(3)智能电网发电、输电、配电

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输电环节智能化总体目标
在以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网的基 础上,集成应用新技术、新材料、新工艺,实现勘测数字化、设 计模块化、运行状态化、信息标准化和应用网络化。 全面实施输电线路状态检修和全寿命周期管理;建设输电设备状 态监测系统,实现对特高压线路、直流工程、三峡输变电工程等 跨区电网以及重要输电走廊、大跨越、灾害多发区的环境参数和 运行状态参数的集中实时监测和灾害预警;
智能电网发输配环节建设
电气信息工程学院 陈武晖 whchen@ujs.edu.cn
提纲 1. 发电环节智能化 2. 输电环节智能化
3. 变电环节智能化
4. 配电环节智能化
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1.1 发电环节现状
火电、水电、核电保持了较快增长,风力发电、太阳能发电等间 歇性清洁能源迅猛发展。 常规电源实现了发电机励磁、调速系统、分散控制系统(DCS) 等装备的信息化、自动化;控制参数基本满足可观测和在线可调的 要求;在部分网省公司已完成常规电源发电机励磁系统参数实测和 电力系统稳定器(PSS)的参数配置工作,实现机组自动发电控制 (AGC)和一次调频的全过程监控,并试点推进自动电压控制 (AVC)功能。 启动了风能、太阳能发电研究检测中心建设和河北张北地区风光 储输示范项目;深入开展了网厂协调技术研究,并对大规模清洁能 源发电运行控制、发电出力预测、电网接纳能力、对电网安全稳定 影响等关键技术开展了大量研究;风电、光伏发电等间歇性、不确 定性清洁能源并网技术新标准的制定工作已经取得了初步成果并逐 步开展推广试行;开发了风电功率预测示范系统,掌握了钠硫电池 制造的核心技术,建成了多种电池的试验工程。
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1.5 发电环节智能化技术标准(1/3)
技术条件系列标准
常规电源网厂协调
试验系列标准 接入电网系列技术规定
新能源发电
并网特性测试系列标准
监控系统系列功能规范
监控设备系列标准
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1.5发电环节智能化技术标准(2/3)
大 容 量 储 能 系 统 并 网
接入电力系统技术规定
并网特性测试系列标准 并网运行控制系列标准 监控系统系列功能规范 监控设备系列标准
AGC 控制调节有待进一步优化;涉网设备监测、控制能力仍需进一 步提升;水电优化调度和控制缺乏技术平台的高层次应用;
随着间歇性、不确定性清洁能源的迅猛发展,电网调峰调频的矛盾愈 加突出,亟需研究间歇性、不确定性清洁能源与电网的网厂协调技术; 亟需补充制定风电场低电压穿越能力、风力发电功率预测、光伏发电系 统并网等方面的标准;风电运行控制技术尚不能满足大规模接入电网要 求;光伏发电控制及并网技术处于起步阶段;抽水蓄能规模总量偏小; 大容量储能技术研究尚处于起步阶段。
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变电环节智能化技术
智能变电站自动化关键技术与装备 设备在线监测一体化和自诊断 变电一次设备智能化的关键技术与设备研制与应用 智能变电站监测装置和自动化装置的检测检定
技术标准体系
运行环境监测 运维管理集约化等
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变电环节智能化技术标准
智能变电站技术导则 智能变电站建设系列标准 智能变电站运行控制系列标准 智能变电站自动化系统系列功能规范
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1.5 发电环节智能化技术标准(3/3)
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1.6发电环节智能化关键设备
(1)常规发电关键设备
发电厂快速并入高压网装置
梯级水电站群经济运行优化调度控制平台
水电机组设备状态监测与故障分析系统 次同步振荡抑制装置等设备和系统
(2)大规模可再生能源关键设备
大规模间歇性电源接入的有功/无功功率控制系统、风光储联 合电站一体化智能监控系统、兆瓦级光伏并网逆变器、间歇性 电源发电功率预测与协调控制系统、风电场/风电机组故障穿 越控制装置、风电机组控制系统并网符合性检测平台、大规模 间歇性电源接入网厂协调控制系统、兆瓦级垂直轴风力发电机 组控制系统等设备和系统。
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变电环节智能化目标
实现电网运行数据的全面采集和实时共享,支撑电网实时 控制、智能调节和各类高级应用。 实现变电设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动。
实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化 、高级应用互动化。
2011 年起新建的变电站按照智能变电站技术标准建设; 贯彻全寿命周期管理理念,重点对枢纽及中心变电站进行 智能化改造。
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变电环节存在不足
技术标准方面,亟需补充完善智能变电站、变电设备在线监测系 统方面的标准;
目前变电站自动化系统信息共享程度较低,综合利用效能还未充 分发挥;状态检修尚未全面推广,需要加快由定期检修向状态检 修的设备检修模式过渡;设备的状态检测和评价等技术存在不足 ;一次装备的智能化技术水平有待提高; 智能变电站缺乏检测与评估体系;需要对750kV 智能变电站中的 一次设备智能化方式、电子互感器的工程应用方案等进行研究探 讨;部分老式变电站目前仍在采用RTU 装置,亟需进行改造; 电网保护微机化率虽然达到了较高水平,但微机保护应具有的智 能及联网优势并未充分发挥;变电站运行管理模式需要转变,变 电站运行维护管理集约化建设需要加快;缺乏能够实现智能分析 决策的变电站信息系统。
控、能控和在控,提高输电网安全稳定运行水平。 (3)输电线路运维管理集约化等方面。
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输电环节智能化技术标准
(1)柔性交流输电技术 柔性交流输电技术系列导则 柔性交流输电建设系列标准 柔性交流输电运行控制系列标准
柔性交流输电设备系列标准
(2)线路状态与运行环境监测 线路状态与运行环境监测系统建设系列标准 线路状态与运行环境监测系统运行管理系列标准 线路状态与运行环境监测设备系列标准
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1.2 发电环节存在不足
我国电源结构以火电为主,水电、抽水蓄能、燃气发电等快速调节电 源配置结构不甚合理。 对大容量机组和直流输电、特高压输电的相互影响研究尚不充分;随 着点对网输电方式及直流换流站增多,次同步谐振问题日益突出;抑制 电力系统低频振荡、发电机次同步振荡及谐振的技术需要进一步研究;
( 5)高压直流输电关键设备
高压直流输电换流阀、直流场关键设备(直流调压器、直流断路 器、光电式电流互感器等)等
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输电环节智能化关键设备
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提纲 1. 发电环节智能化 2. 输电环节智能化
3. 变电环节智能化
4. 配电环节智能化
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变电环节现状
变电站自动化领域已居国际先进水平,具有自主知识产权的变电站 自动化系统和设备完全实现了国产化;变电站自动化技术标准比较成 熟;新建站均配备了变电站综合自动化系统,大部分老站通过技改进 行了变电站综合自动化改造;数字化变电站技术在工程化和实用化方 面走在世界前列,已在200 多座变电站开展试验示范工作; 设备状态监测覆盖面逐步增大,可靠性水平和检修效率显著提高, 初步构建资产全寿命周期管理体系; 主要变电设备的技术水平明显提高,公司系统1000kV、750kV 设 备运行稳定,500kV等级1000MVA、1200MVA 大容量变压器大量 使用;国内110(66)kV 及以上变电站基本实现了遥测、遥信、遥 控、遥调“四遥”功能。
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输电环节存在不足
我国输电线路规划、设计、建设、运行等全过程技术和管理标准 化程度不一;运行维护与设备管理较为粗放,线路巡视检测、评 估诊断与辅助决策的技术手段和模型不够完善;线路运行状态、 气象与环境监测相关工作有待深入;技术标准方面,需要补充制 定在线监测、状态检修、故障预测等方面的通用技术要求和规程 规范; 与国外先进水平相比,我国电网结构仍然薄弱,资源大范围优化 配置能力不强等问题依然突出; 750kV 及以上电压等级的柔性交流输电技术有待突破;输电线路 状态监测系统相关设备和柔性交流、柔性直流输电关键装备研制 工作亟待突破;特高压直流设备有待实现全面国产化。
3. 变电环节智能化
4. 配电环节智能化
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输电环节现状
全面掌握了特高压输电核心技术,研制了代表世界最高水平的特高压交流 设备,特高压交流试验示范工程成功投运;特高压交流、直流、杆塔、西藏 高海拔试验基地和国家电网仿真中心全面建成,形成了目前世界上试验能力 最强、技术水平最高的特高压试验研究体系;成功开展1000kV 交流特高压 输电线路带电作业;常规直流输电技术广泛应用,向家坝~上海±800kV 特 高压直流输电示范工程于2009 年12 月带电;发布了特高压技术交直流标准 125 项;持续加大电网建设和改造,有效提升了电网的安全性和输送能力; 电网防灾减灾科技攻关取得突破,融冰装置投入运行并发挥作用;加快实 施输电线路标准化建设,推广“两型三新”(资源节约型、环境友好型,新 技术、新材料、新工艺)输电线路应用; 开展输电线路状态检修、在线监测等重大技术研究,提升线路安全运行水 平;积极推进超导输电技术试验段工程前期工作;积极采用大截面导线、钢 管塔等新技术、新材料、新工艺; 可控串补(TCSC)、静止无功补偿器(SVC)等柔性交流输电技术( FACTS)开展示范应用。
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1.6 发电环节智能化关键设备
(3)大规模储能关键设备
大型抽水蓄能电站智能调度运行控制系统 大容量化学电池模块化集成系统 大容量化学电池储能装置综合能量管理系统 集成储能的间歇性能源功率平滑调节装置 大容量化学电池储能系统能量转换装置和管理系统等。
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1.6 发电环节智能化关键设备
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提纲 1. 发电环节智能化 2. 输电环节智能化
线预警、辅助决策、状态检修、仿真培训、与国家电网生产管理系
统(PMS)及雷电定位系统信息集成、输电线路运行状态可视化展 示等。
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输电环节智能化关键设备
(3)柔性交流输电关键设备
静止无功补偿器、静止同步补偿器、可控并联电抗器、串补/可 控串补、静止同步串联补偿器、统一潮流控制器和故障电流限制 器等。 (4)柔性直流输电关键设备 柔性直流输电换流阀、柔性直流输电换流站、柔性直流输电用电 缆、多端柔性直流输电网控制系统 、挤压聚乙烯电缆
广泛采用柔性交流输电技术,提高线路输送能力和电压、潮流控
制的灵活性,技术和装备全面达到国际领先水平。
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输电环节智能化技术
(1)研究应用FACTS 技术,提高线路输电能力和控制 灵活性。
(2)输电线路智能化巡检
通过线路巡检、在线监测和试验手段,进行线路状态
评价、风险评估、故障诊断,实现线路运行状态的可
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1.4 发电环节智能化技术
(1)常规电源网厂协调关键技术应用 发电机、励磁系统、调速系统、电力系统稳定器(PSS)的参数实测 常规机组快速调节技术研究与应用 常规电源调峰技术研究 (2)清洁能源发电的并网、运行控制 风能、太阳能等间歇性电源的并网运行控制技术研究 风电和太阳能发电功率预测系统开发和应用 (3)大容量储能技术研究 研究大规模储能对电网安全稳定运行、削峰填谷、间歇性能源柔性接 入、提高供电可靠性和电能质量等方面的综合性技术经济问题 。 开发大容量化学电池模块化集成系统、大容量化学电池储能系统能量 转换设备、大容量高温超导储能设备、大容量飞轮储能设备、大型压 缩空气储能设备等
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1.3 发电环节智能化总体目标
• 优化电源结构,强化网厂协调,提高电力系统安全运行水平; • 研究和应用常规机组快速调节技术; • 依托国家风电和太阳能发电研究检测中心等重点工程,加快清洁能源 发电及其并网运行控制技术研究,重点开展风电功率预测和风电场多 时间尺度建模、低电压穿越和有功无功控制等问题研究,促进大规模 清洁能源科学合理利用; • 开展风光储输联合示范工程,为清洁能源大规模并网运行提供技术保 障和工程示范; • 推动大容量储能技术研究,适应间歇性电源快速发展需要。
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输电环节智能化技术标准
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输电环节智能化关键设备
(1)输电线路状态监测装置关键设备
输电线路运行状态集成监测装置、输电线路气象在线监测装置、输
电线路视频/图像监控装置、输电线路杆塔集成监测装置、输电线路 电磁环境智能监测系统、电缆状态监测装置等关键设备。 (2)输电线路状态监测系统关键设备 输电线路状态监测系统对重要输电线路、灾害多发区的环境参数和 运行状态进行集中监测,实现重要输电线路的安全预警。输电线路 状态监测系统关键设备主要包括输电线路状态监测、故障诊断、在
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