国家对于智能电网的重视程度,且发展特高压和智能电网,已成为国家能源战略的重要内容。智能变电站作为智能电网中变电环节的重要组成部分,也势必将跟随国家战略政策和国家的重视程度而腾飞。
根据《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》指出发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术,依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设。由此可见国家对于智能电网的重视程度,且发展特高压和智能电网,已成为国家能源战略的重要内容。在2009年5月,国家电网率先提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的战略目标。智能变电站作为智能电网中变电环节的重要组成部分,也势必将跟随国家战略政策和国家的重视程度而腾飞。
2017年我国电网工程建设完成投资5315亿元,同比微降2.2%,为2015年以来首次下降,其主要原因是2016年电网投资增速较高而产生的基数效应,受国家配电网建设改造行动计划及新一轮农村电网改造升级等政策引导,2016年电网投资增速大涨至16.9%。2018年我国电网投资开始有所回暖,2018年完成投资额为5373亿元,同比上涨0.6%。2019年,我国电网投资规模又呈现下降趋势,完成投资额4856亿元,同比下降9.6%。2020年上半年,我国电网完成投资额1657亿元,同比上升0.79%。
由于新冠肺炎疫情影响着电网工程的建设,导致电网工程投资完成率下降,但是这也不妨碍电网的投资建设。根据国家电网在2020年7月召开的年中工作会议指出,国家电网立足“六稳”“六保”大局,将年度投资计划由4186亿元调增至4600亿元,增长9.9%,预计带动社会投资超9000亿元,整体规模达1.4万亿元。因此,前瞻预测,未来国家电网将更加注重精准投资,把资金重点投入到助力打赢三大攻坚战、推动区域协调发展等。
在“十二五”期间,国家电网公司大力开展智能变电站试点工作,建立了智能变电站关键技术基本理论、技术标准体系,积累了众多的建设经验等,奠定了全面推广建设智能变电站的基础,共建智能变电站8000座。根据国家电网的资料显示,我国智能变电站建设已由点向面推进,从北川110 kV智能变电站到220 kV西泾智能变电站,从500kV兰溪变电站到世界电压等级的智能变电站——750 kV延安变电站,从国内首座以“镜像”方式布局的500 kV智能变电站——500kV常熟南变电站再到首座330 kV等级智能变电站。我国智能变电站建设在不断取得新突破的同时,技术也日渐成熟。
根据国家电网发布的《国家电网智能化规划总报告》,在第一阶段(2009~2010年),国家电网新建智能变电站46座,在运变电站智能化改造28座;第二阶段(2011~2015年),国家电网新建智能变电站8000座,在运变电站智能化改造50座;在第三阶段(2016~2020年),国家电网新建智能变电站7700座,在运变电站智能化改造44座。根据国家政策以及对变电站智能化的决心,前瞻预测“十四五”期间智能变电站将新建7411座,在运改造39座。
从等级来看,国家电网以110kV为发展重点。在新建智能变电站方面,根据国家电网的规划,新增110kV智能变电站5014座,占新建智能变电站总数的31.84%;其次为220kV,新增智能变电站2321座,占比14.74%。
根据国家电网公司电子商务平台近年来招标趋势,前瞻进一步预测出在“十四五”期间,不同电压的智能变电站的新增及改造数量。在“十四五”时期,我国智能变电站的市场需求容量约为1581.12亿元。其中,750kV智能变电站的市场需求将达到453.69亿元,占比28.69%;其次为500kV智能变电站,市场需求将达到382.74亿元,占比24.21%。
智能变电站根据其电能的生产、变压、输送、分配和使用的安全、优质、可靠以及经济运行的要求可分为一次设备和二次设备。其中,电气一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备;可分为能量转换设备、开关设备、载流导体、互感器、电抗器和避雷器。
截至2020年9月初国家电网变电项目关于互感器各批次招标中,第三批次招标规模最大,为1940台;其次是第二批,为1413台;招标规模最小的是第四批,为773台。
在不同类型互感器招标规模中,500kV互感器招标规模最大,占比达31.97%;其次是110kV互感器,占比为6.3%;招标规模最小的是330kV变压器,占比仅为1.39%。
从各省的国家电网公司对互感器的需求量来看,截止到2020年9月初需求最多的是521个的国网江苏省电力有限公司,占比12.63%;其次是国网黑龙江省电力有限公司,需求量为347个。
根据国家电网公司电子商务平台近年来招标数据,前瞻预测,在“ 十 四 五” 期 间,110kV、220kV、330kV、500kV和750kV智能变电站新增占变电站数量为42%、25%、11%、13%和10%;改造数量占变电站数量比约为15%、39%、3%、39%和4%。同时,前瞻选取当前不同电压智能变电站的互感器的平均价格,预测出在“十四五”时期,我国智能变电站互感器的市场需求容量约为21.32亿元。
近年来,江苏经济社会发展较快,带动电力需求稳步增长,江苏电网建设进一步加强。2018年,江苏电网建成的世界规模最大的“虚拟电厂”—大规模源网荷友好互动系统,规模达到260万kW,实现了全省全覆盖,解决了过去只能用限电的方式应对电网线路发生故障或者电源不足的问题。2019年,江苏电网首次实现双线路故障自愈,新一代配电主站系统建设已经全面铺开。
目前,江苏省已经成为我国负荷最密集、规模最大的升级电网,支撑着我国超过10%的经济体量。江苏省已经建成了投运1000kV淮上特高压交流和±800kV雁淮、锡泰特高压直流以及15座500kV、120座220kV变电站,建成投运110kV及以上输电线路1.47万km,江苏已形成以“一交三直”特高压为主干网架、各级电网协调发展的交直流混联电网格局。江苏省居民户均配变容量已达4.58 kVA,为国家电网系统平均水平的2.8倍。
江苏省经济近年来快速发展,2015~2020年江苏省GDP逐年增长。2020年上半年,由于新冠肺炎疫情的影响,江苏省的增速为0.9%。区域经济的快速、高质量发展和人们对美好生活的向往,对江苏省的电网发展提出了更高要求。智能电网的建设满足了生态城20%清洁能源的接入需求,供电可靠率达99.999%,智能变电站是国家电网的重要组成部分,江苏省智能变电站建设势在必行。
江苏省电力长期处于供不应求,2014~2020年,江苏省发电量和用电量均逐年上涨,但是用电量增速仍不及发电量增速。2020年1~7月江苏省累计发电量2733.81亿kWh,同比下降6.42%。其中,统调电厂累计2454.6亿kWh,同比下降7.30%,非统调电厂累计279.21亿kWh,同比增长2.08%。2020年1~7月江苏省用电量3391.30亿kWh,同比下降4.72%。
《江苏省“十三五”电力发展专项规划》提出以转变电力发展方式为主线,以保障电力供应安全为首要任务,着力推进电源结构优化,着力推进电力节能减排,着力推进坚强智能电网建设,着力推进科技装备升级,着力推进电力体制改革,努力构建清洁、高效、安全、可持续的现代电力工业体系,为建设“强富美高”新江苏提供坚实可靠的电力保障。
在2020年1月,江苏省人大发布的《江苏省电力条例》将可再生能源、清洁能源、电能替代、综合能源服务等内容写入江苏立法,并且明确提出电力规划应当引导智能电网和泛在电力物联网发展,运用互联网、信息通信和智能控制技术等,提高电网与发电侧、需求侧交互响应能力,构建源网荷储协调发展、集成互补的能源互联网,促进综合能源服务等新业态发展。
2010年,江苏宣布正式拉开智能电网建设的序幕,国家电网公司支撑智能电网信息化第一批项目启动,并且根据区域发展特点分类推进。2017年,国网江苏电力开展了36项专项工程(行动)建设。2018年9月,江苏人民政府印发了《智慧江苏建设三年行动计划(2018-2020年)》,在智慧能源方面,《计划》提出深化智能电网建设,提高从电厂、变电站、高压输电线路直至用户终端的精细化管理和自动化运营能力,并力争在2020年全面建成智能电网体系。目前,江苏省已经初步形成了大受端坚强电网发展、源网荷协调控制、绿色低碳能源消费、智能配用电四大典型模式,江苏省智能电网产业格局基本形成。
江苏省自改革开放以来,变电站从建设到管理、从个数到容量,从设备到技术等都发生了翻天覆地的变化。2013年江苏省实现首座500kV“两型一化”智能变电站并在溧阳投运,之后在江苏省全面推进智能变电站的建设,江苏智能变电站的建设在全国处于领先地位。目前,江苏新建的变电站均为智能变电站。
在2020年3月17日,江苏省宜兴公布了“十四五”电网规划。在主要骨干网架方面,“十四五”期间,宜兴电网将拥有220kV变电站15座,主变27台,220kV变电容量共计4860 MVA;其中新建220kV变电站4座,主变5台、扩建220kV变电站2座,主变2台。同时,结合宜兴市城市形态,承上启下做强110kV网架,宜兴电网将拥有110kV变电站59座,主变118台,11kV变电容量共计5967MVA;其中新建110kV变电站16座,主变32台、改造110kV变电站1座,主变2台。另外,宜兴市14座35 kV变电站全部退役完毕,且无新建。
江苏省“电力十三五”规划和2020年《江苏省电力条例》均明确提出将力争打造江苏省智能电网和泛在电力物联网发展,构建源网荷储协调发展、集成互补的能源互联网;而智能变电站作为发电厂、电网和电力用户的重要节点,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等功能并支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动,智能变电站的需求潜力巨大。