國(guó)家“十二五”智能電網(wǎng)專項(xiàng)規(guī)劃指出，未來時(shí)間內(nèi)，智能電網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)將是通過現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的高度融合，全面提高大電網(wǎng)運(yùn)行控制的智能化水平，以及供電服務(wù)的能力和水平，從而最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)電網(wǎng)的跨越式發(fā)展。在設(shè)備投入上，除了以特高壓為主的一次設(shè)備之外，智能電網(wǎng)建設(shè)將全面轉(zhuǎn)向電網(wǎng)智能化的六大方面：發(fā)電、智能輸電、智能化變電站、智能配電網(wǎng)、智能用電和智能調(diào)度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2020年，包括電網(wǎng)接入、柔性輸電、電網(wǎng)監(jiān)測(cè)、智能化變電站、智能電表、充電站/樁等設(shè)備在內(nèi)，電網(wǎng)智能化所帶來的設(shè)備市場(chǎng)容量將超過6200億元。
具體在各個(gè)環(huán)節(jié)的建設(shè)上，則是指發(fā)電要通過裝置、電網(wǎng)的智能化或大容量的電網(wǎng)儲(chǔ)能，提高新能源尤其是清潔能源的發(fā)電接入；智能輸電要應(yīng)用柔性輸變電技術(shù)，提高輸電系統(tǒng)的傳輸靈活性、傳輸效率和傳輸容量；智能化變電站要采用先進(jìn)、可靠、集成、環(huán)保的智能設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化；智能配電要建成配電自動(dòng)化和配網(wǎng)調(diào)控一體化、智能技術(shù)支持的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的靈活接入和安全運(yùn)行；智能用電和調(diào)度則是要通過信息的交互和處理，智能地掌控和支配電力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能科學(xué)化的管理。
圍繞這些目標(biāo)，目前電力電子、新能源開發(fā)、安防監(jiān)控等多個(gè)行業(yè)的設(shè)備制造廠商們紛紛緊跟國(guó)家智能電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)度，按照國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的要求循序漸進(jìn)地開發(fā)適合的新產(chǎn)品，力爭(zhēng)結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求，以創(chuàng)新型的產(chǎn)品為智能電網(wǎng)建設(shè)藍(lán)圖提供有力的技術(shù)支撐。
新能源發(fā)電需求攀升，智能化并網(wǎng)挑戰(zhàn)加劇
智能電網(wǎng)的建設(shè)需要清潔能源的加入，以達(dá)到優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的目的。在核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電這三種主要類型的新能源中，太陽能作為一種廣泛存在、獲得方式穩(wěn)定可靠，且基本無污染的能量源，在未來的智能電網(wǎng)電力獲取方式中將占據(jù)非常大的比重。有關(guān)資料顯示，預(yù)計(jì)到2020年，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源發(fā)電接入設(shè)備總需求將超過1000億元，其中，由于風(fēng)電已過了高速成長(zhǎng)期，因此光伏逆變器的市場(chǎng)增幅更為迅速，其年平均增長(zhǎng)率約為50%，市場(chǎng)需求量最高可達(dá)605億元。
清潔、可再生能源并網(wǎng)必須要對(duì)原來的電網(wǎng)進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)并轉(zhuǎn)化成智能接入電網(wǎng)，而新能源的智能接入也將是一個(gè)重要的課題，目前大規(guī)模的風(fēng)電和光伏都處于窩電狀態(tài)，不解決智能接入的問題，智能電網(wǎng)在某種意義上說只是實(shí)現(xiàn)了部分功能，因此該領(lǐng)域的未來發(fā)展值得關(guān)注和期待，也是一些廠商正在主力攻克的難關(guān)。作為青海格爾木等大型電站項(xiàng)目逆變器的重要供應(yīng)商之一，山億新能源股份有限公司開發(fā)的MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器除了支持有功、無功控制之外，還具備低壓并網(wǎng)情況下的反孤島能力和中高壓并網(wǎng)情況下的低電壓穿越能力，可接受電網(wǎng)遠(yuǎn)程智能調(diào)度，并通過了包括德國(guó)在內(nèi)的18個(gè)國(guó)家的嚴(yán)格入網(wǎng)認(rèn)證。該公司產(chǎn)品經(jīng)理陳曉高博士認(rèn)為：“智能電網(wǎng)建設(shè)使得多種發(fā)電方式可以有機(jī)地形成一個(gè)整體，互相彌補(bǔ)各自的不足，以獲得最優(yōu)的電網(wǎng)電力供應(yīng)方式。”
但就目前光伏行業(yè)的建設(shè)情況來看，在整體規(guī)劃上還存在著許多亟待解決的問題。例如，在中國(guó)，目前大規(guī)模進(jìn)行光伏發(fā)電的區(qū)域基本上都位于西部高海拔、長(zhǎng)日照的地區(qū)，而產(chǎn)生的電力在當(dāng)?shù)責(zé)o法就地消化，需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，這就要依托高電壓的輸電網(wǎng)，電力傳輸是一個(gè)比較大的經(jīng)濟(jì)建設(shè)問題。
另外，如果在電力需求比較旺盛的沿海地區(qū)興建太陽能發(fā)電項(xiàng)目，則可能會(huì)因?yàn)樨S富的雨水及污染較大的環(huán)境，給日光的直射造成影響，而無法獲得較好的發(fā)電效率，投入產(chǎn)出比則有待考量。
值得關(guān)注的是，隨著市場(chǎng)的逐漸成熟，帶有新型功能的太陽能逆變器產(chǎn)品也在不斷的演進(jìn)之中。陳曉高表示：“逆變器的開發(fā)要依托市場(chǎng)的需求，在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，新型的逆變器種類會(huì)孕育而生，如為了避開用電高峰，且更有效地利用用電低谷，能夠在白天發(fā)電、晚上儲(chǔ)能的智能儲(chǔ)能型雙向逆變器就是一種非常好的產(chǎn)品類型，這也將推動(dòng)對(duì)儲(chǔ)能型產(chǎn)品的開發(fā)。”
電力監(jiān)控：一體化、平臺(tái)化、智能化趨勢(shì)走強(qiáng)
每一個(gè)智能型變電站就是智能電網(wǎng)中的一個(gè)“堅(jiān)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”，需要自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)完成實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，至2020年全國(guó)將新增110kv以上變電站6000多座，且全部重點(diǎn)變電站都將實(shí)現(xiàn)智能化改造，預(yù)計(jì)將帶來總計(jì)1500億元以上的市場(chǎng)需求，當(dāng)中電子式互感器、監(jiān)控保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)等設(shè)備需求量將占相當(dāng)大的比例。
以電力系統(tǒng)監(jiān)控解決方案為例，目前不同的電網(wǎng)公司其建設(shè)的重點(diǎn)也各不相同。南京南自信息技術(shù)有限公司是國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司下屬的全資子公司，該公司副總經(jīng)理陳飛凌介紹道：“國(guó)家電網(wǎng)公司主要推廣應(yīng)用傳統(tǒng)變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)和智能變電站輔助系統(tǒng)的綜合監(jiān)控平臺(tái)；南方電網(wǎng)公司主要推廣應(yīng)用變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，它們的主要特點(diǎn)均為在監(jiān)控中心通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，以提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性及可靠性，并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。”
新型電力系統(tǒng)監(jiān)控解決方案要求實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，解決不同廠商設(shè)備符合電力行業(yè)應(yīng)用環(huán)境需要及互聯(lián)互通的問題；實(shí)現(xiàn)變電站—縣供電公司—市供電公司—省公司之間的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)；并與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信聯(lián)動(dòng)，提供遙視參考；除了完成視頻監(jiān)控功能以外，還要實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)、空調(diào)控制、風(fēng)機(jī)控制、周界防范，與門禁、消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等功能。“未來一段時(shí)間，還需求加強(qiáng)對(duì)IEC61850智能變電站標(biāo)準(zhǔn)的理解和貫標(biāo)，更加貼近電力行業(yè)用戶的實(shí)用化需求來進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。”陳飛凌表示，“一方面要強(qiáng)化系統(tǒng)的互聯(lián)互通、設(shè)備的互相兼容、協(xié)議信令的一致性；另一方面也要求適應(yīng)變電站強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾對(duì)設(shè)備電磁兼容性能、外殼防護(hù)等級(jí)的較高要求，提高系統(tǒng)的性價(jià)比、實(shí)用化程度，以符合用戶安全生產(chǎn)和輔助監(jiān)控的需要。”
浙江大華系統(tǒng)工程有限公司解決方案總監(jiān)馮貴賓也說道：“在目前變電站的建設(shè)中，電力監(jiān)控系統(tǒng)要求趨于一體化、平臺(tái)化和智能化。一體化一方面是指多系統(tǒng)的融合，解決不同監(jiān)控系統(tǒng)信息孤島的問題；另一方面是指監(jiān)控系統(tǒng)與一次設(shè)備的聯(lián)合操控、與二次設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互動(dòng)互補(bǔ)。而隨著變電站‘無人值守’的落實(shí)，電力系統(tǒng)監(jiān)控逐漸網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化，通過此平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)整個(gè)市級(jí)電網(wǎng)以及省級(jí)電網(wǎng)的級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)真正的一體化、統(tǒng)一化管理。而智能化則主要體現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)視頻智能分析技術(shù)的需求，通過這一智能化技術(shù)，能夠讓系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別和‘思考’，保障變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。”
其中，視頻智能分析技術(shù)仍然是一個(gè)急需解決的難題。由于電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性以及多樣性，令到視頻智能分析技術(shù)難以推廣，目前迫切需要花費(fèi)大量時(shí)間、精力研究電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，積累大量的視頻信息及歷史數(shù)據(jù)，為視頻智能分析的研究和應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
新能源汽車充電設(shè)施：關(guān)注充電能量管理
在智能電網(wǎng)的整體架構(gòu)中，電動(dòng)汽車、充換電輔助設(shè)施及能源管理方案是智能用電環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分。中國(guó)新能源汽車行業(yè)目前仍處于發(fā)展的初期階段，根據(jù)國(guó)家“十二五”規(guī)劃，未來五年將是電動(dòng)汽車從研發(fā)階段向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的關(guān)鍵時(shí)期，“純電驅(qū)動(dòng)”將成為中國(guó)新能源汽車技術(shù)的發(fā)展方向，預(yù)計(jì)到2015年，新能源汽車的銷量將達(dá)到同類車型總銷量的1%左右。更為重要的是，電池、電機(jī)、電控等支撐技術(shù)將得到重點(diǎn)發(fā)展，其中，到2015年全國(guó)計(jì)劃將在20個(gè)以上示范城市和周邊區(qū)域建成由40萬個(gè)充電樁、2000個(gè)充換電站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化供電體系，以滿足電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的能源供給需求。
“電動(dòng)汽車有助于降低能源消耗，可充分利用再生資源，并且可以提高人們的生活質(zhì)量。”菲尼克斯(中國(guó))投資有限公司重點(diǎn)行業(yè)管理部經(jīng)理汪和勝表示，“針對(duì)未來的電動(dòng)汽車行業(yè)，菲尼克斯電氣致力于提供支持全方位充電基礎(chǔ)設(shè)施、靈活的模塊化解決方案，同時(shí)，還開發(fā)了一種交、直流組合式充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)IEC62196-3標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢(shì)之處在于特殊的幾何結(jié)構(gòu)及車輛上的充電插座接口的設(shè)計(jì)。該接口同時(shí)可以連接交流和直流連接器，滿足快速充電的需求，使直流和交流混充成為可能，這樣，汽車制造商就可以為其客戶供應(yīng)只具有一種接口的通用型充電系統(tǒng)，因而也大大地提高了效率。”
除了硬件設(shè)備之外，電動(dòng)汽車的充電能量管理系統(tǒng)同樣也是倍受關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，它可以集中獲取和顯示有關(guān)電力要求或錯(cuò)誤信息的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及監(jiān)控主要的負(fù)載情況。汪和勝介紹道：“充電能量管理系統(tǒng)可以使用戶在被充電站識(shí)別后，獲取充電過程中的相匹配數(shù)據(jù)，如充電時(shí)間或電量消耗量等信息，使得充電過程更為智能化。”借助先進(jìn)的充電能量管理系統(tǒng)，還可通過Web瀏覽器對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)，令充/換電服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商提高管理效率，也使未來的智能電網(wǎng)在用電環(huán)節(jié)上更加智能化。
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