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行業動態

經濟新常態下 我國智能電網市場發展情況及后市預測

前些時日,隨著煤價持續上漲,煤電之間的矛盾持續被激化,甚至有說某大型煤礦企業硬回應寧夏7家大型火電企業要求大幅降低煤炭合同價格的訴求:不降低煤炭合同價格,否則從4月1日起將斷供。

由此可見,隨著傳統化石能源的日漸枯竭以及能源消費與經濟發展之間矛盾日益突出,能源安全等問題已經愈發的被廣泛關注。提升清潔能源的高效利用成為解決矛盾與問題的重要突破口,國家總理李克強曾多次強調,“能源供應和安全關系我國經濟社會發展的全局,要推進‘互聯網+’,推動互聯網與能源行業深度融合,促進智能能源復雜化呢,提高能源綠色、低碳、智能發展水平,走出一條清潔、高效、安全、可持續的能源發展之路,為經濟社會持續健康發展提供支撐。”


而加強智能電網建設的推進力度,則可以說是最為行之有效的一種解決手段。智能電網的優秀特質決定了其可以最大程度促進可再生能源的消納利用,調整我國能源結構,推動生產與消費革命,實現能源的高效、持續利用。加快智能電網建設對解決我國當前能源發展問題起到重大的推動作用。

可以毫不夸張的說,當傳統電力供應系統應用智能化、信息化、科技化的等管理手段后,除了系統本身的管理上一致性有所加強、更加協調方便外,其所產生的衍生效果在對發電、輸電、配電、用戶以及技術發展、電力裝備制造等各個環節都將產生積極影響。

由此可見,智能電網的建設發展,將會為推動新一輪電力體制改革提供有力的技術支撐、資本支撐。通過智能電網,電力供貨商將可能有效的協調各地的用電量,甚至用戶之間也能組成一個動態的網絡來互相分享電力。隨著電改的逐步深入,區域性、全國性乃至全球性的能源互聯互通網絡也將隨之逐步建設、完善。可以說,兩者之間的關系是相輔相成、相互促進的。

2015年全國兩會期間,人大代表、政協委員提出98件建議、提案,呼吁加快發展特高壓和智能電網。而伴隨著電改的逐步深入,區域性、全國性乃至全球性的能源互聯互通網絡也將隨之逐步建設、完善。而《關于促進智能電網發展的指導意見》的出臺,亦可視為推進能源互聯網建設的配套政策和“十三五”規劃編制的啟動,讓互聯網智慧能源路線圖就此浮現。


戰略規劃“中”的智能電網


2015年6月中共中央、國務院稍早時候發布的《關于加快推進生態文明建設的意見》(下文簡稱《意見》)中也提到,加快核電、風電、太陽能光伏發電等新材料、新裝備的研發和推廣,推進生物質發電、生物質能源、沼氣、地熱、淺層地溫能、海洋能等應用,發展分布式能源,建設智能電網,完善運行管理體系。大力發展節能與新能源汽車,提高創新能力和產業化水平,加強配套基礎設施建設,加大推廣普及力度。

《意見》中提出了我國生態文明建設的主要目標,即到2020年,資源節約型和環境友好型社會建設取得重大進展,其中,單位國內生產總值二氧化碳排放強度比2005年下降40%-45%,能源消耗強度持續下降,非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右;主要污染物排放總量繼續減少,大氣環境質量、重點流域和近岸海域水環境質量得到改善,為實現這一目標,提出要發展綠色產業,發展分布式能源,建設智能電網。

2015年7月《關于促進智能電網發展的指導意見》正式出臺,為我國智能電網建設重新定義,與美國、德國等發達國家的概念相區別開,同時,該項文件的發布在當時亦可視為推進能源互聯網建設的配套政策和“十三五”規劃編制的啟動,讓互聯網智慧能源路線圖就此浮現。

2015年7月,《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》發布,在“互聯網+”智慧能源部分,內容強調通過互聯網促進能源系統扁平化,推進能源生產與消費模式革命,提高能源利用效率,推動節能減排。加強分布式能源網絡建設,提高可再生能源占比,促進能源利用結構優化。加快發電設施、用電設施和電網智能化改造,提高電力系統的安全性、穩定性和可靠性。

從這一系列的政策支持的密集程度來看,智能電網這一概念已經從“幕后”走向“臺前”。然而,其實智能電網概念早已經在我國推進多年,而且已經有所突破。

智能電網可極大提升電網接納新能源的能力,實現大范圍的資源配置,滿足客戶多樣化的用電需求。為此,世界各國都加快建設智能電網以應對能源戰略轉型帶來的挑戰。為搶占電網技術的制高點,實現電網發展方式轉變,支撐我國能源結構調整和利用效率提升,國網于2009年正式啟動堅強智能電網建設。

經過近幾年的建設、發展,國網已全面突破從發電到用電各技術領域的智能電網核心技術,推動我國電網技術在國際上實現由“跟隨者”向“引領者”的轉變,累計建成諸如國家風光儲輸示范工程等32類305項智能電網試點項目。到2015年,國家電網公司計劃完成6類41項智能電網創新示范工程建設任務,其中包括支持新能源開發工程、支撐分布式電源應用工程、促進便捷用電工程、推動電動汽車發展工程、服務智慧城市建設工程和提升電網智能化工程等。

同時,在中國,發展智能電網也是推動我國電網改革的重要舉措,是促進、落實我國“一帶一路”戰略發展的基礎。對于實施“一帶一路”戰略,推動能源生產和消費革命,保障國家能源安全,具有重大戰略意義和現實意義。

在2017年的全國兩會期間全國政協委員、國家電網公司副總經濟師兼西南分部主任、黨組書記王抒祥接受媒體采訪時表示,在未來的規劃中,國家電網公司考慮適應全球能源互聯網,爭取能源互聯,通過建設完善智能電網、特高壓輸電技術來優化資源配置,解決能源不均衡的問題。他同時表示特高壓規劃與“一帶一路”倡議相吻合,國家電網公司積極實施“走出去”戰略,在國際上有多項基建、產能、投資合作,并提出與俄羅斯、哈薩克斯坦、巴基斯坦、尼泊爾等周邊國家“電網互聯”,基礎設施互聯互通,為下一步全球能源互聯打好基礎。

住建部印發綠色建筑“十三五”規劃,光伏建筑規模目標1000萬千瓦。3月14日,住房和城鄉建設部印發《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”規劃的通知》,計劃到2020年,城鎮新建建筑能效水平比2015年提升20%,部分地區及建筑門窗等關鍵部位建筑節能標準達到或接近國際現階段先進水平。城鎮新建建筑中綠色建筑面積比重超過50%,綠色建材應用比重超過40%。《通知》還指出,“十三五”期間擴大可再生能源建筑應用規模。

或許,對光伏建筑系統的規劃旨在響應《太陽能發展“十三五”規劃》中提出的“推動光伏發電多元化利用并加速技術進步”這一指導方針,太陽能光伏建筑應用能夠真正實現城鎮建筑的節能減排,同時這一舉措也將繼續推動分布式光伏的發展。我國太陽能“十三五”規劃到2020年光伏累計裝機達到110GW。

然而不論怎樣,光伏發電的智能化應用將成為智能電力與智能城市的一個重要骨干和指標。與此同時,海量的用電數據將促使更多新的服務誕生,或許會創造出全新的商業模式。

3月17日,在北京召開的保爾森基金會2017可持續性發展年會上,國家電網公司董事長舒印彪還強調,中國國家電網公司始終秉持互利共贏原則,重視與美國企業的交流合作,歡迎并愿意與更多美國企業,在智能電網、高端裝備制造、清潔能源發展、資產并購運營等方面加強交流、深化合作,實現共同發展。舒印彪表示,美國IT技術很發達,如能促進中國的電網技術和美國的IT技術結合,推動智能電網的建設,將能解決很大的問題,為全球能源合作樹立一個榜樣。

在2017年CeBIT展會上,華為發布了《智能電網融合傳送解決方案白皮書》。通過深入分析電力綜合承載網的關鍵特性、特殊應用、信息化典型場景、需求與挑戰,并結合華為多年電力客戶實踐案例,白皮書提出融合傳送解決方案是電力通信承載網既兼容現有業務,又面向未來技術演進發展的最佳建網方式。

作為我國首個全國性國土開發與保護的戰略性、綜合性、基礎性規劃——《全國國土規劃綱要(2016―2030年)》,對已智能電網建設也有著明確的要求。《綱要指出》要完善高效快捷的電力與煤炭輸送骨干網絡。強化智能電網與分布式能源系統的統籌建設,逐步降低煤炭消費比重特別是非電用煤比重。堅持輸煤輸電并舉,逐步提高輸電比重,擴大北煤南運和西電東送規模。結合大型能源基地布局,穩步建設西南能源基地向華東、華中地區和廣東省輸電通道,鄂爾多斯盆地、山西、錫林郭勒盟能源基地向華北、華中、華東地區輸電通道。加快區域和省際超高壓主網架建設,加快實施城鄉配電網建設和改造工程,提高綜合供電能力和可靠性。

這些事件、政策看似沒有太大瓜葛,彼此間卻又有著絲絲聯系,都在圍繞著一個共同的目標而努力,都在為實現一個良好的愿景而在不斷的籌備著、計劃著。那么,下面我們來簡單說說三類同樣從名稱上看似與智能電網“毫無瓜葛”,彼此間卻又“難分難舍”的幾個熱門概念。


1.調度一體化管理與智能電網


采用集控站運行管理模式,實施小規模變電站集中監控與運行維護已得到了充分的考驗,同時也積累了豐富的運行管理經驗。雖然這種管理模式已成功運行多年,隨著電網規模的不斷擴大、智能電網的飛速發展,集控站運行模式已經難以適應現代電網發展,這就迫切需要改變集控站運行模式,實施調度與監控一體化運行模式來解決上述問題,以滿足智能電網發展需求。

根據國家電網公司“三集五大”體系建設目標和要求,統籌電網調度和設備運行資源,優化各級調度功能定位,提高駕馭大電網的調控能力和大范圍優化配置資源的能力,推進輸變電設備運行與電網調度運行的業務融合,開展變電設備運行集中監控,將變電設備運行集中監控等相關業務納入相應調度機構統一管理,實現各級調度的調度與監控一體化運作。

眾所周知,變電站的電壓等級僅表示站內最高電壓等級,站內同時涉及其他電壓等級,如500千伏變電站一般涉及500千伏、220千伏、35千伏等電壓等級。而省級調度負責本省內220千伏電網調度相關業務,地級調度負責本地區110千伏電網,縣(配)級調度負責縣域(城區)35千伏及以下電壓等級的電網。從上述劃分可以看出,調度管轄的是一個面,而監控關注的是一個點。由于劃分標準不同,管轄對象不一致,將會給調度與監控業務融合帶來一定的困難。目前縣(配)級調控機構調控業務基本實現融合,人員身份也統一為調控員,實現調控合一,但也存在調度與監控管轄范圍不統一的問題。地市級及以上調控機構調度與監控目前基本處于調度員與監控員同一場所值班、業務相對獨立狀態。隨著調控進一步融合,地市級以上調控機構的調度與監控人員將變成調控員身份,在以后的業務聯系時勢必會出現上級調控員接受下級調控員的調度指令情況,給調度與監控一體化運行管理帶來一定的困境。

實現調度與監控一體化運行,要求建立起滿足調度與監控正常業務開展的統一應用平臺,滿足現代大電網與智能電網發展需求。正是在實現調控一體化運行的需求下提出并開發出來一種被稱之為智能電網調度技術支持平臺。智能電網調度技術支持系統包括數據存儲與管理、消息總線和服務總線、公共服務、平臺一體化功能、安全防護等基本功能。實時監控與預警類應用實現對電力系統穩態、動態、暫態運行狀態的監視、分析、評估和預警。調度計劃類應用實現滿足節能發電調度和電力市場需求的調度計劃。安全校核類應用實現各種預想運行方式和實時運行方式下的電網安全分析。調度管理類應用為調度機構日常調度生產管理提供支撐。


2.特高壓與智能電網


而在智能電網建設中,除智能變電站的改造升級或新建是首要任務外,主干網絡——特高壓輸變電系統的構建也是非常關鍵的。

據平安證券的相關分析,預計在2020年之前,國網投資9000億到10000萬億來建設特高壓,特高壓的建設總量有望達到50條。此外,電力自動化越來越受到電力企業的重視,并成為未來發展的主要趨勢。

自2009年起,我國正式啟動智能電網計劃,這個名為堅強智能電網的計劃分為三個階段:第一階段(2009~2010年)為規劃試點階段;第二階段(2011~2015年即“十二五”期間)為全面建設階段,加快建設華北、華東、華中“三華”特高壓同步電網,初步形成智能電網運行控制和互動服務體系,要害技術和裝備實現重大突破和廣泛應用;第三階段(2016~2020年)為引領提升階段,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。

據記者了解,在特高壓投資中,設備投資約占45%,其中,變壓器占設備投資約30%,GIS約占25%,互感器約占10%。目前,GIS市場主要被平高電氣、中國西電、東北電氣3家壟斷,其中平高電氣作為特高壓GIS主要生產商,目前市場份額已經達到40%~50%。在變壓器市場中,中國西電、保變電氣和特變電工各占約1/3的招標份額。


3.能源互聯網與智能電網


智能電網與能源互聯網的對接與整合電力具有的高效、快速的傳輸性質,較高的能源轉化效率以及在終端能源消費中的便捷性,決定了智能電網將成未來我國能源互聯網中的資源配置中心,是實現能源互聯、能源綜合利用的紐帶和核心。智能電網作為未來電力系統重要技術支撐已經具備了能源互聯網一些特征,在智能檢測、智能表計、自動控制、電力電子、數據處理、信息交互等多個層面為能源互聯網的發展提供了一定的技術基礎。

能源互聯網中一次與二次能源最優轉化技術,廣義 “源—網—荷—儲”協調運行技術以及基于互聯網技術的能源市場綜合運行、綜合控制、綜合交易以及針對用戶的綜合能源服務將最大程度地發揮智能電網在 “源—網—荷—儲”協調控制以及優化資源配置方面的技術潛能,同時也使得智能電網的范圍和內涵得到擴展,向著智能綜合能源網絡的方向發展。

如此來,在未來以信息技術為基礎的信息化、智能化時代,智能電網的概念將融入到電網建設的各個環節中來。那么近些年來,國際以及國內對于智能電網的發展情況又是如何的呢?

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