湖南坚强智能电网建设初探

刘定国，赵永生

(湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙 410007）

湖南坚强智能电网建设初探

刘定国，赵永生

(湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙 410007）

分析湖南电网面临的形势和湖南电网智能化建设的基础。基于此，通过规划研究，提出湖南坚强智能电网的发展总目标及分阶段目标。最后对智能电网建设的经济社会效益进行简要分析。

坚强智能电网;总目标;分阶段目标;经济社会效益

1 湖南电网智能化建设面临的形势

当前，湖南电网发展面临新的形势:一是电力需求快速增长，要求加快电网建设，不断提高安全运行水平和供电质量。同时，湖南电网主网架仍然薄弱，抵御严重自然灾害的能力亟需加强，城农网供电水平有待进一步提高。二是湖南省能源资源相对匮乏，作为华中电网的主要受端电网之一，随着我省工业的发展，用电缺额将逐渐增大。这就要求加快湖南电网技术升级，积极配合特高压电网的建设，很好地把湖南电网纳入“三华”同步电网，以实现电力资源大范围优化配置。三是应对气候变化和能源变革，要求建设坚强智能电网，推动能源资源的清洁高效利用。湖南省能源消费以煤为主，必须高度重视省内煤炭储量消耗速度过快及温室气体排放。大型电源基地 (如核电)和分布式电源(如风电、太阳能)有机结合，大力发展可再生能源，优化电源结构，促进节能减排。由于风电、太阳能发电具有随机性和间歇性的特征，水电具有明显的季节性特征，客观上要求加快建设坚强智能电网，大幅提高电网交换能力和安全稳定水平，适应各类电源，尤其是可再生能源接入和送出需要。

2 湖南电网智能化建设基础

为适应湖南社会经济发展对湖南电网快速可持续发展的要求，近年来，湖南省电力公司深入开展了现代化电网建设运行管理的相关研究和实践工作，部分项目已进入试点阶段，特别是在电网防灾减灾方面，大量科研成果已转化并广泛应用到实际工程中，部分电网技术和装备已处于国际领先水平，为建设坚强智能电网提供了坚实的技术支撑和设备保障，积累了丰富的工程实践经验。

在发电环节，按照国家电网和华中电网的统一部署，完成了绝大部分接入220 kV及以上电网的发电机及其励磁、调速系统的实测参数和建模以及PSS整定投入、一次调频试验投入工作;基本上实现了基于EMS数据的一次调频监控系统;重要电厂均已实现AGC控制，省调直调电厂中已有半数电厂具备AVC功能;风电、生物质发电等新能源装机容量在逐步提升。

在输电环节，已初步开展了输电线路风偏、弧垂、杆塔倾斜、故障测距等监测工作;雷电定位系统覆盖率理论上已达95%以上;输电线路冰情监测系统基本上覆盖到了全省重点覆冰区;110 kV及以上输电线路已完全按照国家电网公司的要求全面开展了状态检修工作;静止无功补偿器 (SVC)等FACTS装置在湖南电网也得到了应用。

在变电环节，正在开展智能变电站试点工程的建设。在运变电站已经广泛采用变电站综合自动化系统，大部分实现无人值班和集中运维;结合公司信息化SG186工程建设，正在开展资产全寿命周期管理体系建设，梳理制定了资产全寿命管理各环节的制度、标准，建立资产全寿命周期管理绩效评估和持续改进的工作机制，初步形成符合公司发展战略的资产全寿命成本管理业绩考核体系;已初步开展变电站一次设备的状态监测试点工作。

在配电环节，编制的长沙河西麓谷先导区配网自动化试点方案已通过了国家电网公司的审查。全省配电自动化系统建设尚未开展，近年省内已有部分地市局在城市配电网开展了前期探索工作;分布式电源发展和微网技术应用还处于起步阶段。

在用电环节，已初步构建了适应新形势发展要求的集约化营销管理体系和标准化的营销业务组织模式;稳步推广国家电网公司统一建设的营销业务应用系统，实现了营销业务的标准化应用;通过近几年建设客户电能信息自动采集系统，自动采集覆盖率逐年提高，目前，营销口径的专变覆盖率已提前完成了国家电网公司“十一五”分解指标，用电信息采集系统建设规模、集中度、运行效果在国家电网系统内都处于前列。电动汽车充放电设施试点工程正在建设当中，预计2010年底将全省范围内将建成3座充电站、300个充电桩。

在调度环节，在电网安全稳定监视和控制方面，已投运电网动态监测预警系统 (WAMS)一期工程，PMU已经完成30多个布点;为建立健全电网稳定管理机制，省调统一为各地调配备了开展电网稳定计算分析的软件和硬件，并建立了电网安全稳定并行计算平台;结合新EMS工程，2009年内投运湖南电网在线安全稳定评估及预防控制系统(TSA)，实现电网的在线安全稳定计算预防控制与决策等功能;在电网安全控制装置方面，500 kV系统已经全部采用微机稳定控制装置，220 kV系统中新建项目均采用微机稳定控制装置。在电网计算参数测试方面，省调开展了负荷特性调研项目，客观分析和把握了电网的负荷特性。

在通信信息平台建设环节，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局;以SG186工程为代表的国家电网信息化建设已取得阶段性成果，ERP、营销、生产等业务应用系统已完成试点建设和推广。

3 湖南坚强智能电网发展目标

3.1 总体发展目标

遵循国家电网公司建设坚强智能电网发展战略目标，并坚持国家电网公司“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，根据湖南电网的特点和发展趋势，湖南电网智能化建设的总体发展目标为:建设以特高压和500 kV超高压为骨干网架、各级电网协调发展，电网结构坚强，智能化技术涵盖电网各个环节，智能化水平国内领先，同时又符合湖南实际的坚强智能电网。目标具体体现在以下方面:①提高资源优化配置能力;②提升安全稳定运行水平;③适应并促进清洁能源发展;④实现高度智能化的电网调度;⑤实现电网管理信息化和精益化，满足“三集五大”体系建设要求;⑥满足电动汽车等新型用户的电力服务需求;⑦实现用户与电网之间的透明开放和友好互动。

3.2 分阶段发展目标

(1)规划试点阶段 (2009—2010年)目标

开展坚强智能电网规划工作，完成湖南电网智能化规划。就智能电网所包含的各个环节智能化建设内容，开展关键性、基础性、共用性技术研究工作，加强基础能力建设，进行技术和应用试点，全面积累实践经验，为下一阶段建设奠定基础。

大力推进常规电源网厂协调关键技术的应用，完成AGC和AVC功能升级，火电厂按计划逐步实现全厂AGC控制，AVC实现电厂60%覆盖，初步建成湖南省全网主力机组受控AVC体系;形成合理的机组调峰机制和评价指标体系。积极配合国家电网公司，做好建设陕北—长沙特高压交流的前期工作;加强各级电网建设，进一步优化区域骨干网架;开展输电线路防灾实验室的建设，完善输电线路冰情状态在线监测系统，并开展其它环境参数和运行状态参数实时监测和灾害预警的研究。建成110 kV智能变电站试点工程，并启动220 kV智能变电站试点工程建设;研究和推进变电站一次设备状态监测技术的使用;推进500 kV变电站运行集约化;深入开展输变电设备及发电设备的状态检修工作;逐步开展资产全寿命周期管理工作。开展用电信息采集系统的研究和建设工作，完成电动汽车充电设施试点工程。开展智能调度技术支持系统和大电网运行监控、安全预警及智能决策系统的研发和试点建设。建成SG186工程并开展深化应用。

(2)全面建设阶段 (2011—2015年)目标

滚动修订完善电网智能化规划，全面推进坚强智能电网建设，实现电网各环节智能化建设的协调有序快速推进;加快特高压交直流电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用;电网运行和管理体制改革持续深化，基本满足智能电网大规模建设和运行的需要，“十二五”末电网智能化达到较高水平。

全面实现常规电源网厂协调关键技术的应用，AVC实现电厂100%覆盖，建成我省全网受控AVC体系，推广应用发电机组调峰性能评价指标。建成长沙特高压1000 kV变电站，湖南电网紧密融入坚强的“三华”特高压同步电网，完善输电线路防灾实验室的功能，全面推进输电线路环境参数和运行状态参数实时监测和灾害预警建设。全面推广智能变电站的建设，推广变电站一次设备状态监测系统的应用，全面完成500 kV变电站运行集约化，全面开展输变电设备及发电设备的状态检修工作，完成资产全寿命周期管理工作。完成省会长沙及部分地级城市的配电自动化系统建设。完成用电信息采集系统的建设，进一步推进电动汽车充电设施的建设。在部分地级城市完成双向互动服务应用。基本建成智能电网调度技术支持系统、国家电网资源计划系统 (SG-ERP)。

(3)引领提升阶段 (2016—2020年)目标

在全面建设的基础上，结合应用需求和技术发展，进一步完善和提升坚强智能电网的综合水平，引领智能电网的技术发展。到2020年基本建成湖南坚强智能电网。

常规机组快速调节和深度调峰等灵活运行技术将得到广泛应用，运行灵活性显著提升，常规机组深度调峰的能力达到近50%。特高压交直流工程的进一步推进，湖南电网紧密联入“三华”同步电网。输电线路防灾实验室的功能全面完善和提升，全省主要输电线路均实现环境参数和运行状态参数实时监测和灾害预警。全面实现变电站的智能化建设和改造。全面推广使用变电设备综合在线监测系统。建立智能化设备的运行管理体系，在湖南省14个地级城市建成具有自愈、灵活、可调能力的智能配电网，双向互动服务得到推广。全面建成智能用电服务体系、公司系统一体化智能调度体系、国家电网资源计划系统 (SG-ERP)，信息化整体水平达到国际先进。

4 社会经济效益分析

智能电网的建设，将大大提高能源输送效率，促进可再生能源的利用，减少污染物排放。此外，坚强智能电网将推动蓄能电池充放电技术的发展，从而加速电动汽车的发展，减少温室气体排放。初步分析，2020年湖南省全面建成智能电网后，提高输电和终端使用效率减排CO2约1 700万t，推动可再生和清洁能源开发利用减排CO2约3 400万t，电动汽车应用减排约30万t。

坚强智能电网可以通过创新营销策略实现电网与电力用户的双向互动，实现有效的“需求侧响应”，提高电能终端使用效率，促进用电侧节能;通过引导用户将高峰时段的用电负荷转移到低谷时段，降低高峰负荷，提高用电负荷率，增加机组和输变电设施的利用小时数，进而稳定发电机组出力，降低火电机组发电煤耗，促进发电侧节能;通过采用特高压输电技术、智能设备和优化调度，提升电网输送效率，降低电能输送过程中的损失;提高跨区输电能力，减少水电站弃水电量。

坚强智能电网建设将促进电源结构的优化，大幅度提高可替代化石能源的比例，推动核电的快速发展，促进生物质、风电、太阳能等可再生能源的发展。初步分析，2020年湖南省全面建成智能电网后，全省每年可节约标准煤586万t，替代标准煤1 208 万 t。

发展坚强智能电网，可以使电力用户、发电企业都取得更好的综合经济效益。主要表现在:减少电力用户电费支出，增加供电可靠性;提升输电效率、减少运行维护和建设成本，降低电网企业的综合运营成本;减少发电装机投资，提升发电设备寿命，降低发电企业的综合运营成本。同时，还可带动相关产业发展、促进经济增长、拉动社会劳动就业。坚强智能电网建设将有效带动信息、通信、装备制造、智能家用电器产业发展，促进技术升级和产业结构调整，为占领相关领域的技术制高点提供平台，带动社会经济发展。

5 结论

遵循国家电网公司统一部署，建设好湖南坚强智能电网，将有效推动建立适应可持续发展要求的能源生产方式和消费方式，优化能源结构，提高清洁能源比重，推进产业升级，发展低碳经济;将有利于实现资源的高效利用与环境友好。一个“坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动”的坚强智能电网，将会为湖南经济的平稳快速发展，建设资源节约型、环境友好型和谐社会做出贡献。

〔1〕国家电网公司.统一坚强智能电网综合研究报告〔R〕.2009.

〔2〕国家电网公司.国家电网智能化规划总报告〔R〕.2010.

TM76

B

1008-0198(2011)03-0042-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2011.03.013

2010-10-09

刘定国(1979— )，男，湖南益阳人，硕士，从事电力系统规划与分析、智能电网研究等工作。

赵永生(1964— )，男，高级工程师，副总工程师，主要从事继电保护专业工作。