近年來,隨著各種先進技術在電網中的廣泛應用,智能化已經成為電網發展的必然趨勢,發展智能電網已在世界范圍內形成共識。國家電網在“十二五”規劃中提出,今后我國將建設聯接大型能源基地與主要負荷中心的“三縱三橫”特高壓骨干網架和13項直流輸電工程(其中特高壓直流10項),形成大規模“西電東送”、“北電南送”的能源配置格局。到 2015年,基本建成以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展,具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網,形成“三華”(華北、華中、華東)、西北、東北三大同步電網,使國家電網的資源配置能力、經濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。
從技術發展和應用的角度看,世界各國、各領域的專家、學者普遍認同以下觀點:智能電網是將先進的傳感測量技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合,并與電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術,將有效推動智能電網假設,打造中國電網的一流形象。
古百克:特高壓展示了中國的一流形象
“我來中國好多次了。瑞典查爾姆斯理工大學最近兩年與中國清華大學、武漢大學就特高壓的學術交流頻繁。我認為特高壓展示了中國在世界電力工業的一流形象,我是因為關注特高壓而關注中國的。”5月21日,在2009特高壓輸電技術國際會議上,瑞典查爾姆斯理工大學電機系原主任、IEEE美國電氣與電子工程師協會委員古百克興奮地說。
他說,瑞典一直以ABB的電力設備制造為驕傲。但現在中國特高壓設備的國產化對它們的沖擊很大,它們必須關注中國的電力制造業。
古百克認為,中國特高壓事業已經取得了驚人的成功。“2005年,我和中國專家在清華大學就特高壓技術進行研討時,完全沒有想到,4年之后在中國大地上,特高壓‘巨龍’穿越了高山大河,巍然挺立。中國特高壓的三站兩線,就是世界特高壓技術的珠穆朗瑪峰。”
古百克說,他很關注特高壓電力設備的市場潛力。“中國特高壓交流試驗示范工程設備的國產化率是91%。縱觀世界各國,對電力設備制造企業來說, 具備特高壓設備的供貨能力和運行能力,就意味著該制造企業研發了前沿技術,獲得了技術優勢和競爭能力。”目前,中國與瑞典正互派留學生。“每年我們大學要 吸收70名中國學生攻讀理工專業,其中包括特高壓。”古百克強調,學術研究與電力生產應當緊密結合,要關注學術成果向現實的技術生產力的迅速轉化。
“我看好中國,因為我看好中國的特高壓!”古百克笑著說。
曼尼·瓦達瑞:智能化是特高壓的必然選擇!
“我認為有一個骨干網架發展特高壓電網,是非常重要的。智能化是特高壓的必然選擇。”在2009特高壓輸電技術國際會議上,美國Battelle研究院副總裁曼尼·瓦達瑞提出了對中國建設堅強智能電網的看法。
美國Battelle研究院副總裁 曼尼·瓦達瑞
他的根據有三點。其一,支持可再生能源的接入。曼尼·瓦達瑞說:“特別是在中國,水電在偏遠地方,需要長距離輸送到負荷中心。”
其二,提供一個統一的、共同的平臺對電網進行統一的協調、規劃和運行。“就我的理解來說,不管是直流還是交流,骨干網架都非常需要,可適應中國經濟高速發展的需要。”
其三,在長距離、大負荷輸電的情況下,能夠進一步提高電網的穩定性。“電力目前成為主要的能源載體,對電力的管理成為重要的課題。打個比方,發電中心在西部,用電中心在東部,如果有一個強有力的骨干網架,就能夠實現電力的全面協調和資源優化配置。”
曼尼·瓦達瑞認為,將不同成分的電網整合在一起,是智能電網的最大意義。“美國早期智能電網研究從配網出發,中國智能電網研究從輸電側出發,雖各有側重,但終會殊途同歸,因為輸電網的智能與配網的智能同等重要。”
智能電網不僅要求物理電網本身智能化,也要求供電公司的管理實現智能化。“運作、規劃及執行指令的人,都需要大幅提升相應的素質和能力,才能彼此適應,共同提高,從而實現從物到人、從人到物的徹底的智能化。物有缺失,人有缺失,都會造成損失。”曼尼·瓦達瑞指出了建設智能電網的關鍵。
談起特高壓、智能電網、能源等話題,現年76歲的潘垣娓娓道來。“中國的水電資源集中在西南,煤炭資源集中在西北,而負荷中心集中在華北、華東、華中地區,電力的遠距離輸送不可避免。”潘垣說,“我非常同意國家電網公司提出的‘一特四大’戰略。特高壓交流輸電工程能很好地解決大容量輸電問題,并能保證構建堅強交流同步電網目標的實現。”
潘垣認為,特高壓輸電技術可促進電能的廣泛高效利用,這對降低單位GDP能源消耗量,充分利用風能、太陽能等可再生能源大有益處。按照2050年我國建成中等發達國家的規劃,我國目前的能源缺口還很大。石油、煤炭、天然氣等一次能源的總量有限,核能利用存在核廢料處理的問題。今后,可再生能源的有效利用將成為突破能源“瓶頸”的一個制勝法寶。
在談到智能電網這一話題時,潘垣說:“智能電網并非神秘事物,而是對數字化、信息化等高科技技術的綜合應用。智能電網不僅是單純的技術問題,其建設還需要大量的基礎設施投入,這能夠帶動信息技術等相關產業發展,幫助政府有效應對金融危機,在一定程度上促進就業。”
展望智能電網的發展趨勢,潘垣認為,智能電網是新生事物,有必要進行嚴謹的定量研究,細化其內涵。
張文亮:特高壓智能電網的強大物理基礎
“目前,‘智能電網’四個字越來越頻繁地出現在公眾的視野中,也許就在不遠的未來,我們可以根據需要和不同時間段選擇不同的用電價位,這只是智能電網中智能計量的小小環節。”5月21日,記者針對什么是智能電網、智能電網有哪些特點、發展智能電網有著怎樣的意義等問題,采訪了中國電力科學研究院院長張文亮。
張文亮說,智能電網是將信息技術、通信技術、計算機技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網,它具有提高能源效率、減少對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗等多個優點。
一般來說,智能電網具有以下功能特點:自愈——穩定可靠;安全——抵御攻擊;兼容——發電資源;交互——電力客戶;協調——電力市場;高效——資產優化;優質——電能質量;集成——信息系統。
張文亮認為,建設特高壓電網是發展智能電網的強大物理基礎。“特高壓電網的最大特點是大容量、遠距離輸電,這就對電網的建設和特性提出了更高要求。我們在研究和建設特高壓電網的過程中,不斷探索怎樣將特高壓電網建設成具有‘高智商’的電網,使它與生俱來就有安全、可靠、高效的特質,而智能電網正好可以滿足其需求。特別是在首條特高壓試驗示范工程成功投運后,我們將會得到更多的經驗和成果,為今后推進智能電網的建設奠定基礎。”
針對智能電網的建設,張文亮也提出了自己的想法。“堅強智能電網的建設是一項高度復雜的系統工程,不僅要解決眾多的技術難題,還需要深入研究與之配套的宏觀政策、社會經濟等方面的軟科學問題。因此,我們需要發揮一體化管理優勢,積極有序地推進智能電網的研究及建設。”
特高壓交流試驗示范工程正式投運以來,華北和華中兩大電網之間實現了大規模的電量交換,并成功完成了2009年特高壓交流試驗示范工程輸電年度交易。從經濟角度看,這條電力高速路能夠創造怎樣的經濟效益?
針對這個問題,國網北京經濟技術研究院總工程師韓豐給出了自己的答案。她認為,特高壓交流試驗示范工程全面驗證了特高壓輸電容量大、距離遠、損耗低、占地省、經濟性好的優勢。從經濟效益角度看,其一,試驗示范工程電價具有較強的市場競爭力,未來商業化運營具有良好的市場空間。其二,試驗示范工程財務指標良好,投資回收和償債能力較強。其三,單純從經濟角度分析,綜合考慮工程投資、輸電損耗等差異,按照全運行周期進行年費用比較,特高壓試驗示范工程的經濟性優于500千伏常規工程。
國網北京經濟技術研究院總工程師 韓豐
韓豐說,特高壓交流試驗示范工程能夠取得的聯網效益和社會效益,主要體現在互為備用、降低損耗和占地、推動技術進步及社會發展等方面。
那么,建設堅強智能電網對發揮特高壓輸電技術的優越性有什么作用?
韓豐認為,中國與國外,尤其是美國的智能電網最大的區別在于:美國的輸電網已經發展得很成熟,因此智能電網重在和客戶的互動,更多考慮市場因素,通過讓新能源上網來拉動經濟。
目前,中國的輸電網還處于“爬坡”發展階段,特殊的能源稟賦決定了必須建設堅強的遠距離、大容量的輸電網。同時,配電側的智能基礎非常薄弱。因此,中國的智能電網必須在堅強的輸電網的智能化基礎上發展。
韓豐說,將來建成的“三華”特高壓電網是一個規模巨大的電網,在這個大電網中如果能實現各個電壓等級間的互動和上下級調度之間的互動,就能顯著提高能源的綜合利用效率。
張建坤:我國特高壓工程建設成果豐碩
“建設以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網,是國家電網公司遵循電網發展規律,貫徹落實科學發展觀的具體實踐。”國家電網公司特高壓建設部主任張建坤在接受記者采訪時表示,我國特高壓工程建設基礎堅實,成果豐碩。
張建坤說:“晉東南至荊門特高壓交流試驗示范工程是中國首個特高壓工程,施工建設具有安全風險大、質量要求高、施工時間緊、投資控制嚴四大特點。國家電網公司為此組織了全面研究,攻克了關鍵難題,為工程的成功建設奠定了堅實基礎。”
張建坤介紹說,特高壓施工技術標準化建設取得了很大進展,已形成了涉及施工、質量檢驗、驗收啟動等方面全套、完整的技術標準和規程規范。“我們一共編制了施工技術類規程規范25項,這對特高壓工程建設具有重要指導意義。”
作為一名建設者、參與者,特高壓工程建設取得的成果令張建坤備感自豪。“可以說,在這項工程中,我們全面掌握了特高壓施工的關鍵技術,包括鐵塔組立、張力架線、變電基礎施工以及變電主設備安裝等各方面。”
談到特高壓輸電技術的可持續發展,張建坤表示,國家電網公司在特高壓建設中,一直堅持全面協調發展,在適應電源大規模建設和送出的需要、滿足經濟社會發展和人民生活水平提高對電力的需求的同時,又為大煤電、大水電、大核電、大可再生能源發展創造條件。