能源互聯(lián)網(wǎng)
——青山湖科技城智能電網(wǎng)發(fā)展的必由之路

羅明亮

（國(guó)網(wǎng)浙江臨安市供電公司，浙江臨安311300）

能源互聯(lián)網(wǎng)
——青山湖科技城智能電網(wǎng)發(fā)展的必由之路

羅明亮

（國(guó)網(wǎng)浙江臨安市供電公司，浙江臨安311300）

開(kāi)發(fā)利用可再生能源是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。通過(guò)闡述能源發(fā)展過(guò)程，簡(jiǎn)要介紹了能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合青山科技城智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在能源互聯(lián)網(wǎng)大背景下科技城智能變電站的發(fā)展方向。

可再生能源；能源互聯(lián)網(wǎng)；青山湖科技城；智能電網(wǎng)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.122

1 引言

近現(xiàn)代人類發(fā)展史，都是以能源為推動(dòng)力，尤其是化石能源。然而，人類的這種發(fā)展模式是不可持續(xù)的。（1）化石能源不可再生，按照目前的開(kāi)采程度，全球的煤炭、石油和天然氣的可開(kāi)發(fā)部分僅僅可分別再開(kāi)采110年、53年和54年[1]。（2）環(huán)境污染已嚴(yán)重威脅人類的生存環(huán)境。

清潔能源利用技術(shù)的發(fā)展，有望解決人類能源消耗與環(huán)境污染的矛盾。清潔能源既包括水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗舶瑢⒖稍偕茉崔D(zhuǎn)換成為其他形式的能源載體，如氫、人工光合作用合成燃料、CH4和液體燃料等[2]。

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的思維模式，將分布式的可再生能源與用戶需求緊密相連，是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要內(nèi)涵。能源互聯(lián)網(wǎng)旨在通過(guò)打造一張具有扁平化結(jié)構(gòu)與智能化功能的能量網(wǎng)絡(luò)，來(lái)整合分布式、間歇性、多樣性的能量供應(yīng)和需求，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源高效利用，并減少能源利用過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的破壞。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 美國(guó)

美國(guó)較為典型的能源互聯(lián)網(wǎng)模式是2008年啟動(dòng)的“未來(lái)可再生電力能源傳輸與管理系統(tǒng)”（FREEDM system）項(xiàng)目，旨在研究一種構(gòu)建適應(yīng)高滲透率分布式可再生能源發(fā)電和分布式儲(chǔ)能并網(wǎng)的高效配電系統(tǒng)，稱之為“能源互聯(lián)網(wǎng)”，其典型特征為：具有即插即用接口、具有能量路由器、電網(wǎng)分布式智能單元。

2.2 歐洲

歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較早，其是德國(guó)在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上推出的e-Energy計(jì)劃，是基于信息、通信和技術(shù)的未來(lái)能源系統(tǒng)。它將實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施與家用電器之間的互相通信和協(xié)調(diào)，進(jìn)一步提升電網(wǎng)的智能化程度。E-Energy的發(fā)展模式將由集中式發(fā)電模式逐漸過(guò)渡到集中式大型發(fā)電廠發(fā)電和用戶側(cè)分布式可再生能源發(fā)電共存，能源網(wǎng)絡(luò)中所有元素均通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的信息協(xié)調(diào)工作。

2.3 日本

日本研制的數(shù)字電網(wǎng)又稱電力路由器，是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，把目前同步電網(wǎng)細(xì)分成異步自主但相互聯(lián)系的大

小電網(wǎng)，把相應(yīng)的IP地址分配給發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電廠、電源轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)能系統(tǒng)、屋頂太陽(yáng)能電池以及其他電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等，以實(shí)現(xiàn)各類能源及用戶之間的通信、能量傳輸。

2.4 中國(guó)

中國(guó)自2012年開(kāi)始開(kāi)展能源互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)研究和實(shí)踐。2012年清華大學(xué)、天津大學(xué)等高校和科研院所開(kāi)始對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展學(xué)術(shù)研究。隨后國(guó)家能源局、地方政府從試點(diǎn)工程的角度開(kāi)展能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐，建設(shè)相關(guān)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園，比較典型的是北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程，通過(guò)柔性直流技術(shù)對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，建設(shè)拓?fù)潇`活、潮流可控的多個(gè)電源協(xié)同主動(dòng)配電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)與智能微電網(wǎng)之間的協(xié)同互動(dòng)。

3 青山科技城智能電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

目前，各國(guó)智能電網(wǎng)已有了較大發(fā)展，而智能電網(wǎng)理念與能源互聯(lián)網(wǎng)有著許多相同的特性，可以認(rèn)為，智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，能源互聯(lián)網(wǎng)為智能電網(wǎng)提供了進(jìn)一步發(fā)展方向。

3.1 青山湖科技城智能電網(wǎng)概況

青山湖科技城智能電網(wǎng)綜合建設(shè)示范工程周期為3年，截至2013年年底，已建成一個(gè)智能營(yíng)業(yè)廳、一座智能變電站、70套風(fēng)光互補(bǔ)路燈、輸變電在線監(jiān)測(cè)以及優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)等16個(gè)智能電網(wǎng)項(xiàng)目，并通過(guò)浙江省電力公司驗(yàn)收。

從青山湖科技城智能電網(wǎng)的建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模來(lái)看，其既包含了光伏發(fā)電的清潔能源接入儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施等儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，又包含了智能小區(qū)、優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)等用戶側(cè)需求管理，可以說(shuō)青山湖科技城智能電網(wǎng)是一個(gè)能源局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了科技城區(qū)域的分布式電源接入和就地消納。

3.2 青山湖科技城變電站現(xiàn)狀

截至2015年年底，青山湖科技城區(qū)域擁有220kV變電站1座、110kV變電站6座、35kV變電站1座，在運(yùn)的110kV科創(chuàng)變和110kV勝聯(lián)變?yōu)橹悄芑冸娬荆?013年投運(yùn)的科創(chuàng)變?yōu)楹贾莸貐^(qū)第一座110kV智能化變電站。

110 kV科創(chuàng)變110kV部分為GIS設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)一鍵式順控操作，10kV部分為常規(guī)中置柜，10kV主變開(kāi)關(guān)配置智能終端和合并單元，主變保護(hù)采用雙重化配置，二次部分采用61850規(guī)約。全站配置兩種高級(jí)應(yīng)用功能：（1）設(shè)置一體化信息平臺(tái)，一體化信息平臺(tái)主機(jī)與站控層主機(jī)整合，具備程序化控制、五防閉鎖、小電流接地選線功能；（2）配置一套智能輔助控制系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視、火災(zāi)報(bào)警、消防等系統(tǒng)的智能聯(lián)動(dòng)控制。

3.3 青山湖科技城變電站發(fā)展存在的問(wèn)題

1）變電站智能化水平有待提高。目前，變電設(shè)備的運(yùn)維以在線監(jiān)測(cè)與帶電檢測(cè)相結(jié)合的狀態(tài)檢修為主要手段，110kV已全覆蓋主變油色譜在線監(jiān)測(cè)，但是主變鐵芯電流在線監(jiān)測(cè)、GIS設(shè)備局放在線監(jiān)測(cè)、壓力在線監(jiān)測(cè)等其他多項(xiàng)參數(shù)未實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

2）目前，青山湖科技城用戶光伏電站在用戶內(nèi)部配網(wǎng)通過(guò)380V低壓母線并網(wǎng)，光伏發(fā)電通過(guò)“內(nèi)部自用、余電上網(wǎng)”的模式進(jìn)行電能分配。變電站對(duì)于分布式新能源并網(wǎng)產(chǎn)生的諧波和電能質(zhì)量缺少監(jiān)測(cè)和治理措施。

3）目前，變電站設(shè)備的巡視主要是依靠運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備巡視，主要通過(guò)看、觸、聽(tīng)、嗅等感官去實(shí)現(xiàn)的，能否發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷與巡視人員業(yè)務(wù)水平、工作經(jīng)驗(yàn)等有很大關(guān)系。

4）目前，科創(chuàng)變只具有圖像監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)，而且各個(gè)輔助子系統(tǒng)目前多是獨(dú)立運(yùn)行，甚至每套系統(tǒng)都配有獨(dú)立的管理人員。這些各自獨(dú)立的系統(tǒng)沒(méi)有做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，增加了系統(tǒng)管理和維護(hù)成本。

4 青山湖科技城智能變電站發(fā)展方向

1）引入新設(shè)備、新技術(shù)，提升變電設(shè)備智能化。智能變壓器、10kV智能開(kāi)關(guān)柜的引入和實(shí)踐是今后的發(fā)展方向。另外，開(kāi)發(fā)變電站高級(jí)應(yīng)用功能也是提升變電站智能化水平的重要手段。

2）云計(jì)算在智能變電站中的試點(diǎn)應(yīng)用。基于智能電網(wǎng)云計(jì)算的智能變電站具有站域保護(hù)、信息流雙向流動(dòng)、設(shè)備可視化管理等基本特征，可對(duì)站內(nèi)智能化設(shè)備的信息描述與訪問(wèn)方法進(jìn)行全面定義和規(guī)范，形成統(tǒng)一的通信規(guī)約平臺(tái)。

3）智能變電站對(duì)清潔能源接入的消納。首先需實(shí)現(xiàn)對(duì)清潔能源接入的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和分析，并對(duì)諧波等干擾采取經(jīng)濟(jì)、有效的控制。

4）用智能巡檢機(jī)器人替代人工完成變電站巡檢中遇到的急、難、險(xiǎn)、重和重復(fù)性工作。以自主和遙控的方式，代替人對(duì)室外高壓設(shè)備進(jìn)行巡測(cè)。

5）建立智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)。完成站端所用電源、環(huán)境數(shù)據(jù)、火災(zāi)報(bào)警信息、門禁以及安全防范等數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，并將信息遠(yuǎn)傳到監(jiān)控運(yùn)行中心或調(diào)度中心。

【1】劉振亞.全球能源互聯(lián)網(wǎng)：必須以電為中心[J].電氣時(shí)代，2016(1)：35-36+41.

【2】肖立業(yè).智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向[J].電氣時(shí)代，2016(1)：52-55.

Energy Internet—Only Way for the Smart Grid Development of Qingshanhu Science&Technology City

LUO Ming-liang
(State Grid Power Supply Company of Lin'an City,Zhejiang Province,Lin'an 311300,China)

To develop and use renewable energy is a necessary choice for the sustainable development of human society.By elaborating the process of energy development,this paper briefly introduces the connotation of energy Internet and research status at home and abroad.Combined with the development status of the smart grid of Qingshanhu Science&Technology City,the development direction of its intelligent substations in the context of energy Internet is put forward.

renewable energy;energy Internet;qingshanhu science&technology city;smart grid

TM711

A

1007-9467（2016）11-0044-02

2016-09-27

羅明亮（1984～），男，浙江臨安人，工程師，從事電力系統(tǒng)變電設(shè)備運(yùn)維管理及電壓管理與研究。