我國電網(wǎng)造改造升級(jí)中調(diào)度智能化技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀

1、我國電網(wǎng)造改造升級(jí)中調(diào)度智能化技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀    摘要 智能調(diào)度是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，是智能電網(wǎng)的神經(jīng)中樞，是維系電力生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)和保障電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展的重要手段。為了更好的適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，著力推進(jìn)我國智能電網(wǎng)調(diào)度“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”和“調(diào)控一體化系統(tǒng)”建設(shè)，在新一輪電網(wǎng)改造升級(jí)中，對(duì)于我國智能電網(wǎng)以調(diào)度的智能化為體現(xiàn)載體，有著重要意義。 關(guān)鍵詞 智能調(diào)度；智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng) 中圖分類號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）54-0082-02 電力調(diào)度的智能化就是在線路開閉站進(jìn)行自動(dòng)化改造，增加遠(yuǎn)控功能，以

2、后如果某段電纜出現(xiàn)故障，電力集控中心或者調(diào)度人員就能夠遠(yuǎn)方控制隔離故障，并將非故障段通過帶路的手段送電，以達(dá)到減少停電事件，提高供電可靠性的目的，廣義上來講，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化以后，故障處理時(shí)間可以縮短2/3以上。其實(shí)，智能調(diào)度是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，是智能電網(wǎng)的神經(jīng)中樞，是維系電力生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)和保障電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展的重要手段。為了更好的適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，著力推進(jìn)我國智能電網(wǎng)調(diào)度“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”和“調(diào)控一體化系統(tǒng)”建設(shè)，在新一輪電網(wǎng)改造升級(jí)中，對(duì)于我國智能電網(wǎng)以調(diào)度的智能化為體現(xiàn)載體，筆者對(duì)于相關(guān)的幾點(diǎn)問題談?wù)勎业目捶ā?1 我國智能電網(wǎng)的信息架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)狀 智能電網(wǎng)是

3、一個(gè)完整的信息架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力客戶、電力資產(chǎn)、電力運(yùn)營的持續(xù)監(jiān)視，利用“隨需應(yīng)變”的信息提高電網(wǎng)公司的管理水平、工作效率、電網(wǎng)可靠性和服務(wù)水平。智能電網(wǎng)的構(gòu)成包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)等幾個(gè)方面。智能電網(wǎng)大大擴(kuò)展了監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SupervisoryControl And Data Acquisition，SCADA）的數(shù)據(jù)采集范圍和數(shù)量，采集涉及電網(wǎng)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)和客戶計(jì)量在內(nèi)的多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。電網(wǎng)公司將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其它管理數(shù)據(jù)等通過更先進(jìn)的通信方式進(jìn)行傳輸、集成，并進(jìn)行分析優(yōu)化，再將經(jīng)過分析優(yōu)化處理后的信息以用戶定制的門戶和儀表盤方式呈現(xiàn)給

4、用戶。 從目前相關(guān)試點(diǎn)情況來看，在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的過程中，技術(shù)上相對(duì)來說并不是問題，更大程度上應(yīng)該關(guān)注相關(guān)機(jī)制，以及整體環(huán)境對(duì)于發(fā)展智能電網(wǎng)的支持。目前我國智能電網(wǎng)主要存在如下問題：監(jiān)管方激勵(lì)機(jī)制裹足不前，這種政策環(huán)境因素阻礙了智能電網(wǎng)創(chuàng)造有說服力的商業(yè)應(yīng)用案例；未來立法方向不夠明朗，在整個(gè)公用事業(yè)價(jià)值鏈中，風(fēng)險(xiǎn)和收益很難進(jìn)行調(diào)整和分配；數(shù)據(jù)隱私、網(wǎng)絡(luò)安全、可交互性和標(biāo)準(zhǔn)等方面仍面臨挑戰(zhàn)；目標(biāo)沖突的情況依然存在；試點(diǎn)項(xiàng)目在客戶互動(dòng)方面也遇到挑戰(zhàn)，包括如何與客戶有效交流等；一些智能電表項(xiàng)目試圖努力說服監(jiān)管機(jī)構(gòu)和客戶，但顯然并不容易。 目前，有關(guān)智能電表的項(xiàng)目是配電網(wǎng)智能化最重要的試點(diǎn)環(huán)節(jié)。除了實(shí)現(xiàn)

5、自動(dòng)抄表、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)等功能外，智能電表更高級(jí)的功能在于采集更多的電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而掌握更加詳細(xì)的用戶負(fù)荷情況，加強(qiáng)需求側(cè)管理，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。智能電表還不單單是一個(gè)電表的概念，還牽扯到在用戶這里有非常多新的使用者，比如電動(dòng)汽車，對(duì)于電網(wǎng)來講，電動(dòng)汽車是不是有辦法作為電網(wǎng)消除新的可再生能源的不穩(wěn)定性還需要探討。但是，實(shí)現(xiàn)這種高級(jí)功能需要電價(jià)的定價(jià)機(jī)制作出改變，即實(shí)行更有彈性的定價(jià)。僅僅依靠在電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)發(fā)送信息請(qǐng)求用戶減少用電負(fù)荷是不夠的，只有實(shí)行分時(shí)定價(jià)，在電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)對(duì)電力進(jìn)行更高的定價(jià)，用經(jīng)濟(jì)成本的驅(qū)動(dòng)力才能更好地實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)。相關(guān)研究顯示，通過價(jià)格杠桿實(shí)現(xiàn)的需求響應(yīng)可以使用電端的負(fù)荷下

6、降20%。分時(shí)電價(jià)又如何制定？必須完成智能電表安裝后，在一段試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，對(duì)用戶電量等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。只有經(jīng)過相當(dāng)長一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)后，才有可能基于這些信息進(jìn)行科學(xué)定價(jià)。 在機(jī)制改變后，人的行為才可能逐漸改變。但是，依然可能有很多對(duì)新的機(jī)制（如電價(jià)機(jī)制）不敏感的人。那么，除了采用自動(dòng)化程度更高的電表對(duì)用電端直接進(jìn)行控制外，更重要的是通過初步引導(dǎo)教育、培訓(xùn)等手段對(duì)不敏感用戶的消費(fèi)行為進(jìn)行改變。而且，人們的用電行為不斷發(fā)展，基于新模式的定價(jià)機(jī)制也需要不斷改進(jìn)。 我國智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為主干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)的，利用先進(jìn)的通信信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特

7、征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的智能電網(wǎng)。我國智能電網(wǎng)在發(fā)電側(cè)將側(cè)重發(fā)展清潔能源接入和諧波控制技術(shù)，在輸配電側(cè)將涵蓋智能調(diào)度與分析系統(tǒng)、柔性輸電系統(tǒng)、大容量儲(chǔ)能裝置、智能化變電站和配電自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域。 特高壓的到網(wǎng)電價(jià)明顯低于中東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)煤電上網(wǎng)電價(jià)，特高壓到網(wǎng)電將與中東部火電形成競爭態(tài)勢，這有利于充分發(fā)揮市場配置作用，降低電力供應(yīng)成本。在特高壓骨干網(wǎng)中，高壓直流輸電系統(tǒng)（HVDC）等技術(shù)起到了非常重要的作用。國家電網(wǎng)公司的向家壩-上海的800kV高壓直流項(xiàng)目，在輸電容量和傳輸距離方面都挑戰(zhàn)了世界紀(jì)錄，其6 400萬kW輸電容量和近2 000km的輸電距離在世界上是絕無僅有的。 根據(jù)對(duì)該線路做

8、出重要支持的ABB公司的資料顯示，該線路損耗僅僅只有不到7%。高壓直流輸電系統(tǒng)可以將從電廠發(fā)出的電力從交流轉(zhuǎn)換成直流進(jìn)行傳輸，然后再轉(zhuǎn)回交流供用戶使用。 而作為智能輸電網(wǎng)物理媒介的數(shù)字化變電站的推廣也是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要目標(biāo)。數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。在該方案中，通過智能控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)一次和二次設(shè)備的智能化控制，大大減少了控制電纜，優(yōu)化了二次回路，簡化了設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了智能開關(guān)功能。 2 智能調(diào)度只有在智能電

9、網(wǎng)的軟件和硬件保障下實(shí)現(xiàn) 我國資源稟賦和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡造成的電力供需的不平衡，因此智能電網(wǎng)將主要以調(diào)度的智能化為體現(xiàn)載體。智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)主要包括節(jié)能發(fā)電調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制、分析預(yù)警和輔助決策、優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃、提升特大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制水平和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，以及提升電網(wǎng)管理和決策水平。而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度也需要打造四個(gè)平臺(tái)，即實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警平臺(tái)、調(diào)度計(jì)劃平臺(tái)、安全校核平臺(tái)、調(diào)度管理平臺(tái)。 事實(shí)上，智能電網(wǎng)有“軟”和“硬”兩個(gè)方面，即電網(wǎng)自身的建設(shè)以及信息化建設(shè)。他認(rèn)為，只有“軟”、“硬”有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào)發(fā)展，才能全面建成智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)首先應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置，保

10、障安全可靠的電力供應(yīng)，這是智能電網(wǎng)“硬”的一面。建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，在供電安全、可靠和優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)清潔、高效、互動(dòng)的目標(biāo)，這是智能電網(wǎng)建設(shè)“軟”的一面。智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度和分析控制提出了許多更新更高的要求。然而，現(xiàn)有的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)面臨著許多問題，包括非自動(dòng)、信息的雜亂、控制過程不安全、集中式控制方法缺乏、事故決策困難等。為適應(yīng)大電網(wǎng)、特高壓以及智能電網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)行管理要求，實(shí)現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)的科學(xué)決策、電網(wǎng)運(yùn)行的高效管理、電網(wǎng)異常及事故的快速響應(yīng)，必須對(duì)智能調(diào)度加以分析研究。 其中電網(wǎng)智能調(diào)度軟件

11、也非常重要。這些軟件需要整合調(diào)度自動(dòng)化、保護(hù)信息管理等信息系統(tǒng)，在電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的智能監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的預(yù)警以及自愈，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)控制過程的安全性；在事故情況下，能夠從海量數(shù)據(jù)中抽取最關(guān)鍵的事故信息，有效地控制電網(wǎng)事故的發(fā)生、發(fā)展，縮短電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行的時(shí)間，防止大面積停電事故的發(fā)生等重要功能。          據(jù)了解，目前我國為適應(yīng)特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)運(yùn)行的安全和可再生能源快速發(fā)展的需求，國內(nèi)新一代智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的研發(fā)在消息總線、服務(wù)總線、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、可視化人機(jī)界面等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上已取得

12、突破，對(duì)提高我國電網(wǎng)調(diào)度智能化水平具有重要意義。通過這個(gè)系統(tǒng)，我國電網(wǎng)調(diào)度首次實(shí)現(xiàn)了基于“三華”（華北、華中、華東）電網(wǎng)統(tǒng)一模型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和展示，信息范圍覆蓋“三華”電網(wǎng)220kV以上近2700個(gè)廠站和東北、西北的主網(wǎng)架，目前實(shí)時(shí)監(jiān)測的電網(wǎng)運(yùn)行信息總量已超過15萬個(gè)，實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)的一體化維護(hù)和共享、電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)控、多區(qū)域多目標(biāo)自動(dòng)發(fā)電控制、狀態(tài)估計(jì)等功能，能有效支持國調(diào)與“三華”網(wǎng)調(diào)互備和業(yè)務(wù)協(xié)同。這標(biāo)志著我國智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研發(fā)取得重大突破。 我國上一代調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中，由于缺少總體設(shè)計(jì)和統(tǒng)一規(guī)范，上下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)之間缺少統(tǒng)一的設(shè)備、數(shù)據(jù)命名和接口標(biāo)準(zhǔn)，難以方便地實(shí)現(xiàn)

13、電網(wǎng)模型參數(shù)和數(shù)據(jù)的交換與共享，國、網(wǎng)、省三級(jí)調(diào)度的在線分析和可視化、智能化水平并不高。而新一代系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)則強(qiáng)化了一體化、在線化、精細(xì)化、實(shí)用化、可視化和智能化的思想。在華中試點(diǎn)工程基礎(chǔ)平臺(tái)和基本應(yīng)用功能的研發(fā)與建設(shè)中，共制訂了18個(gè)功能規(guī)范和10項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)交換、動(dòng)態(tài)消息總線等4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)申請(qǐng)了國家和國際專利。通過制訂電網(wǎng)通用模型命名規(guī)范、電網(wǎng)模型描述規(guī)范、電網(wǎng)圖形描述規(guī)范等技術(shù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型和參數(shù)“源端維護(hù)、全局共享”。這意味著同一個(gè)廠站的模型、參數(shù)和畫面只需在一處維護(hù)，即能實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的共享，避免了以前的大量人工重復(fù)錄入工作。這也是調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員期盼已久的“福音”

14、。隨著一些基本應(yīng)用功能開發(fā)，比如，通過電網(wǎng)備用容量監(jiān)視功能，調(diào)度人員可以準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的各種備用狀態(tài)及分布情況，如果華東電網(wǎng)在世博保電有臨時(shí)需求，華中網(wǎng)調(diào)可以及時(shí)調(diào)出備用電力，支援華東電網(wǎng)。 3智能調(diào)度的推進(jìn)使智能電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)高效得到落實(shí) 不僅如此，隨著我國特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷變化，風(fēng)能、太陽能等清潔能源的大規(guī)模開發(fā)利用，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制的一體化、精細(xì)化水平和適應(yīng)性、靈活性提出了更高要求，為了快速提升電網(wǎng)調(diào)度駕馭大電網(wǎng)能力、資源優(yōu)化配置能力和抵御風(fēng)險(xiǎn)能力，保障電網(wǎng)安全可靠、靈活協(xié)調(diào)、優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保運(yùn)行，研發(fā)新一代電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)迫在眉睫。 2008年2月28日，國家電網(wǎng)公司

15、正式啟動(dòng)廣域全景分布式一體化電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架編制工作。隨之就技術(shù)路線開始了廣泛的征詢和研討。 2008年12月5日，國家電網(wǎng)公司正式成立由中國電科院和國網(wǎng)電科院（以下簡稱兩院）相關(guān)技術(shù)人員組成的聯(lián)合開發(fā)組，啟動(dòng)了技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制、狀態(tài)估計(jì)等基本應(yīng)用功能的研發(fā)。 2009年3月，國家電網(wǎng)公司啟動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)。國調(diào)中心組織開展了調(diào)度和發(fā)電兩個(gè)環(huán)節(jié)的研究。 2009年5月，新一代電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)正式更名為"智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)"。結(jié)合華中新系統(tǒng)的建設(shè)搭建了華中測試小系統(tǒng)。 對(duì)此，2011年至2015年，是我國智能電網(wǎng)計(jì)劃的“全面建設(shè)階段”。在新一輪全國電網(wǎng)改造升級(jí)中，一體化的智能調(diào)度體系，將為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各種可再生能源與分布式能源發(fā)電的靈活接入提供有力的技術(shù)支撐。這一階段的智能電網(wǎng)投資金額接近2萬億元，必將有效加快智