電網，將有效推動建立適應可持續發展要求的能源生產方式和消費方式，優化能源結構，提高清潔能源比重，推進產業升級，發展低碳經濟;將有利于實現資源的高效利用與環境友好。一個“堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動”的堅強智能電網，將會為湖南經濟的平穩快速發展，建設資源節約型、環境友好型和諧社會做出貢獻。

〔1〕國家電網公司.統一堅強智能電網綜合研究報告〔R〕.2009.

〔2〕國家電網公司.國家電網智能化規劃總報告〔R〕.2010.

TM76

B

1008-0198(2011)03-0042-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2011.03.013

2010-10-09

劉定國(1979— )，男，湖南益陽人，碩士，從事電力系統規劃與分析、智能電網研究等工作。

趙永生(1964— )，男，高級工程師，副總工程師，主要從事繼電保護專業工作。