智能电网“春秋”策

中国教育装备采购网2012-08-16 13:15围观3067次我要分享

  中国智能电网发展路径已经明确:以长距离、特高压输电为主要特征的坚强智能电网。因此,有专家认为,由于国家对特高压输电项目有严格的设备国产化要求,所以智能电网建设对变压器、智能终端、网络管理技术等电气设备行业拉动巨大。

  从表面看,中国电气设备行业正沐浴在“智能电网”概念的春风中;其实从涉足智能电网开始,中国电气设备行业在面对巨大机遇的同时,也面临着严峻的挑战和无法预测的风险。

  在智能电网理念逐步成为业界共识的进程中,政府成为主导力量,智能电网战略也由此成为各国抢占未来低碳经济制高点的国家战略。

  能源局首次确认:中国智能电网发展路径明确

  6月28日,由中国国家能源局、美国联邦能源管理委员会、美国贸易发展署主办的中美智能电网对话会在深圳举行。会上,国家能源局首次对中国智能电网的定义、特征、现阶段发展重点给出了明确答复。

  要义不尽相同

  随着智能电网时代的到来,世界各国的智能电网建设已经全面启动。许多国家都确立了智能电网建设目标、行动路线及投资计划,但鉴于不同地区的监管机制、电网基础设施现状和社会经济发展情况的不同,各国的智能电网发展战略也有所不同。

  “我们对智能电网的理解是:集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、控制技术、储能技术,以实现电力在发、输、配、用、储过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易,优化资源配置,满足用户多样化的电力需求,确保电力供应的安全、可靠和经济,满足环保约束,适应电力市场化发展的需要。”国家能源局电力司综合处处长赵一农表示。

  赵一农指出,智能电网应具备以下五个特征:

  一是开放。即提供电源及用户接入的智能化管理,既适应大电源接入,也适应分布式电源,特别是可再生能源的接入,实现“即插即用”,无扰接入、有序退出。

  二是安全。即更好地对人为或自然发生的扰动做出辨识与反应,在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下,保证人身、设备、电网的安全。

  三是高效。采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导,实现电网的优化运行、电力设施检修智能化管理和削峰填谷,增强电网输送能力,延长设备使用年限,提高能源利用效率。

  四是清洁。即支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用,为用户提供更丰富的清洁能源。

  五是自愈。即通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制,及时发现故障隐患,快速诊断、隔离、消除故障,自我恢复,避免发生大面积停电,提高电网运行的可靠性。

  此前,我国智能电网建设共有两种方案,一是以长距离、大容量输电为主要特征的坚强智能电网;二是以清洁、高效、分布式为主要特征的智能电网。而国家能源局此次的表态,无疑肯定了第一种方案。

  依据规划,中国国家电网公司将在“十二五”期间在全国建设“三横三纵”特高压交流骨干网架,实现电力的大规模、远距离、高效率输送,构建起中国经济发展的“能源血脉”。

  而此前,美国电力科学研究院提出的智能电网定义强调的是电网可靠性,要求降低损耗,减少投资;美国智能电网产业联盟提出的定义意在强调多样化能源的接入。

  “和美国比较,中国国家电网提出的智能电网定义,涵盖发电、调度、输变电、配电和用户各个环节。”国家电力规划研究中心常务副主任吴云表示。

  欧盟明确要求依靠智能电网技术将大西洋 的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能电融入欧洲电网,实现可再生能源的跳跃式发展。

  在英国,智能电网的探索方向是可再生能源发电和智能配电。英国制定的“2050年智能电网线路图”显示,第一阶段(2010~2020年),完善智能电表的部署,为以后大规模的研发提供方案和数据支持。第二阶段(2020~2050年),大量发展分布式能源和清洁能源,同时增加智能家居、智能家庭、嵌入式储存和分布发电以及虚拟电池的应用,并通过智能设计和强化电压设计等提高整个电网的自动化、智能化和控制力。

  法国是能源资源相对匮乏的国家,鼓励智能电网提高可再生能源在能源消耗总量中的比例。目前,法国政府鼓励家庭安装微型发电装置,如家用燃气热电联产装置。

  在德国,很少使用“智能电网”这个名词,而是使用“信息化能源”。2011年,自日本核危机以来,德国加入“弃核”队伍,转向新能源和电动汽车,重点扶持电池技术的研发,这也是信息化能源的侧重。

  推进时间表仍不明确

  现代化的电网建设对美国来讲是头等重要的。美国在互联网领域之所以如此快速发展并掌握主导权,主要是抢先掌握技术的标准化,实际上,美国智能电网项目也遵循着相似的规律。

  以美国商务部下属的国家标准技术研究院(NIST)为主,美国政府部门研究了智能电网的互操作性与网络安全等各项技术标准。最近,NIST公布了新一代输电网“智能电网”的标准化框架——明确了75个标准规格、标准和指导方针,包括了智能电表与家用电器可进行双向无线通信的技术的智能能源规范。

  随着智能电网发展路线的明晰,其标准制定工作也已经启动。“标准制定工作目前仍处于初级阶段。不过国家电网此前制定、发布了不少技术标准体系,其中有一些是很可取的。”一位参与标准制定的专家告诉记者。

  虽然此次中国官方对智能电网发展路径给予了明确答复,但智能电网发展的具体时间表仍未可知。“知易行难,目前智能电网发展仍存在不少挑战。”吴云对本报记者表示,“就技术水平而言,我国的储能技术与复杂信息处理技术仍有待提升。”

  据吴云介绍,储能经济性差强人意,归根结底源于技术成熟度不够。例如,目前抽水蓄能的单位千瓦造价在4000~5000元之间,其发展还受到地理条件限制,如果按照日调节性的抽水蓄能电站功能配置,那么其造价将超过3万元;用于储能的锂电池容量成本在5元每瓦时左右,同时它还存在使用寿命较短和污染问题。在复杂信息处理上,电力系统在线仿真技术运用起来也存在一定挑战。

  一位资深专家对记者表示,除了技术之外,智能电网目前发展最大的障碍仍是体制问题,“比如,智能电网中的电力互动与需求侧响应环节都牵涉到电价,但目前我国电价归发改委掌控,并不能说变就变。”为此,国家能源局才在智能电网发展思路上着重提出“理顺发展机制,多方共同推进”。

  工信部科技司张力超处长认为,四大瓶颈将制约中国发展智能电网。一、没有建立良好的电力市场,缺乏用户与电网的互动机制。二、政府刚性的电价管理,智能电网缺乏弹性的成本空间。三、电网公司处于垄断地位,缺乏市场意识和服务意识。四、新能源产业发展在电能质量、成本、运营等方面存在明显缺陷。

  据记者了解,“十二五”期间,国家能源局将开展第一批智能电网试点工作,具体包括建立智能电网试点项目信息库、确定21个智能电网试点、研究智能电网技术适用范围和标准体系、探索有效经济补偿模式和投资回收机制四项内容。“现在都是摸着石头过河,电改也好,市场化也罢,智能电网的发展是一个渐进式的过程。”吴云对记者说。

  业界对中国智能电网心存质疑

  自从美国提出智能电网概念,中国各界对于“智能电网”非常重视,政府、企业、各研究机构都投入精力进行研究。对于中国应该发展什么样的智能电网,各界在认识上出现巨大的分歧。国家电网提出,要根据中国特色,发展“特高压为骨干的输电网智能化”为核心任务的“统一坚强智能电网”。

  国家电网的构想事出有因

  由于政府对中国能源资源的基本判断是“富煤、缺油、少气,发展大规模可再生能源条件好”,所以未来中国的能源建设体现四大重点。

  一、在西北、东北和华北富煤地区建设以百万千瓦级超超临界燃煤火电机组为核心的大型坑口燃煤火电基地。

  二、在西南水电资源丰富地区建设大型梯级水电站群。中国技术可开发装机容量5.4亿千瓦,年发电量25000亿千瓦时,目前中国水电开发比例仅为31.5%,装机容量1.71亿千瓦,未来潜力巨大。

  三、在2020年之前,在东部地区建设若干以美国西屋AP1000和法国法玛通EPR1700第三代反应堆技术为核心的百万千瓦级核电机组。未来核电规模将达2亿~3亿千瓦的容量。

  四、利用西部地区广袤的荒漠资源建设大型可再生能源基地,包括7个风电三峡、3个太阳能三峡。此外,还有全球最好的海上风力资源。

  中国能源发展的基本战略思路是追求系统重装化、规模超级化、经营集约化、管理集中化,确保核心资产国有化。由此,国家电网提出在全国范围建设“三横三纵”特高压输电一张大网的战略构想,构成了“建设以特高压为骨干网架,各级电网协调发展的坚强国家电网,促进大煤电、大水电、大核电、大可再生能源基地集约化开发的一特四大”的能源战略格局。通过特高压电网将水电和风电、太阳能这些不确定能源进行整合,解决这一系统的安全运行和资源优化配置等难题。

  同时,国网构想的理由有二:

  一是中国智能电网建设不应照搬欧美的做法,而要根据国情,讲究轻重缓急。电网格局不同,决定了中国智能电网的重点发展领域应与欧美不同。美国、欧洲等发达国家电网格局已基本稳定,负荷增长很小,智能电网的研究及应用重点放在配电和用电领域;我国电网格局还将快速发展,负荷增长很快,输电网建设也在快速发展。因此,在智能电网的研究和应用方面,应围绕输电网的安全运行、可靠经济、自愈性等要求开展智能化技术研究,在目前阶段应将重点放在输电网智能化领域。

  二是可再生能源分布的不同,也使得系统的接入方式有所不同。欧洲天然气管网发达,风能资源便利,大力发展了分布式发电,作为智能电网中主要的可再生能源接入方式;我国的风能、太阳能资源集中,主要分布在我国电网的边远地区,因此,不能完全采用国外的发展模式,而应发展大容量、远距离可再生能源输电,综合考虑水火、水风、水光结合等输电方式,同时应加强储能技术研究和应用。

  技术不具有国家特色

  包括南方电网、清华大学等更多机构的专家学者则认为,中国应该与全球同步,发展“配电和用电智能化”,提高用电效率和改善需求侧管理,实现各种分布式能源的自由接入的“智能电网”。

  中国能源网首席信息官韩晓平指出,虽然中国成功建立了一个“具有中国特色的社会主义市场经济体系”,但是,时至今日,中国还没有成功建立任何一个具有中国特色的技术体系。比如,中国靠自己的力量制造了“两弹一星”,但是并没有按照中国特色改变原子弹、氢弹和人造地球卫星的技术原理和形态模式。中国也没有建立一个中国特色的互联网,尽管工信部尝试采用“绿坝”技术改造互联网,但是最终连绿坝公司自己的网站都无法抵御黑客的攻击,闹得贻笑大方。

  要创造历史,就要面对问题。

  赞成中国智能电网应该与全球同步的专家学者,对于发展“统一坚强智能电网”存在八点质疑。

  一是建成“统一坚强智能电网”后,是否能解决大量不确定的风电、太阳能发电的安全接入?数万亿千瓦的风电、太阳能忽而来,忽而去,对电网的冲击非常之大,在加上远距离特高压输电,不确定性更加突出。发展可再生能源是否还有更好的办法,比如利用这些不稳定电源就地生产产品,而不是将这些高成本、不稳定电能输入电网。一但这样的技术出现了,这一巨大系统的投资将如何回收?

  二是建立“统一坚强智能电网”后,是否一定能够解决这些不确定电力的使用?人们的生产、生活是按照人类日出而作、日落而息的规律进行的,太阳能或许与人类的需求一致,但是风电的不确定性是非常头痛的,往往后半夜是风电的高峰,却是用电的低谷。我们没有办法改变人类生活、工作的习惯,解决的办法虽可以让其他电源来调节,但核电长期调节会影响安全,火电频发调节会大幅度增加煤耗,采用储能成本也很高;总之,经济性可能会很差。

  三是需要多少资金才能建成这样庞大的蓄能系统?按照目前的技术,最经济的蓄电系统投资也要600美元一个千瓦时,如果对3个“风电三峡”蓄电5小时,需要7.875亿千瓦时的容量,超过30000亿美元的资金投入!7个风电三峡呢?目前欧洲太阳能电站的造价是每千瓦4000欧元,折合40000元人民币/千瓦,未来价格会大幅度降低,但很难降到20000元/千瓦,3个太阳能三峡需要13500亿元人民币。再考虑特高压输电10000亿元、智能电网建设10000亿元和配网改造1万亿元的粗估,大约需要86000亿元人民币。奥巴马的智能电网和克林顿的互联网一样,政府给予政策,在关键环节引导性投资,吸引全社会参与投资,而统一坚强智能电网恐难和互联网一样开放,这些多的资金如何解决?

  四是如此巨大的投资形成的电价,社会能否承受?风电、太阳能本来发电成本就高,加上输电损耗大,输电设施平均利用时间约2000小时/年,在加上庞大的投资形成的财务费用,中国的企业和家庭是否能够承受。中国因为人口众多,为了解决就业压力不得不发展外向型制造业,如果电价成为一个天文数字,我们还能够保持国际竞争优势吗?

  五是我们需要多少时间才能建成“统一坚强智能电网”系统?不仅特高压输电的技术还要完善,智能电网、储能、风电、太阳能等一系列技术都有待完善,中国要完成这样一个浩大的系统建设需要多少时间?

  六是国外发展智能电网不仅是一个分布式能源的接入问题,更重要的是调动全社会的积极性,参与节能减排和发展绿色经济。按照我们目前的战略思路,无法调动更多的社会主体和民众参与节能环保和新能源的开发利用。韩晓平指出,国家电网公司处于垄断地位,缺乏市场意识和服务意识,是发展智能电网最大的障碍。西方国家大力发展分布式能源是从上世纪80年代二次石油危机之后,当时还没有智能电网的概念,也基本解决了分布式能源的安全接入。就如同互联网中的个人电脑一样,正是这些分布式能源的建立为今天发展智能电网奠定了基础,而智能电网又为进一步利用各种可再生能源和回收各种废弃能源资源创造了一个全新的平台。国网公司一直千方百计地阻止分布式能源在中国的发展,担心这一技术将影响他们的既得利益,“你们都发电了,我的电卖给谁?”连一个企业的利益围栏都无法逾越,怎么可能去创造一些普世的科技平台?

  七是“统一坚强智能电网”是更安全还是更不安全?美国当年发展互联网是为了解决核攻击条件下的通讯安全问题,将互联网的理念应用在电网上也是为了解决安全供电问题。目前,对于互联网的攻击,由于系统的扁平化,通常只能瘫痪一个局域网络,或一部分用户。用户服务器有使用WINDOWS NT,有使用UNIX,也有使用LINUX系统,通过多样性给用户以安全的选择和防范。如果中国建设的是一个与众不同的统一电网,而且又是将智能控制融入特高压输电的电网系统,一但遭到攻击能够确保安全吗?

  八是在一个与世界完全不同的智能电网体系下的中国企业如何开发出适应全球市场创新产品?全世界都认为,智能电网将颠覆人类的生活方式,各种各样的产品都可能因为智能电网而重新设计制造,就如同这些年来我们看到的各种IT产品被不断花样翻新一样,未来的智能电网将会带来更多的创新产品。但是,中国的企业如若完全不能感受这一新技术革命的氛围,没有一个与国际衔接的技术环境,他们如何创造新的产品去行销全世界?如果这一步跟不上,我们是否会像1840年之后变得步步跟不上?

  电力物联网就等于智能电网

  “由于智能电网80%的业务都跟物联网相关,所以电力物联网就等于智能电网。”清华大学信息技术研究院研究员、院长曹军威在一次智能电网高层论坛上表示。

  智能电网与物联网

  智能电网和物联网是目前学界与业界的两个研究热点,两者在内涵、特征、实现手段等方面有着非常紧密的联系:

  第一,智能电网作为物联网的重要应用领域,可实现物联网技术不同程度的应用。现有的调度自动化、调控一体化、用电信息数据采集等系统,都是不同形态的物联网应用。

  第二,物联网技术是智能电网的重要支撑技术,可以为智能电网带来多方面价值,可全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度,提升电力系统分析、预警、自愈及防范灾害的能力,提升电网安全运行水平,实现智能电网“电力流、信息流、业务流”的高度融合,以及电力从生产到消费各环节的精细化管理,达到节能降耗、经济高效的目的。

  第三,智能电网与物联网的深度融合,可以带动智能终端、智能传感器、信息通信设备、电力芯片、软件以及运行维护产业的发展。

  国家电网公司信息通信公司总工程师李祥珍介绍, 国家电网将智能电网称为“三化”,即信息化、自动化以及互动化。未来,对智能电网的要求越来越高,国家电网需要解决智能用电及用电信息采集的传输可靠性不高、实时性不强以及缺乏互动手段等问题。亟需通过物联网的支撑和部署来满足这些需求。

  目前,发电环节的接入到检测,以及到变电的生产管理、安全评估与监督、配电的自动化、电力检测、用电的采集,以及营销等方面都需要物联网的支撑。 智能用电、智能小区、智能家居以及无线抄表等都成为物联网的应用之一。未来,智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最全面的物联网。

  曹军威告诉记者,物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的结果,其将有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源,提高电力系统信息化水平,改善电力系统现有基础设施利用效率,为电网发、输、变、配、用电等环节提供重要技术支撑。

  电力物联网五大特征

  电力物联网融合了通信、信息、传感、自动化等技术,在电力生产、输送、消费、管理各环节,广泛部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种智能感知设备,采用基于IP的标准协议,通过电力信息通信网络,实现信息安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成,从而实现电网运行及企业管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝整合。根据物联网技术特点及智能电网发展要求,电力物联网应具备如下五个基本特征:

  一、全面感知:对电力生产、输送、消费、管理各环节信息的全面智能识别,在信息采集、汇聚处理基础上实现全过程、资产全寿命、客户全方位感知。

  二、IP互联:传感器之间、传感器与应用系统之间通过电力物联网标准化通信协议与通信网络,实现信息有效传递与交互。

  三、可靠传输:利用电力光纤、载波、无线专网、互联网等,实现感知层和应用层之间的可靠信息传递。

  四、智能处理:综合运用高性能计算、人工智能、分布式数据库等技术,进行数据存储、数据挖掘、智能分析,支撑应用服务、信息呈现、客户交互等业务功能。

  五、IT融合:成为企业IT架构的延伸,完善补充企业IT架构,同时作为企业IT架构最重要的组成部分之一,与企业IT架构高度融合。

  虽然物联网技术在智能电网中已有不同程度的应用,但电力物联网还处在发展初期,存在诸多不足,主要体现在三个方面:

  第一,部分场景监测数据较少,对装置及系统状态、环境没有形成全面感知,传感器标准化、实用化水平有待提升。第二,已有应用系统通信方式及规约不统一,难以实现数据的规范化汇集、传输,建设模式不经济,终端接入通信网络未达到电力物联网对通信能力及可靠性的要求。第三,已有应用系统按专业各自独立建设,支撑数据分散,尚未形成统一数据服务和应用平台。

  电力物联网进展与前景

  基于“统一规划、统一标准、统一组织、统一实施”的原则以及SG-ERP总体架构,国家电网公司电力物联网建设集中了公司系统内电力物联网核心攻关团队及优势资源,进行规划研究、标准制定、产品开发、产品验证,并通过建立应用示范,逐步推广物联网应用,实现与智能电网的同步建设。

  近期,国网电力科学研究院物联网技术中心牵头申报了2013年国家科技重大专项课题“多业务环境下物联网海量信息能力平台架构、关键技术研究与试验验证”,2012年国家发改委物联网技术研发和产业化专项课题“电力物联网、传感器通信装置、芯片及处理系统研发及产业化”,以及发改委国家智能电网物联网应用示范工程,为国家电网公司在电力物联网关键技术研发及产业化领域奠定了基础,有助于推进物联网与智能电网同步建设、深度融合。

  按照规划,到2015年,电力物联网核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等将取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、多方共赢的电力物联网产业发展格局。

  一是技术创新能力显著增强。攻克一批电力物联网核心关键技术,在感知、传输、处理、应用等技术领域取得重要研究成果;研究制定国家、行业和企业标准;推动公司电力物联网研发运维中心、产业基地等创新载体建设,为形成持续创新奠定基础。

  二是初步完成产业体系构建。形成较为完善的电力物联网产业链,培育和发展电力物联网研发、生产、工程服务及运维骨干企业,初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的电力物联网产业体系。

  三是应用规模与水平显著提升。广泛应用于智能电网各环节,形成较为成熟的、可持续发展的、统一的电力物联网建设及运营模式,实现电力物联网与智能电网同步建设。全面开展电力物联网综合应用及公共服务平台建设,实现智能电网与物联网的全面融合。

  智网设备行业:机遇伴风险同行

  6月21日,中国电器工业协会智能电网设备工作委员会在北京召开一届二次会员大会,同时举行了2012年智能电网设备发展与需求趋势研讨会。

  中国电器工业协会副会长、智能电网设备工作委员会理事长周彦伦做了《加快结构调整,促进转型升级,推动智能电网设备行业持续健康发展》的工作报告,对智能电网设备行业发展面临的形势、智能电网设备存在的问题等内容进行了分析。

  我国电网建设发展形势

  根据中国电力企业联合会发布的《电力工业“十二五”规划滚动研究综述报告》数据显示,预计到2015年底,全国110kV及以上输电线路达到133万km,变电容量56kWA;到2020年底,全国110kV及以上输电线路达到176万km,变电容量79亿kVA,“十二五”期间,全国电网建设投资29000亿元,同比增长85.90%,“十三五”期间,全国电网建设投资35000亿元,同比增长20.69%。

  电网建设重点主要在以下几个方面:

  一是建设大型电源基地外送通道,构建坚强网架。2015年,华北、华东、华中特高压电网形成“三纵三横”主网架。2020年,华北、华东、华中特高压同步电网形成“五纵六横”主网架。“十二五”期间,南方电网规划在“五直八交”的基础上形成“九直八交”送电通道,各省区形成坚强的500kV骨干网架。

  二是促进城乡电网协调发展。进一步加强各电压等级配电网建设,做到网架结构合理,运行方式灵活,电压层次简化,供电安全可靠。大部分城市形成220(或110)kV双环网架,500(或330)kV变电站深入城市负荷中心并形成500(或330)kV环网结构;初步建成220kV电压等级为中心枢纽,110kV(66/35kV)电压等级为主网架的坚强农村配电网,县城中压配电网实现环网供电。

  三是推进电网智能化。我国电网智能化发展将以坚强智能电网为基础,以通讯信息平台为支撑,以智能调控为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化。

  智能电网设备发展形势

  一、智能电网建设发展现状

  国家电网公司在31个区域和省级电网,开展了三批29类共287项智能电网试点项目建设,这些项目涵盖发电、输电、变电、配用电等环节原有设备的改造、升级和新设备的研制和开发等内容。截至2011年底,国家电网公司先后投运了66座智能变电站。这些智能化变电站基本实现了“遥测、遥信、遥控、遥调”四遥功能,部分省区85%以上的220kV以上电压等级变电站实现无人值守。能够实现对电网运行状态、设备运行状态实时在线监测和控制。

  具体来说,特高压设备、调度自动化设备、智能变电站、电动汽车充换电设施等关键设备技术水平已居于世界前列;智能变电站保护、测控设备和监控系统能够得到充足供应,顺序控制、源端维护、智能告警等高级应用功能也已开发。

  二、智能电网发展形势分析

  从2011年开始,智能电网建设已经从“规划试点”阶段转为“全面建设”阶段,“智能化”已经成为电网建设的常态化要求。

  “十二五”期间,重点加强技术创新和试点应用,在系统总结和评价智能电网试点工程的基础上,加快修订完善相关标准,全面推进智能电网工程建设。到“十二五”末,我国智能电网技术和关键设备实现重大突破,智能化标准体系基本完善,电网智能化达到较高水平。“十三五”期间,我国智能电网技术和设备性能进一步提升,主要技术指标居世界前列,智能化水平国际领先。

  三、智能电网设备市场预期

  “十二五”期间,国家电网公司将新建智能化变电站约5100座,改造约1000座,相比2011年约200座的数量增长巨大,如计划顺利进行,“十二五”后四年年均建设和改造智能变电站约1475座。国网公布2012年第二批招标目录中,保护类设备招标共计4030套,220kV及以下3829套,其中变电站智能保护占比为40%,高于第一批的36%;变电站监控设备招标共333套,220kV及以下328套,其中变电站智能监控设备占比为65%,略低于第一批的70%,但总体高于去年水平。

  “十二五”期间,南方电网将致力于电网发展向更加智能、高效、可靠、绿色方向转变。一是着力打造“绿色平台”,促进清洁能源接入;二是加强需求侧管理,全面推进节能服务;三是持续推进绿色电网建设,综合利用节能减排技术。“十二五”期间,南方电网将投资4005亿元加强和优化电网建设,建成投产220kV及以上交流输电线路3.5万km,变电容量1.89亿kVA。仅深圳电网“十二五”建设投资就达292亿元,新建81座变电站、新增变电容量达2482.7万kVA。

  智能电网设备存在的问题

  通过智能电网试点工程实践,目前智能电网设备存在如下突出问题:

  一是电子式互感器的问题。电子式互感器是实现智能电网最基本的条件。目前电子式互感器供电可靠性、复杂电磁环境下的抗干扰性、长期稳定性尚待提高,保护算法要针对电子式互感器的暂态特性加以改进,保护装置要提高对网络数据缺失、错误的容错能力。另外,小电流测量不准确、发射和雷电浪涌实验通不过、测量精度超过标称范围、负荷测量误差较大等问题也待解决。

  二是智能电网设备的可靠性问题。目前,智能电网设备是通过“一次设备+传感器+智能组件”的方式初步实现智能化。由于对一次电力设备、传感器和智能组件等工作的自然环境条件、保证工作所形成的人为条件及工作常态下设备对环境产生的电、磁、热、震动等影响研究不足,导致部分设备和元器件在运行可靠性和稳定性方面存在差距,不能满足长寿命、少维修或免维修要求。

  三是试验方法和试验标准问题。传统的检测、调试方法和标准已经不适应智能电网新研制设备的需要。例如,缺乏高电压、大电场、强磁场环境下,智能电网设备用电子产品的电磁兼容(EMC)试验方法和判定标准。

  智网技术不确定给设备行业带来风险

  张力超在2012年智能电网设备发展与需求趋势研讨会上,指出了当前智能电网装备产业存在的的问题:一、电力装备行业习惯于电力行业点菜式的采购要求,缺乏整体解决方案的发展模式。二、电力装备行业缺乏信息化技术的准备。三、智能电网的技术发展存在不确定性,给电气装备行业的技术研发带来较大风险。四、标准不统一,造成智能电网设备技术指标混乱。

  他建议电气设备企业从五个方面切入智能电网设备市场:1. 一些区域电网采取分时电价等系统调节措施而进行的改造和新建系统。2. 酒店、商场、医院、写字楼等城市公共设施为节能降耗和精细管理而建立更为智能化的供电系统。3. 国有企业自我管理的供电系统。4. 风电、太阳能等新能源电厂入网前的电能监控和管理系统。5. 电动汽车充电站的储能和充电系统。

  电气设备商沐浴智网“春风”

  由于国家对特高压示范线路有严格的设备国产化要求,国内输变电设备商沐浴在智网“春风”里。除此之外,智能电网建设还将带来光纤电缆、电力仪表、传感器、通信器材等一系列行业的发展机遇。

  特高压输变电设备“红利”最大

  国家电网公司公开信息显示,2012年在坚强智能电网的投资将超过3000亿元,其中,集中针对核心技术和关键设备开展的研发经费就可达80亿元。

  国家电网公司特高压部负责人张正陵表示,“特高压交流示范工程设备全部由国内企业供货,综合国产化率达到90%。但变压器和开关的少数组部件及原材料从国外进口,主要包括变压器套管、绝缘成型件、硅钢片,以及开关套管、灭弧出头和操作机构。”

  他说,这主要是受我国基础工业发展水平和工艺水平的制约,和电压等级无关,包括500千伏、750千伏电压等级的相关设备同样依靠进口。

  业内人士认为,若国家电网公司“十二五”初期初步建成“两纵两横”特高压输电骨干网架,到2020年特高压电网基本建成的目标实现,按照国家电网公司在特高压输电项目上总投入4060亿元来看,交流输电项目将分享其中的2560亿元,直流输电为1500亿元。

  不少机构对此认为,特高压输变电设备领域为寡头竞争格局,特高压输电项目“整体、快速”推进,将给特高压输变电设备制造商带来发展机遇。

  公开资料显示,目前我国已形成了全套特高压输变电设备的国内批量生产能力,设备综合国产化率达到了90%,已掌握市场主导权的国内相关企业,无疑将从这千亿元蛋糕中分得利好。

  在国家电网系统输变电设备公司的生产计划中,已能寻找到产能增加的迹象。据了解,位于山东济南的中电装备山东电力设备有限公司产业基地将主要研制和生产特高压交流变压器、换流变压器、电抗器等系列产品,预计基地全部建成后中电装备的生产能力将提高5倍左右。

  而国家电网公司还透露,目前特高压输变电设备行业进入门槛较高,国内的主要设备厂商比较固定,“一般一条线路几家厂商都有涉及。”像特高压变压器主要涉及特变沈阳、天威保变 、西安西变;GIS和HGIS,开关则涉及西电西开、新东北电气、河南平高等。

  传感器行业伴随电力物联网兴起

  传感器网络是智能电网末梢信息感知的不可或缺的基础环节,在电力系统中具有广阔的应用空间,相应技术和产品将可以广泛应用于电力系统的发、输、变、配、用环节。

  目前,我国建立了较完整的敏感元件与传感器产业,产业规模稳步增长。国内企业在生物传感器、化学传感器、红外传感器、图像传感器、工业传感器等领域的专利实力有较强的竞争优势。近几年国内传感器市场一直持续增长,速度超过10%,2010年我国传感器销售额达到905亿元。

  据中国仪器仪表行业协会传感器分会名誉理事长徐开先介绍,我国传感器产业链发展态势良好,但外资企业优势明显。目前我国大陆共有455家从事敏感元件及传感器生产厂家,而整个产业链上下 游所涉及的企业更是多达1400多家,传感器年产量突破24亿只。目前能批量生产的产品涉及光敏、电压敏、热敏、力敏、气敏、磁敏 和湿敏7大类,约3000多个品种。主要传感器企业中,外资企业比重达到67%,国有企业和民营企业所占比重仅为33%。外资企业以日本、美国、韩国和德国企业为多。传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。

  传感器产业伴随着电力物联网的兴起,但是从整体上看,我国传感器产业和技术发展仍存在着突出的问题。

  一是核心技术和基础能力缺乏,创新能力弱。传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面差距巨大,中高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片依赖国外,国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。

  二 是共性关键技术尚未真正突破。设计技术、可靠性技术、封装技术、装备技术等方面都存在较大差距。国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性比国外同类产品低1~2个数量级,传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口。传感器工艺装备研发与生产被国外垄断。传感器工艺制备中的某些关键技术,如深刻蚀技术(LIGA技术)、高温欧姆接触技术、使用温度大于300℃、高可靠的MEMS封装技术、快速测试技术、高仿真模拟技术等,尚未取得突破性进展和批量生产的验证。

  三是产业结构不合理,品种、规格、系列不全,技术指标不高。国内传感器产品往往形不成系列,产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等指标与国外也有相当大的差距。

  四是企业能力弱,从目前市场份额和市场竞争力指数来看,外资企业仍占据较大的优势。我国传感器企业95%以上属小型企业,规模小、人才短缺、研发能力弱、规模效益差,综合实力较强的骨干企业较少,与国外企业无法抗衡。

  无线传感网的应用为进一步推动智能电网的发展起到了充分的作用,我国的智能电网已经具备了良好的自动化基础,从主网的能量管理系统到自动化系统再到装置,都已达到世界先进水平,这也为智能电网的应用奠定了良好的基础。为了配合智能电网的发展,以及为用户参与电网互动提供通道和支撑,国家电网已经开展了在全国14~18个省推广光纤电网试点的活动,在不增加费用以及较低成本的条件下,利用电力手段让新建小区全部实现光纤到户。

  未来,国家电网旨在打造出物联网的几个应用:一是形成电力物联网的感知基础,以传感器为核心,包括各种采集模块等等;二是电力物联网技术支撑体系,主要以信息体系为核心,建立新一代无线和有线相结合的网络;三是面向智能电网应用的系统;四是形成一个完善的各种各样的标准体系,保障电网的安全。

来源:电气中国责任编辑:荔枝

相关阅读