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我國智能電網行業發展狀況分析

我國智能電網技術研發進展

2015年2月5日,由中國電機工程學會組織的973計劃課題“智能電網構架下計量關鍵技術的研究”(原“智能電網的能效管理及計量基礎問題研究”)成果鑒定會召開。

該項目來源于973計劃項目《先進發電技術與高效電網中的若干基礎科學問題研究》子課題。項目于2012年1月立項啟動,以國資委為依托單位,中國電科院為牽頭單位,包含8個課題,分別由8個國家重點實驗室承擔。

8個課題涉及火力發電、水力發電、風力發電、光伏發電、燃料電池發電、高效電網六個領域的應用基礎研究。

在火電發電領域,在國內率先對先進超超臨界發電機組候選高溫合金在高溫蒸汽環境下的氧化行為進行研究。在水力發電領域,構建了大型水輪發電機綜合實驗模擬系統,建立了不對稱運行工況下阻尼繞組電流仿真計算的長路耦合模型和大型同步發電機機--場--路--網耦合時步有限元仿真模型。

在風力發電領域,建立了發電機各物理場單獨的動態計算模型及相互之間的接口模型,提出了基于ADALINE自適應辨識的風電機組系統辨識方法和基于神經網絡和L1的自適應風電機組控制器。在光伏發電領域,改進了多種類單晶的鑄錠爐結構,實現了類單晶硅錠的規?;慨a,提出了正表面加入選擇性發射技術和先進的被表面鈍化技術。

在燃料電池發電領域,采用沖壓與激光焊接組合工藝研制出燃料電池組合雙極板,制備出的偏鋁酸鋰隔膜的各項參數指標均達到MCFC要求。在高效電網領域,提出了智能電網框架下用能系統效率測評理論和方法,提出了熱泵、雙蓄空調的能效仿真模型和數字化電能表及直流電能表計量特性的評估方法,解決了數字化電能、直流電能溯源問題;提出了終端可信接入方法,為智能電網架構下能效管理及計量信息的安全防護提供了技術手段。

其中,由中國計量科學研究院聯合云南省計量測試技術研究院完成的“國家直流大電流計量標準研究建立與應用”課題主要研究的“直流大電流”,在金屬冶煉、智能電網建設、高鐵、電動汽車、航天、國防軍工以及核物理和高能物理等科學研究等領域有著廣泛的應用和計量需求。受大電流磁場干擾和校準技術限制,國際上直流大電流計量標準一直難以突破10-6的水平;同時由于缺乏高準確度的直流大電流國家計量標準,我國國防軍工、電力、鐵路等行業最高計量機構使用的高準確度直流大電流測量儀器無法可靠溯源;受安裝和使用現場強電流產生的磁場干擾等限制,金屬電解企業使用的直流大電流傳感器也無法校準。

中國計量院電磁所課題組深入研究了直流電流比較儀(DCC)的磁屏蔽、母線結構、自校準方法等關鍵技術,研制了一套直流大電流比例自校準裝置,建立了量程為1A-6kA直流大電流國家計量標準裝置,測量不確定度為1×10-8-2.6×10-7,k=2形成的校準和測量能力(CMC)通過了由加拿大計量院(NRC)和美國計量院(NIST)專家的同行評審,并獲得高度評價。不僅解決了高準確度DCC在額定磁勢和實際工作條件下的自校準難題,其技術指標還達到國際領先水平。

在此基礎上還研制了2kA-60kA(0.01-0.05級)系列工業現場直流大電流標準傳感器,開發了在線整流機組效率測量系統和交直流分時電量測量管理系統,成功應用于多家金屬電解企業,為企業優化工藝提供了在線測量支持,幫助企業提高整流運行效率,降低直流電單耗,節約電能約1000萬度/年,經濟和社會效益顯著;為國防、核動力、高鐵、電機、電動汽車等行業大電流測量標準和傳感器制造企業的研究、設計和檢測提供了量值溯源和技術支持,為高準確度儀器儀表制造企業提供了技術咨詢。

截止2015年2月底,項目組已建首套直流大電流電能計量標準裝置、首套數字量向模擬量溯源的數字化電能計量標準裝置和數字化電能整體計量標準裝置;開發了“多層密鑰、逐級加密、分散保護”的密鑰管理系統,構建了全程可控的立體安全防御體系;形成了擁有多項自主知識產權的創新性成果,申請專利6項(發明5項),發表論文6篇,出版專著1部,編制標準4項。

智能電網國際化進程加快

“大電網運行與清潔能源消納”主題開展學術研討會2016年9月在南京舉行,中、美、德、英、韓等國電力領域專家就智能電網、清潔能源等問題展開學術討論。近年來,我國智能電網技術在國際上已經實現由“跟隨者”向“引領者”的轉變,智能電網產業“走出去”的步伐正在加快。

我國能源資源與需求呈逆向分布,80%以上能源資源分布在西部地區,而75%的能源需求在東部發達地區,客觀上決定了跨區輸電的格局。為了實現遠距離輸電,近年來電網投資力度持續加大,為電工裝備企業提供了難得的發展機遇。南瑞、許繼、平高等一批國內企業獲得了快速成長,高端產品和關鍵設備研制能力大幅提升。

中投顧問發布的《“十三五”數據中國建設下智能電網產業投資分析及前景預測報告》顯示,到2020年,初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經濟、清潔環保的智能電網體系。持續的政策環境助推了智能電網裝備制造企業的蓬勃發展。
經過近幾年的技術攻關和工程實踐,我國企業已經全面突破從發電到用電各技術領域的智能電網核心技術。張北風光儲輸示范工程等智能電網示范項目,無論是規模還是技術亮點,在世界范圍都是絕無僅有的。“國家電網智能電網創新工程”項目更是獲得國家科學技術進步一等獎。

智能電網的投資機會存在于電網各環節,包括智能調度、新能源接入、電動汽車產業等。不僅如此,隨著世界范圍內大數據、云計算、物聯網和人工智能技術的應用發展,電網將真正實現與互聯網的深度融合。一方面,國內的投資機會在加大。國家電網計劃2016年全年新裝智能電表6058萬只,2017年底完成6.6萬個小城鎮(中心村)電網改造升級。另一方面,國內智能電網企業紛紛實施國際化戰略,正在加快“走出去”的步伐。

借助“一帶一路”建設,加快企業“走出去”,不能靠簡單的產能轉移,而應靠先進的技術和產品取勝。南瑞集團是我國智能電網龍頭企業,在電網安全穩定、清潔能源消納技術方面國際領先,形成了完整的智能電網裝備體系和整體解決方案,核心產品已累計出口85個國家和地區,國際化版圖從東南亞、非洲拓展到澳大利亞、歐洲等發達國家和地區。

中美兩國推進智能電網合作

1、加強中美交流合作共謀智能電網發展

2016年11月2日至4日,中國國家能源局和美國能源部、貿易發展署在深圳聯合召開第六屆中美氣候變化工作組智能電網研討會。會前舉行了中美政府間閉門會談,總結了智能電網方面合作取得的主要成果。

近年來,南方電網公司與中美有關各方深入探討智能電網技術及標準的發展趨勢,積極參與智能電網項目的成本效益評估,進一步了解了電力同行在智能電網方面的研究進展,初步取得了實驗室互認證、合作開展相關標準研究、達成智能電網建設合作意向等成果。

根據中美兩國2013年4月發表的《氣候變化聯合聲明》,中國國家發改委與美國國務院共同牽頭建立了中美氣候變化工作組,主要在低碳城市、智能電網等8個方面開展合作,中國國家能源局和美國能源部分別為智能電網領域交流合作的中美雙方牽頭單位。雙方于2013年底簽訂了《中美智能電網合作的工作計劃》,結合兩國發展情況,各選取2個(共4個)具有代表性的智能電網項目,共同分析研究,定期開展交流活動,每年在中美各舉行一次技術研討會。

研討會是中美智能電網交流活動的最后一次會議,是系列交流活動的階段性總結。會上,中美雙方與會代表圍繞智能電網的商業模式、電動汽車充電商業模式、需求響應商業模式、智能用電商業模式等主題進行了深入研討和廣泛交流。按照慣例,中美雙方對4個智能電網示范項目的建設和應用情況進行了總結。截至目前,4個示范項目已全部按期完成。

2、中國美國4個智能電網示范項目全部按期完成

2016年11月召開的第六屆中美氣候變化工作組智能電網研討會(簡稱:中美智能電網研討會)透露,雙方4個智能電站示范項目目前已全部按期完成。

這4個電站中,美方的兩個示范項目為爾灣智能電網示范項目和微網示范項目,中方的為天津濱海新區中新生態城智能電網項目和深圳前海智能電網技術試點項目。

深圳灣科技生態園項目作為前海智能電網技術試點項目之一,被選為此次示范工程參觀的重點。該生態園地處深圳高新技術產業園區南區,毗鄰前海、靠近香港,占地20.31萬平方米,是一座匯集了多種科技元素的國際科技產業園區,園區內不僅裝配了各類智能配用電設備,能夠實現配電網智能運行及故障自愈、分布式能源的智能化協調和調度等,還建設了附建式變電站、光伏電源,以及冰蓄冷等分布式儲能系統。

中美智能電網研討會以節能減排、綠色環保為目標,是智能電網領域的國際知名交流活動,在國際上具有較強影響力。

根據中國國家能源局與美國能源部于2013年底簽訂的相關計劃書,中美雙方各選取2個具有代表性的智能電網項目開展分析研究,并在2014至2016年舉行6次研討會,探討智能電網技術發展趨勢。

2016年11月2日,與會代表到深圳灣科技生態園現場參觀,考察該項目的智能化應用和商業推廣模式,還參觀了深圳供電局輸變電設備全維度狀態監測中心和多能互補系統。

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