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                    中國特大電網已形成 領先歐美電網三五年

                    2018-05-22 10:13:09   來源:    點擊:
                        “這是中國電網調度領域取得的重大成就,項目的創新成果達到國際領先水平,增強了中國在電網調度領域的國際話語權。”這是國際電工技術委員會主席克勞斯˙烏赫勒對中國自主研發的“特大電網一體化調度控制系統關鍵技術及規?;瘧?rdquo;的評價。
                        2014年1月,特大電網一體化調度控制系統關鍵技術及規?;瘧毛@得2013年度國家科學技術進步二等獎。項目已經成功應用于國家電網32個省級以上主調、9個省級獨立備調和57個地級調度,覆蓋了全部等級保護四級系統,實現了特大電網多級調度控制業務一體化協同運作,促進可再生能源有效消納。一體化調度控制系統關鍵技術已成為特大電網調度須臾不可或缺的技術手段。
                        電力是國民經濟的命脈,服務千家萬戶。電力系統是迄今為止最復雜的人造系統之一。電以光速傳輸,不易儲存,發電、輸電、用電瞬時完成,且須保持實時平衡,現代電力系統的生產運行高度依賴電網調度控制技術,它已成為電網運行控制的重要工具。
                        中國特大電網已形成
                        國際特大電網運行組織(VLPGO)將裝機容量超過6000萬千瓦的電網稱為特大電網。
                        目前,中國電網已成為世界上運行電壓等級最高、用電量最大、可再生能源裝機最多、交直流混聯的特大電網,截至2012年年底,全國裝機容量達到11.45億千瓦,其中,風電裝機達7600萬千瓦。中國電網與美國、歐洲電網一起,成為全球最大的三大電網。
                        特大電網的特點是覆蓋多個區域,由多個調度機構共同完成運行控制,系統運行呈現緊密化特征,全網調度控制協同運行。
                        作為國家的重要基礎設施,電網安全直接關系國家安全。特大電網的上述特性要求中國采用一體化調度控制系統。
                        可再生能源并網電量逐年增長
                        截至2013年年底,國家電網風電和光伏發電并網裝機量已分別達到7037萬千瓦和1546萬千瓦,同比增長24%和360%,國家電網已成為世界風電并網規模最大、光伏發電增長最快的電網。
                        近年來,中國風電、水電等可再生能源并網電量逐年增長,尤其是2013年,分布式光伏發電項目如雨后春筍般在全國出現。來自江蘇省能源局的數據顯示,至2013年年底,江蘇省分布式光伏累計安裝容量達65萬千瓦,居全國第一。
                        中國能源資源與負荷中心呈逆向分布,風電、水電等可再生能源大規模并網,客觀上需要通過大電網的調度來實現更大范圍內的資源優化配置。這就對電網的分析、預測和控制能力以及自動化水平提出了更高要求:電網不僅要采用一體化調度控制技術手段,保障自身安全經濟運行,還需要攻克全網實時工況共享與聯合運行控制、重大電網事故的多控制中心協調、大規??稍偕茉床⒕W運行及消納等世界級技術難題。中國電網迫切需要研發新一代電網調度控制系統,實現多級調度協同運作和大電網協調控制。
                        為破解特大電網遇到的技術難題,項目采用一體化和標準化的技術原則,立足自主創新,在國際上率先研發出特大電網一體化調度控制系統,首次研發了適應大電網調度控制業務“橫向集成、縱向貫通”的一體化支撐平臺,攻克了多項技術難題,形成國內外多項技術標準。
                        攻克四大難題
                        2004年5月,由國網公司、國網電科院、中國電科院等聯合產學研等40多家單位,組成團隊聯合攻關。項目累計投入科研經費1.1億元,并得到國家“核高基”項目支持。立項之初,研發團隊就深知,要想實現多級調度協同運作和大電網協調控制等目標,必須同時解決四大難題:
                        復雜大電網的安全運行。從國際上看,近十年來,美加“8˙14”、歐洲“11˙4”等大停電事故給社會造成了巨大損失。事故分析表明,全網故障信息共享、在線跟蹤分析、調度協調控制等手段的缺乏,是導致事故逐步發展擴大的重要原因。因此,復雜大電網的安全運行難題亟須破解。
                        大范圍經濟與低碳調度。原有基于局部平衡的發電調度方式,已經難以適應特大電網大容量遠距離輸電、可再生能源大規模并網和節能減排等要求,因此,特大電網需要突破大范圍經濟與低碳調度的技術難題。
                        調度控制的安全防護。網絡空間如今已成為信息戰場,震網、火焰病毒等定向攻擊國家基礎設施內部網絡,使原有基于邊界防護的安全體系受到威脅,電網亟須創新內部安全防控和備用調度技術,解決調度控制的安全防護難題。
                        標準統一的一體化平臺。特大電網運行需要實時工況全網共享和調度控制多級協調,調度中心原十余套獨立業務系統無法有效支持,亟須研制一體化支撐平臺,破解電網模型、圖形、實時數據全網共享和業務高效協同的技術難題。
                        取得五大突破
                        提出了CIM/E和CIM/G等技術標準,研發了基于廣域總線技術、分布式實時數據庫和大電網模型統一管理的一體化支撐平臺,解決了特大電網多控制中心實時運行工況共享的重大技術難題。
                        研發了多級調度協同的大電網實時監控、綜合智能告警和安全控制技術,實現了國家電網500kV及以上電網故障的全網聯動實時告警,率先解決了特大電網運行中多級調度協調控制和故障聯合處置的技術難題。
                        首次研發了基于特大電網實時實測運行工況、事件觸發、多級調度互動的在線動態安全預警技術,提高了特大電網安全狀態評估的實時性,解決了長過程多重連鎖故障預警處置的重大難題,實現了多調度中心協同運行的在線安全預警。
                        建立了兼顧經濟、節能、安全的發電調度優化模型,研發了多目標、多時間尺度、多級協調的超大規模經濟調度優化技術。提出日前、日內、實時發電計劃的自適應滾動優化技術和精細化安全校核方法,提升了更大范圍電力資源優化配置的能力和可再生能源消納能力。
                        首次研發了基于國產軟硬設備的滿足國家等級保護四級安全要求的電網調度控制系統,構建了省級以上分組分布式備調體系,基于分層VPN建立了調度專用數據網雙平面,構建了更加堅強的電力二次系統縱深安全防護體系,有效提高了電網調度抵御重大自然災害和集團式網絡攻擊的能力。
                        國際上尚未研發出同類技術
                        特大電網一體化調度控制系統首次研發了適應大電網調度控制業務“橫向集成、縱向貫通”的一體化支撐平臺,攻克了多級調度協同的大電網智能告警和協調控制、全網聯合在線安全穩定分析、安全約束機組組合等重大技術難題,實現了特大電網多級(國網省)調度控制業務的一體化協同運作,促進了可再生能源有效消納。
                        最終,項目形成IEC國際標準2項、國家標準1項、行業標準7項、企業標準24項、國際專利3項,獲授權發明專利10項、軟件著作權4項、發表論文135篇。項目被評為2013年度國家科技進步二等獎、國家戰略性創新產品,關鍵技術獲2011和2012年度中國電力科學技術獎一等獎以及第十四屆中國專利獎優秀發明獎。
                        經查閱資料得知,美國、歐洲已于2003年開展特大電網一體化調度控制技術研發,但至今尚未形成成熟的技術 產品。
                        特大電網一體化調度控制系統關鍵技術及規?;瘧檬请娏π袠I的重大自主創新,實現了國際電網調度控制領域的中國引領,保障了特大電網安全、經濟、節能和環保運行,對我國經濟社會發展和國家安全具有重大意義。
                        社會效益難以估量
                        2009年,特大電網一體化調度控制系統完成項目研發并投入運行,隨后在國家電網省級以上調度控制中心全面推廣應用。截至2013年年底,項目成果已成功應用于國家電網32個省級以上調度和57個地級調度,覆蓋了全部等級保護四級系統,成為特大電網調度不可或缺的主要技術手段。
                        經查閱項目應用證明書可見,應用情況及社會效益顯示:“2010年12月,國調智能電網試點工程完成現場驗收并投入運行,系統成熟穩定、運行安全可靠……一體化電網調度控制系統的建成投運,大大提升了國家電網調度技術裝備水平,提高了駕馭大電網能力,為保證電網安全穩定運行和可靠供電發揮了重要作用,社會效益難以估量。”
                    從2010年到2012年,國家電網消納風電電量分別為472、706、939億千瓦時,年均增長率超過30%,風電裝機達5549萬千瓦;2012年并網水電發電量5186億千瓦時,水能利用率提高7.1%。
                        福建省調應用系統后,年均降低發電煤耗1%,降損3.6億千瓦時,節水增發1.4億千瓦時;江蘇省應用系統后,年均降低發電煤耗1.9%,減少二氧化碳排放392.6萬噸。
                        一連串的數字表明,特大電網一體化調度控制系統促進了可再生能源的有效消納,對促進清潔能源利用和新能源并網消納發揮了重要作用,為節能減排提供了技術支撐,實現了巨大的社會效益。
                        安全意義重大
                        華中電網有限公司系統應用情況及社會效益顯示:“通過一體化機制,依托系統實現華中—華北互備調度功能,健全了電網備用調度應急保障體系,備調功能投入日常運行,多次成功實戰演練。通過縱深安全防護體系的應用,系統安全性、可靠性大大提升,投運以來,運行穩定、安全可靠。”
                        2012年,特大電網一體化調度控制系統成功報警了500余次電網故障,成功抵御處置了22次嚴重電網故障沖擊,保障了1.2萬余項主網設備計劃停電工作的順利實施,實現了220千伏以上348座變電站和1134條線路的安全投運。
                        案例和數字證明,系統的應用保障了國家電網的安全穩定經濟運行,保障了特大電網的安全經濟運行。此外,在電網安全生產、迎峰度夏及迎峰度冬等方面發揮了重要作用,圓滿完成了十八大、國慶60周年、上海世博會、“兩會”“神九”發射等國家重大保電任務。
                        該項目技術路線正確,應用前景廣泛,經濟效益和社會效益顯著。具有自主知識產權的研究成果在基于統一平臺和四大類應用的一體化系統體系架構、大電網綜合智能分析與告警、面向特高壓同步大電網的網絡分析和在線穩定分析、多級多時間尺度調度計劃的一體化決策與安全校核等方面達到國際領先水平。
                    ——中國電機工程學會組織的“智能電網調度技術支持系統關鍵技術研發與應用”科技成果鑒定會專家組
                    這是世界級的成果,是中國和世界智能電網領域的巨大進步!
                    ——國際電工技術委員會(IEC)主席克勞斯烏赫勒
                    中國國家電網率先實現了VLPGO白皮書提出的新功能,領先歐美電網三到五年。
                    ——國際特大電網運行組織(VLPGO)秘書長阿蘭史蒂文

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