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【开眼界】“智能”两字 让我们的电网变得帅呆了

发布时间:2016-07-21   

“智能电网”这几个字眼儿进入到脑海中是从国网兰州供电公司开展智能电能表建设开始的。那时候,没有真正感受到“智能电网”究竟会带给我们什么。只记得2009年5月,国家电网公司在“2009特高压输电技术国际会议”上就提出了名为“坚强智能电网”的发展规划。

现在,让我用通俗易懂的语言来解释这些专业冷门却与您的生活息息相关的内容吧。

首先,先来看看电网到底是指什么?所谓电网,一般是指排除发电侧之外的,由变电装置和输配电线组成的整体。中高压变电装置一般都会配套建有专门的变电站,低压变电装置小区里也随处可见。对,就是大家平时马路边看到的这些:

它们都是电网的组成部分。电网包含变电、输电、配电三个环节。变电,是指通过变电设备将电压由低等级转变为高等级(升压),或由高等级转变为低等级(降压)的环节。输电,是指通过输电线路,将电能进行传输的环节。配电,是指通过配电变压,将电能从高压输电线路分配给用户的环节。电能从发电厂制造出来,通过变电升压,进入高压输电线路,再经过变电降压,配电给各个用户。其中高压输电的部分又称为主网,低压配电的部分又称为配(电)网。

此外,我们刚刚提到的发电机、变电箱、高压电线,包括线路中的各种“开关”——断路器、接触器、隔离开关、刀闸等,都是直接用于生产和传输电能的,被称为“一次设备”。

估计会有人问了,你说的这些平时我们可以看到啊,难道电网里还存在什么其他的隐秘的部分吗?没错,那就是所谓的“二次设备”。所谓二次设备,是指对电网内一次设备进行监察,测量,控制,保护,调节的辅助设备。二次设备包括电表、监控装置、继电保护装置、录波器、直流源等。

举一个简单的例子,可以想象一下发射火箭。那么火箭本身就可以视为类似的“一次设备”,而监控火箭的轨道、速度、各种参数的装置,就可以视为类似的“二次设备”。

现在,让我们来看看这智能电网到底“智能”在什么方面吧。

1.电网透明,用户互动

怎么理解这个用户互动呢?在过去,用户对于电网来说,能做的几乎就只有一个选项:按时交电费。哦,也许还有一个,就是用户可以自个儿看一看电表,这个月走了几度电。除此以外,似乎真的没有什么能做的了。

那么智能电网呢?用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与自身运行和管理,是智能电网一大重要特征。

对供电公司而言,掌握了用户的需求,也就可以更好地衡量供求关系。通过统计用户的用电信息,供电公司可以从数据分析中了解一个区域内的用电规律,譬如什么时段用电多,什么时段用电少,进而相应地制定各个区域内,经济节能的发电和输配电的方案。

此外,通过调节用户的用电时间,便可有效提高电网终端用电效率,削峰填谷,平滑电网负荷曲线,减轻电网负荷压力。这样做的好处是,减少或转移用电高峰时的电力需求,使电力公司尽量减少资本开支和营运开支。电力成本减少了,电价自然也会下调。而对于用户来说,电力消费成为和手机话费一样,可以选择性的消费。用户可以选择不同的方案来购买电能、选择用电。譬如用户可以随时查询到,高峰时段电价高,那么我就尽量少用;低谷时段电价便宜,就配合智能化电器定时操作或远程控制,选择在低电价的时段用电。

想要做到这一点,就需要供电公司和用户建立的双向实时的通信系统(网络渠道),供电公司可以实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息等等,实现透明化。与此同时,用户也可以根据这些信息制定合适的用电方案。在北美,这种用电方案已经逐渐成熟,可以通过选择适合自己的用电方案,如同订套餐一样选择用电。

2.智能设备,实现物联

就像上文提到的,智能家电、智能控制设备等智能终端,将在智能电网中占据很重要的地位。通过在手机上安装的用电APP,就能远程遥控电热水器、空调、冰箱、电热水壶等电器,可以轻松实现在电价便宜的时候用电。

现在,让我设想一个有趣的场景,当冬天外出,回家之前通过APP提前打开空调,开门就能触摸温暖。想在早晨6点之前用半价电烧一壶水,但又不想那么早起床操作,可以借助APP定时功能,确保6点前自动完成烧水……通过APP,还能如同查询手机流量一样,随时了解某个电器设备在某一段时间内的耗电量,使用户对于自己的用电账本一目了然。

而智能电网中的配变电量采集箱,也不单单只是过去的单向采集功能了,它们会自带WIFI和网络功能,将用户的用电信息、数据收集之后,通过网络发送到供电公司的数据终端。供电公司将对这些数据进行归类、对比分析,再根据用户用电的实际情况,为其量身定制用电方案,并通过手机短信等形式发送告知。举个例子,用户通过查询高能耗电器的实时使用数据,便可以随时了解自己家中的哪些电器存在浪费。譬如电视开着却没有看,家里没人却开着空调等等现象就可以避免。

3.自我预测、修复、调节

在智能电网中,通过分析包括调度、输配电、发电和用户信息等大数据(这些数据大都是实时并且高度信息化集成的),通过软件实现实时可视化运算分析,可以全面完整地展示电网运行状态中每一个细节,为管理层提供辅助决策支持和依据。不仅如此,通过大数据分析电网负载的历史数据和实时数据,展示全网实时负载状态,可以预测电网负载变化趋势。并通过综合性的管理,提高设备的使用率,降低电能损耗,使得电网运行更加经济和高效。

在智能电网中,将电网中的故障设备,以最快的速度从电网系统中隔离出来,并且在几乎自动化的状态下(很少或不用人为干预)实现系统自我恢复到正常运行状态,从而做到几乎不中断对用户的供电服务。我们可以类比一下人体的免疫系统,这和智能电网的自我修复很类似。结合上两条的预测,电网系统可以进行持续自我预测,当发现已经存在或可能出现的故障时,立即采取措施加以控制或纠正。

4.新能源登场,即插即用

我们传统的发电一般都是火力发电和水力发电,现在核电也在逐步发展中。而光伏发电、风电、地热发电等新能源发电,过去都很难和传统电网相连接。而智能电网将改变这一现状。

智能电网会简化新能源发电入电网的过程,通过改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。做到“无缝接入、即插即用”。从小到大各种不同容量的发电和储能设备,在所有的电压等级上都可以实现互联(包括光伏发电、风电、电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池等)。未来,用户甚至可以安装自己的发电设备,实现自产自销。

5.储能技术、电动汽车

在过去,电能的生产是一次性的,生产出来就必须立刻用掉,很难实现大容量储存。而智能电网中的储能技术将是重头戏。无论是集中式的大容量的储能电站,还是分布式的小容量的储能电站,甚至小到电动汽车电池的储能作用,乃至太阳能路灯的储能电池等等。都是智能电网中的各种储能形式。而这其中,电动汽车对于普通用户来说,距离最近也最容易实现,可以由此预见,电动汽车的发展将是不可阻挡的。

而储能技术,主要分为物理储能(譬如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等),化学储能(譬如各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容器等)和电气储能(譬如超导电磁储能等)。在储能技术发展上,德国发展得非常快,他们的储能电池研发是世界领先的。

未来,用户都将拥有自己的发电和储能设施,在自给自足的同时,还可能倒送给电网以实现相互调剂。譬如,在我家的用电低谷时,电网供应的能量用不完,就可以先储存起来,以备自己或邻居在用电高峰时进行支援,而当我家用电出现高峰,用上自己储存的电能都供应不足时,通过邻居储存的电能,就可以立即补足我的用电需求。

6.有效防御恐怖袭击

在当前世界反恐的大环境下,智能电网作为一个国家的命脉产业,提升自我防御能力当然是不可或缺的。这就要求电网安全性可以达到很高的水准。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应等等,以尽量减少和减轻恐怖袭击对电网和经济发展的影响。值得一提的是,无论是物理攻击还是网络攻击,都是需要的防御的。智能电网的内部通信系统,将实现和外网完全隔离,独立运行,每个节点都实现自主化,为电网安全运行保驾护航。

怎么样?智能电网,您了解了吗?希望每一位用电客户都能够更多的了解我们的国网电网,了解我们的智能电网知识,享受全新的用电体验。