上海堅強智能電網建設

上海市電力公司 阮前途

發展智能電網已成為當今世界電力行業的發展趨勢，2009年國家電網公司根據中國國情提出建設中國特色的堅強智能電網。劉振亞總經理指出，智能電網首先應當是一個堅強的電網。堅強是智能電網的基礎，智能是堅強電網充分發揮作用的關鍵，兩者相輔成、協調統一。

兩年多來，上海市電力公司在國家電網公司統一領導下，深入貫徹落實科學發展觀，以國家能源戰略為導向，加快推進電網發展方式轉變和公司發展方式轉變，按照統一規劃、統一標準、統一建設的原則，積極開展堅強智能電網建設，服務上海“四個中心”建設、服務低碳經濟和清潔能源發展取得了顯著的成效，推動了智能電網發展。

1 建設智能電網的背景與意義

當今世界面臨一些問題，如全球氣候變化、環境污染、經濟增長、增加就業、不同國家之間能源供應和需求的不平衡，如何利用可再生清潔能源取代傳統能源等等。建設堅強智能電網是應對這些挑戰的關鍵，也是電網自身發展的內在要求和必然趨勢。

當前全球能源變革正在向多元化、清潔化的方向發展。與傳統電網比較，智能電網更加清潔、高效、安全、經濟。堅強智能電網是連接能源供應和消費、實現能源變革的橋梁與紐帶，可降低能耗、提高能源傳輸效率，解決分布式能源接入問題，滿足電動汽車接入電網要求，滿足未來多樣化的用電需求。堅強智能電網是未來智能能源系統的重要組成，也是未來智能城市建設的重要基礎（參見圖1）。

上海市電力公司建設堅強智能電網具有重大意義（參見圖2）。一是上海市電力公司對堅強智能電網的試點和建設將對國網公司堅強智能電網整體推進工作有明確的示范和引領作用；二是滿足上海城市戰略轉型的需要，在上海建設綠色智慧城市過程中，電力公司作為主要能源提供商必須扮演重要角色，積極參與并占領示范和標準的高地；三是進一步加強上海電網安全可靠運行的需要，未來電網規模擴大與用電模式多元化發展，給電網安全帶來新的挑戰，在供需兩側需要通過智能互動等方式確保電網安全運行；四是電網企業自身轉型發展的要求，探索堅強智能電網發展路徑，推動相關技術標準，以實現從單一電力供應商向電力綜合服務供應商轉型。

2 智能電網基本內涵

國家電網公司結合基本國情和特高壓實踐，提出了具有中國特色的堅強智能電網定義：以堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合。我們要建設的堅強智能電網具備五大特征：堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動。未來發展目標是：建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、數字化、自動化、互動化特征的統一的堅強智能電網。

“2010年堅強智能電網與上海經濟社會發展戰略研究報告”中指出：堅強智能電網有利于促進清潔能源的開發利用，優化電源結構，減少溫室氣體排放。據該報告測算：到2020年，堅強智能電網發展將降低用戶電量需求約12.6億kWh，按平均每kWh消耗燃料費用約0.2163元計算，全社會將節約燃料費用約2.7億元；到2020年上海電網可節約標煤約60萬噸，相應分別減少二氧化碳排放約160萬噸，減少二氧化硫排放約1萬噸，減少氮氧化物排放約1680噸，為社會帶來巨大的效益。堅強智能電網建設還有利于促進裝備制造和信息通信等行業的技術升級，為占領世界相關領域的技術制高點提供平臺。堅強智能電網建設將促進新產品開發和新服務市場的形成，帶動就業，促進經濟增長。從2010至2020年，建設堅強智能電網平均每年將帶動上海GDP增加100億元，提供就業崗位約8000個。

上海市電力公司建設堅強智能電網的愿景是：成為中國堅強智能電網領跑者，在一些關鍵領域實現全國領先的試點與推廣應用。上海市電力公司將在國網公司統一領導部署下，按照規劃試點、全面建設、引領提升三個階段逐步推進堅強智能電網建設，爭取在2020年全面建成統一的堅強智能電網，技術和裝備全面達到國際先進水平（參見圖3）。

3 建設智能電網實踐

在國家電網公司的統一部署下，上海市電力公司穩步推進堅強智能電網各項工作，共承擔國家電網公司智能電網試點工程11項。去年4月20日，國內首個智能電網展區——“上海世博園智能電網示范工程”在上海世博園國家電網企業館落成，涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電和調度環節，累計接待參觀人數達161.1萬人次；去年7月8日，世界上輸電距離最遠、輸送容量最大、技術最先進的特高壓直流輸電工程-向家壩-上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程成功投運，上海電網邁入了特高壓電網時代；今年7月25日，亞洲首條柔性直流輸電示范工程-上海南匯風電場柔性直流輸電工程正式投入運行。這些都標志著上海在堅強智能電網建設應用領域走在全國、乃至國際的前列。

1）向家壩－上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程

向家壩－上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程，線路全長1907公里，額定輸送功率640萬千瓦，最大輸送功率720萬千萬，是我國自主研發、自主設計和自主建設，世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術水平最先進的直流輸電工程，也是我國能源領域取得的世界級創新成果，代表了當今世界高壓直流輸電技術的最高水平（參見圖4）。特高壓直流輸電示范工程投運后，每年可向上海輸送320億千瓦時的清潔電能，最大輸送功率約占上海高峰負荷的三分之一，可節省原煤1500萬噸，減排二氧化碳超過3000萬噸。這項工程標志著國家電網全面進入特高壓交直流電網時代，為推動電力布局從就地平衡向全國乃至更大范圍統籌平衡轉變，從根本上解決長期存在的煤電運緊張矛盾奠定了堅實的基礎，是轉變我國電力發展方式的關鍵工程。

2）故障搶修管理系統

故障搶修管理系統（簡稱TCM系統）研發與應用是上海市電力公司建設堅強智能電網的重要實踐。TCM系統整合了電網企業中的PMS，CMS，SCADA/DSCAD和其他信息系統，建立了一體化電網平臺基礎上的故障搶修協同工作管理機制。通過系統實現故障準確定位、工單自動過濾、搶修資源合理調配、搶修方案智能化輔助決策等高級應用,全面提升上海市電力公司故障搶修體系的綜合管理水平，提高優質服務水平和客戶滿意度。

TCM系統于2010年4月2日率先擔負起世博園及周邊地區供電保障任務，在試點區域中實現了以“統一規范、統一流程、統一平臺”的電網與客戶故障搶修管理模式，為世博園區及周邊地區的供電保障作出了突出貢獻。

3）用電信息采集系統

用電信息采集系統是實現智能用電、雙向互動營銷的基礎，是建設堅強智能電網的重要基礎架構。上海市電力公司計劃在2014年前完成全市800萬用戶智能電表更換工作。到2010年底，已經完成126萬戶，覆蓋面達15%。我們預計今年年底將完成241萬戶，覆蓋面達45%。

4）電力光纖到戶

光纖復合低壓電纜是指將光纖復合在低壓電纜中，使電纜在進行電力傳輸的同時具備光纖通信的功能。將光纖隨低壓電力線敷設，實現到表到戶，能夠承載用電信息采集、智能用電雙向交互等業務。上海市電力公司大力推進電力光纖到戶工作，2010年完成浦東東郊紫園別墅小區、智匯園、張江名邸花園等3個大型新建居住區電力光纖試點，實現了電力光纖方式的集中抄表、配網自動化、負荷測錄、電能量采集等業務。2011年，上海市8萬平方米以上新建住宅項目將全部實現電力光纖到戶，老小區電力光纖到戶覆蓋20萬用戶。

5）家庭智能用電控制。

上海“越富豪庭”小區是國家電網公司智能電網服務試點小區，小區采用EPON全光纖到戶的接入方式，通過安裝智能插座，采用PLC（電力線載波）方式實現內部智能用電控制，并憑借“電力貓”和智能插座整合了電話、高清電視、互聯網、智能家電，可以自動讀取水，電和煤氣表，記錄家庭的電力消費習慣，并支持遠程控制，實現電力流、信息流、業務流的高效協同（參見圖5）。

6）電動汽車充換電設施

電動汽車充換電設施是堅強智能電網的重要基礎設施。據估計，中國將在2015年擁有50萬輛電動車。為了滿足電動車發展的需求，國家電網公司計劃建設大量電動汽車充換電設施。上海市電力公司去年共完成7座電動汽車充電站、360個交流充電樁的建設任務，并在世博園區國家電網館和漕溪能源轉換綜合展示基地分別建成一座電動汽車示范充放電站及電動汽車充放電集中監控中心。今年再建設完成電動汽車充換電站及電池配送站9座，交流充電樁1100臺，以在上海電動汽車充電服務市場發揮主導作用，促進電動汽發展及并推動相關產業發展。

7）儲能技術系統

儲能是構建堅強智能電網的關鍵支撐技術之一。上海漕溪能源轉換綜合展示基地包括大容量城市電網儲能、能源轉換綜合展示廳兩個展示工程，其中展示的儲能電池有：100kW級鈉硫電池儲能、100kW磷酸鐵鋰電池儲能、100kW鎳氫電池儲能、10kW液流電池等。2007年1月，中國科學院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司合作成功研制具有自主知識產權的容量為650Ah的鈉硫儲能單體電池，使我國成為世界上第二個掌握大容量鈉硫單體電池核心技術的國家。

8）柔性直流輸電工程

柔性直流輸電技術是當今世界電力電子技術應用領域的制高點，也是智能電網關鍵技術之一。2011年7月25日，亞洲的第一個柔性直流輸電示范工程--上海南匯風電場柔性直流輸電工程投入商業運行。它是中國第一個世界級的靈活的具有完全自主知識產權的直流輸電線路。

上海南匯風電場柔性輸電工程聯結南風和書柔換流站，工程容量為20兆伏安。到目前為止，南匯風電并網性能優越，運行狀況良好。今年6月，國家電網公司在該線路開展了世界首次柔性直流輸電系統的交流側短路故障試驗，在三相短路電壓跌落90%、兩相短路電壓跌落50%的情況下，風電場母線電壓維持穩定。試驗結果表明，該工程可有效提升風電場低電壓穿越能力達50%以上

4 發展計劃

未來，上海堅強智能電網應具備堅強的網架結構，具有各類電源接入、送出的適應能力，適應特大型城市用電特點的保障、協調能力和用戶多樣化服務能力，以實現安全、可靠、優質、清潔、高效、互動的電力供應，滿足上海經濟社會全面、協調、可持續發展要求。

按照上海電網“十二五”智能化規劃的總體目標和重點工程，上海電網“十二五”期間智能化投資約126.10億元。其中，發電、輸電、變電、配電、用電、調度六個環節以及通信信息平臺的各自投資分別約為2.1億元、1.94億元、10.99億元、25.54億元、48.77億元、6.64億元和30.13億元，各占總投資的比例分別約為1.67%、1.54%、8.72%、20.25%、38.67%、5.27%和23.81%，其中用電環節投資比例最大，約為38.67%。

“十二五”期間，上海電網將重點打造虹橋商務區、奉賢南橋新城、楊浦江灣新城和崇明陳家鎮等區域智能電網，以點帶面推進堅強智能電網建設，讓電網更安全、運行更高效、能源更清潔、環境更友好，生活更多彩。