广州广联数字家庭产业技术研究院
智能电网就是把电网智能化,以便获得最好可能的工程效果。智能电网近期研究的典型课题有:
●远程抄表;
●电力负荷预测;
●电力经济调度;
●分布式能源系统;
●用户电源线复合光缆。
电力公司抄录每个家庭的用电量以便收费。现实电力抄表系统已经实用,但是,成本比较高,数据质量和传输效率比较低。与此类似的还有煤气抄表、水量抄表,单独实施这些抄表是一个麻烦的事,因为每一种抄表都需要建设一个独立的传输网络和处理系统。从通信技术角度来看,各种系统的容量都非常小而且功能类似,可是,每一个系统都是五脏俱全。如果有了家庭网络,抄表系统将变得非常简单。
因为家庭网络分布在家庭各个部位,很容易连接电表、气表和水表,而且这些系统的数据量都很小,家庭网络可以完成这些功能。
“预测”是基于现实数据的“外推”。可见,实现电力负荷预测必须有足够的实时测量数据支持。这时,传统的抄表方案可能遇到困难。电力、煤气、水量都存在供应预测问题。电力供应预测的基础是常年测量用户需求数据,通过数据统计得出需求规律,通过外推得出供应预测。所以,需要构建一个能源供应预测系统,常年测量每个家庭每小时的用电数量,积累得出每个小区每小时的用电数量,每个城市每小时的用电数量。显然,这个能源供应预测系统的基础结构是每个家庭网络,每个家庭的电表、煤表、水表的数据通过家庭网络和互联网把测量数据传递给数据统计中。借助于家庭网络能够容易地提供需要的实时数据。
原电力系统已经有了相当完善的电力调度通信网。但是,主要保证高层指挥调度。如果“电力经济调度”涉及到广大用户,电力调度通信网必须向下扩展。电力、煤气、水量都存在经济运营问题。根据常年的统计设计,主管部门或者运营公司制订经济运营对策,以获得利益最大化。为此需要构建能源经济运营系统。其中,家庭网络是基础。家庭网络对上传递应用数据,对下传递控制数据。例如,随时改变收费标准,随时改变供应量限制数据等。
是否可以把“分布式电力系统”理解为用户既用电又发电呢?如果如此,这时各个家庭与能源网管理中心之间必然存在多种类、大数量的信息交换。因此,家庭网络必然成为智能电力网的基础结构。例如,在家庭中,可以利用太阳能发电和温差发电。如果家庭用电量比较大,需要随时购买电能;家庭用电量比较小,需要随时出卖剩余的电能,这一切都需要实时计算和实时记录,这是各个家庭必须具备的功能。如果有了家庭网络,可以轻易地实现这些功能。
研制“用户电源线复合光缆”是一种战略性部署。目标是把光纤接入千家万户。电力线进入家庭是正常的事,光纤随其进入家庭是不可阻挡的事。而此处的光纤,性能与任何部门提供的光纤无异,覆盖面比任何部门提供的光纤都广,成本比任何部门提供的光纤都便宜。所以,这种方案具有最强的竞争力,同时,这种方案给家庭网络以有效支持。如图1所示。
在一个扩展型家庭网络上,可以同时与多个电表、气表和水表进行指令遥测,这些数据通过家庭网关接入公用互联网,最后纳入位于任何位置的与互联网连接的能源抄表服务器。如图2所示。
可以利用同一个扩展型家庭网络,同时实现多种能源抄表和多种设备用电量测量。如图3所示。
规划内容如下:
1)发电环节
(1)大规模蓄能领域。系统/设备包括集成蓄能间歇式电源功率平滑调节;化学电池蓄能能量管理;化学电池蓄能能量转换;化学电池蓄能模块化集成;智能调度。
(2)可再生能源发电领域。包括兆瓦级光伏并网逆变器;风电控制接入导则符合性检测;风光储联合智能监控;风电场故障穿越装置;间歇式电源功率预测与协调控制;间歇式电源功率控制装置;可再生能源电站与电网协调控制;兆瓦级垂直轴风力发电机控制。
(3)常规能源发电领域。包括常规、新能源自动化成套控制;水电厂电网调度支撑;次同步震荡抑制;水电机组设备状态检测与故障分析;水电群优化调度;快速并网装置。
2)输电环节
(1)直流输电领域。包括直流场关键设备;高压直流换流阀;柔性多端直流输电设备;柔性直流输电电缆;柔性直流换流站;柔性直流换流阀。
(2)柔性交流输电领域。包括统一潮流控制器;静止同步串联补偿器;故障电流限制器;SVG,FSC,TCSC,STATCOM,CSR。
(3)监测装置领域。包括电磁环境智能监测;杆塔集成监测装置;线路气象/视频/图像监测;电缆状态监测装置;导线状态集成监测。
(4)输电线路状态监测领域。包括状态检修与监测,故障诊断,辅助决策,在线预警;雷电监测。
3)变电环节
(1)建设与运维支撑领域。包括变电站数字化装置测试检测评估;变电站数字化装置调试试验;二次设备在线自校及预警;多态遥视/巡检/安防;组态和系统调试工具。
(2)站控层关键设备领域。基于信息共享的电网故障定位;基于信息共享的广域控制保护;基于信息共享的站域控制保护;数据及事件记录装置;网络安全及在线监控装置;时间同步系统;远动终端;统一信息一体化监控系统。
(3)过程层、间隔层设备领域。间歇电源并网保护测控;数字式保护装置;保护测控一体化装置;测控装置;合并单元;电子式互感器;智能组建。
4)配电环节
(1)分布式电源和微网控制、保护和接入领域。包括大容量、高可靠快速切换固态开关;飞轮/超导/电容储能装置;分布式供电系统微机保护装置;分布式供电系统标准化换流装置及电能控制装置;分布式供电系统及微电网电能质量治理装置。
(2)配电自动化和配网规划领域。包括配电网调控一体智能技术支持系统;配电自动化系统;智能配电网规划决策系统。
(3)智能配电设备领域。包括环保智能化柱上开关;少维护金属封闭开关设备;集成智能配电站;智能配变检测终端;智能配电网保护测控一体化装置;高效节能配电变压器;复合电能质量控制;环保型环网柜。
5)用电环节
(1)智能用电小区领域。包括智能用电小区电能服务系统;居民用电交互终端;家用分布式电源及储能管理系统;智能插座;智能家电。
(2)智能用电检测装备领域。包括便携式智能用电交互终端维护仪;高级计量管理系统;智能用电技术检测设备。
(3)智能营业厅领域。包括用户电能服务系统;自助用电服务终端及系统;省级集中95598供电服务系统;95598门户网站;停电管理系统。
(4)电动汽车充放电领域。包括电动汽车充放电设备;电动汽车充放电管理系统。
(5)智能大户服务领域。包括客户侧分布式电源及储能管理系统;大用户交互终端;智能楼宇服务系统;大用户智能需求侧管理系统。
(6)用电信息采集领域。包括用电信息采集专用芯片;用电信息采集终端设备;用电信息采集系统主站软件;智能电能表。
6)调度环节
(1)省级及以上智能电网调度技术支持系统领域。包括安全校核;调度计划;调度管理;实时监控与预警;基础平台。
(2)地区智能电网调度技术支持系统领域。包括调度计划;调度管理;实时监控与分析;支撑平台。
7)通信环节
(1)信息系统与高级应用领域。包括综合辅助决策分析模型与分析系统;电网信息一体化综合展现平台;地理信息与空间服务平台GIS。
(2)信息安全和运维领域。包括智能应用系统灾备系统;一体化信息系统监管运维平台;等级保护合规性管理平台;信息网络隔离装置;网络信任平台;安全移动作业终端;信息安全接入平台。
(3)信息化基础设施领域。包括嵌入式系统平台;实时数据库管理系统及套件;智能电网基础应用开发平台;智能电网应用集成平台;信息采集与数据交换平台。
(4)通信支撑网及其优化领域。包括统一电力通信网管系统;全网时间统一系统。
(5)配电和用电环境通信网建设领域。包括智能家电网络通信设备;配电工频通信设备;电力专业通信控制芯片;配用电一体化通信设备;低压载波通信设备;输配电线载波通信设备;电力无线宽带通信网;物联网关键通信设备及系统。
(6)骨干传输建设和完善领域。包括电力通信加密装置;工业以太网交换机;电力专用智能化光传输系统。
内容分析主要包括:1)智能电网主体设备仍然是传统的电力设备;2)电网智能化的主流是利用电子技术支持传统电力设备,使之充分发挥其潜在效能;
3)配电和用电部分智能化,大量使用了电力电子技术;
4)用电部分智能化,与家庭网络技术密切相关;5)调度和通信部分与现代通信技术密切相关。
智能电网是数字家庭的一个重大潜在市场。例如:
●高效率抄表系统;
●UPS电源系统;
●电动汽车充电系统;
●双向蓄能逆变器;
●微网发电系统(别墅、家庭);
●电能质量检测系统(电能质量监测装置、谐波治理设备);
●锂离子电池化成设备;
●电池维护系统、电池管理系统;
●箱式变电站;
●配网自动化;
●设备状态监视测量;
●分布式能源控制;
●电能质量检测;
●电力电子变压器;
●区域智能供电系统;
●电力调度。