進(jìn)入21世紀(jì)后,美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)、美國(guó)能源部(DOE)以及歐盟委員會(huì)(EC)等紛紛提出各自對(duì)未來(lái)智能電網(wǎng)的設(shè)想和框架。
提出的概念I(lǐng)ntelliGrid,Modern Grid,GridWise,Smart Grid等。這些不同的概念對(duì)未來(lái)電網(wǎng)的特點(diǎn)給出了相似的設(shè)想,即自愈、安全、兼容、交互、協(xié)調(diào)、高效、優(yōu)質(zhì)、集成等。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織(CIGRE)等國(guó)際組織也給予智能電網(wǎng)高度關(guān)注,如IEC成立了智能電網(wǎng)國(guó)際戰(zhàn)略工作組SG3,IEEE啟動(dòng)了智能電網(wǎng)制定標(biāo)準(zhǔn)與互操作性的項(xiàng)目P2030。
但是,目前智能電網(wǎng)還處于初期研究階段,國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一而明確的定義。由于發(fā)展環(huán)境和驅(qū)動(dòng)因素不同,不同國(guó)家的電網(wǎng)企業(yè)和組織都在以自己的方式對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行理解、研究和實(shí)踐;各國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的思路、路徑和重點(diǎn)也各不相同。
近年來(lái),中國(guó)學(xué)者在借鑒歐美智能電網(wǎng)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)中國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的特點(diǎn)、技術(shù)組成以及實(shí)現(xiàn)順序等進(jìn)行了研究。在2009年5月21日—22日召開(kāi)的“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上,國(guó)家電網(wǎng)公司公布了對(duì)智能電網(wǎng)內(nèi)涵的定義,即統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,以智能控制為手段,包含發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合,是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。
統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)在技術(shù)上包含4個(gè)基本特征:信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。其中,信息化是指實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的高度集成、共享和利用;數(shù)字化是指電網(wǎng)對(duì)象、結(jié)構(gòu)及狀態(tài)的定量描述和各類(lèi)信息的精確高效采集與傳輸;自動(dòng)化是指電網(wǎng)控制策略的自動(dòng)優(yōu)選、運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動(dòng)恢復(fù)等;互動(dòng)化是指電源、電網(wǎng)和用戶(hù)資源的友好互動(dòng)和協(xié)調(diào)運(yùn)行。
本文對(duì)中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展中信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化的技術(shù)情況進(jìn)行回顧,并結(jié)合智能電網(wǎng)的特點(diǎn)指出其發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題,進(jìn)而提出相應(yīng)的建議。
1 信息化
1.1 電力工業(yè)信息化進(jìn)展
中國(guó)電力工業(yè)信息化可以追溯到20世紀(jì)60年代。初期只是電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用起步階段,主要應(yīng)用在電力實(shí)驗(yàn)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)與計(jì)算、科研計(jì)算、發(fā)電廠設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)、變電站自動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面;20世紀(jì)80年代以后,信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、發(fā)電廠生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)與控制、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)等,各電力企業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用由操作層向管理層延伸,從單機(jī)、單項(xiàng)目向網(wǎng)絡(luò)化、整體性、綜合性應(yīng)用發(fā)展,從局部應(yīng)用發(fā)展到全局應(yīng)用,從單機(jī)運(yùn)行發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行;在“十一五”期間,電力信息化建設(shè)已納入企業(yè)總體發(fā)展戰(zhàn)略,信息化進(jìn)一步與電力企業(yè)的生產(chǎn)、管理與經(jīng)營(yíng)融合。
電力信息化的成果主要體現(xiàn)在:
1)電力通信硬件設(shè)施的不斷完善。電力通信的傳輸方式從20世紀(jì)70年代的電力線載波、80年代的模擬微波、90年代的數(shù)字微波,到今天以光纖和數(shù)字微波為主,衛(wèi)星、電力載波、電纜、無(wú)線等多種通信方式并存,通信范圍已基本覆蓋了全國(guó)各個(gè)網(wǎng)、省公司,電力專(zhuān)用通信網(wǎng)已初具規(guī)模。
2)電力工業(yè)軟件系統(tǒng)不斷升級(jí)。電力信息化可分為兩大類(lèi)應(yīng)用:一是電力生產(chǎn)控制,如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)(DCS)、配電管理系統(tǒng)(DMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、相量測(cè)量單元/廣域測(cè)量系統(tǒng)(PMU/WAMS);二是電力企業(yè)管理,如管理信息系統(tǒng)(MIS)、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、企業(yè)資產(chǎn)管理(EAM)、自動(dòng)作圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)、電能計(jì)量(TMR)、電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)等。
3)進(jìn)入“十一五”之后,國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始實(shí)施“SG186”信息化工程,這是電力信息化建設(shè)新時(shí)期的標(biāo)志性事件。許多示范工程成果已經(jīng)紛紛上線,如華東電網(wǎng)企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)項(xiàng)目、華北電網(wǎng)企業(yè)級(jí)信息技術(shù)集成平臺(tái)項(xiàng)目、西北電網(wǎng)ERP項(xiàng)目、上海電力“SG186”示范工程等。
1.2 問(wèn)題與建議
在電力系統(tǒng)信息化建設(shè)中暴露出諸多問(wèn)題:缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系,存在重復(fù)建設(shè);信息孤島眾多,信息集成度低,無(wú)法相互協(xié)作發(fā)揮整合效益;企業(yè)管理信息系統(tǒng)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)通常相互分離;信息化建設(shè)過(guò)程中,過(guò)多地投入到設(shè)備的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)信息的收集共享,卻忽視了對(duì)信息的整理和挖掘。
針對(duì)上述問(wèn)題,建議有步驟地開(kāi)展以下工作:
1)加快制定電力行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)。在《國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”信息發(fā)展規(guī)劃》的指導(dǎo)下,按照相關(guān)的成熟信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,統(tǒng)一數(shù)據(jù)編碼,統(tǒng)一制定軟件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系,統(tǒng)一制定電力業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、文檔標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)規(guī)范。
2)建設(shè)統(tǒng)一的電力信息平臺(tái)。以“SG186”工程為契機(jī),整合現(xiàn)有各信息管理平臺(tái),爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力大企業(yè)的數(shù)據(jù)一體化、集成應(yīng)用一體化、電力服務(wù)一體化。
3)電力企業(yè)管理信息系統(tǒng)與電力生產(chǎn)控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。如MIS與EMS等系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息雙向傳輸,形成綜合信息系統(tǒng)。
4)加強(qiáng)數(shù)據(jù)深層挖掘研究和應(yīng)用。在未來(lái)的統(tǒng)一信息平臺(tái)中,集成系統(tǒng)內(nèi)各部門(mén)、各種業(yè)務(wù)的信息,甚至集成系統(tǒng)外的公共服務(wù)系統(tǒng)信息(如天氣信息、地質(zhì)災(zāi)害信息等)。但是隨著信息量的劇增,必須結(jié)合先進(jìn)的信息存取機(jī)制和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),才能真正有效地為電力系統(tǒng)服務(wù)。
2 數(shù)字化
2.1 電力系統(tǒng)數(shù)字化進(jìn)展
1998年1月31日,美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐诩永Ｄ醽喛茖W(xué)中心講演時(shí)首次提出了“數(shù)字地球”的理念。隨后,各個(gè)行業(yè)也紛紛提出自己的數(shù)字化理念,如“數(shù)字城市”、“數(shù)字水利”、“數(shù)字電網(wǎng)”等。
2000年,盧強(qiáng)院士在國(guó)內(nèi)首次提出了“數(shù)字電力系統(tǒng)(digital power systems,DPS)”的概念。
文獻(xiàn)將DPS定義為:“它是某一實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、物理特性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)保指標(biāo)、人員狀況、科教活動(dòng)等數(shù)字地、形象化地、實(shí)時(shí)地描述與再現(xiàn)。”可見(jiàn),電力系統(tǒng)數(shù)字化涵蓋系統(tǒng)運(yùn)行、企業(yè)管理、外部環(huán)境等所有方面,實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象的實(shí)時(shí)描述與再現(xiàn)2個(gè)方面的功能。
“數(shù)字南方電網(wǎng)”有2層含義,即數(shù)字化南方電網(wǎng)和智能化南方電網(wǎng)。其中:數(shù)字化階段的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)管理、安全、運(yùn)行等信息的獲取、傳遞和使用的數(shù)字化;而智能化階段的目標(biāo)則是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)全局性智能決策以及智能決策的自動(dòng)分解、執(zhí)行。
綜上可見(jiàn),數(shù)字化包括2個(gè)方面的工作:①對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、企業(yè)管理、外部環(huán)境等信息的數(shù)字表示,這與信息化建設(shè)密切相關(guān);②基于數(shù)字仿真的高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng),這與自動(dòng)化建設(shè)緊密聯(lián)系。這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明,智能電網(wǎng)的“四化”建設(shè)是一個(gè)有機(jī)的整體,相輔相成,互相促進(jìn)。
目前,電力系統(tǒng)離線仿真軟件都是電磁暫態(tài)與機(jī)電暫態(tài)分離,實(shí)時(shí)仿真主要還是依靠數(shù)模混合仿真系統(tǒng)。電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(real time digital simulator)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)仿真必然朝著全過(guò)程超實(shí)時(shí)全數(shù)字的方向發(fā)展。
當(dāng)前,調(diào)度側(cè)基于SCADA、PMU/WAMS等數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了EMS、在線動(dòng)態(tài)安全分析(DSA)系統(tǒng)以及廣域監(jiān)測(cè)分析保護(hù)控制系統(tǒng)WARMAP[27]等高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)。這些可以看做是數(shù)字化電網(wǎng)的初級(jí)階段。
2.2 問(wèn)題與建議
在電力系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)過(guò)程中暴露出如下問(wèn)題:
1)廠站側(cè)的數(shù)字化進(jìn)程滯后于調(diào)度側(cè)。調(diào)度側(cè)的高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)較為豐富和先進(jìn),但是廠站側(cè)大多停留在數(shù)據(jù)采集、傳輸階段;當(dāng)前的“數(shù)字化變電站”仍然處于示范階段,離實(shí)際的規(guī)模應(yīng)用還有一段距離。
2)調(diào)度側(cè)的高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)缺少集成和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
3)對(duì)某些元件的數(shù)學(xué)模型有待進(jìn)一步深入研究,如負(fù)荷模型、風(fēng)電機(jī)組控制模型、風(fēng)速模型、光伏系統(tǒng)模型等。
4)缺少系統(tǒng)以外的重要信息,如光照、風(fēng)力、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等。
針對(duì)上述問(wèn)題,建議有步驟地開(kāi)展以下工作:
1)積極推進(jìn)廠站側(cè)數(shù)字化進(jìn)程。具體來(lái)說(shuō)有:
①在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下,推動(dòng)數(shù)字化變電站建設(shè);②實(shí)現(xiàn)輸電元件的測(cè)量、保護(hù)、控制、通信一體化,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電元件的數(shù)字化監(jiān)測(cè)以及分散式的智能決策;③實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠的數(shù)字化生產(chǎn),如汽機(jī)/鍋爐的效率管理、發(fā)電機(jī)的調(diào)頻/調(diào)壓管理等。
2)加強(qiáng)調(diào)度側(cè)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的集成和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。“華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過(guò)程發(fā)電控制系統(tǒng)”首次將以往分散的EMS、電網(wǎng)廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成,調(diào)度人員無(wú)需在不同系統(tǒng)和平臺(tái)間頻繁切換,便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。該方面的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒和推廣。
3)加強(qiáng)系統(tǒng)元件數(shù)學(xué)模型研究,尤其是一些傳統(tǒng)難點(diǎn)(如負(fù)荷模型)或新興元件(如風(fēng)電機(jī)組、光伏電站、柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)設(shè)備等)的數(shù)學(xué)模型分析。精確且物理意義明確的數(shù)學(xué)模型,可以更好地指導(dǎo)數(shù)字化過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、安全控制等。
4)積極與公共服務(wù)系統(tǒng)配合,將對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響較大的外部信息(如天氣、地質(zhì)等)數(shù)字化,并集成到相應(yīng)的決策分析系統(tǒng)中,為電力系統(tǒng)避免自然災(zāi)害導(dǎo)致的大停電提前做好準(zhǔn)備。
3 自動(dòng)化
3.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)展
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化按照領(lǐng)域可劃分為調(diào)度自動(dòng)化、廠站自動(dòng)化和配電自動(dòng)化。
電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展迄今已經(jīng)歷3代:20世紀(jì)70年代基于專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)可以稱(chēng)為第1代;80年代基于通用計(jì)算機(jī)的EMS稱(chēng)為第2代;90年代基于RISC/UNIX的開(kāi)放式分布式EMS/DMS稱(chēng)為第3代。 “隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,第4代自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件如Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、Java技術(shù)、中間件技術(shù)、多代理技術(shù)、廠站自動(dòng)化技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)、電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)技術(shù)等已經(jīng)具備,預(yù)計(jì)新一代自動(dòng)化系統(tǒng)將于21世紀(jì)初誕生。”
廠站自動(dòng)化隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,大體經(jīng)歷了集中式、分層分布式和現(xiàn)場(chǎng)總線式3個(gè)發(fā)展階段。
中國(guó)配電自動(dòng)化的進(jìn)程明顯落后于世界先進(jìn)水平。西方發(fā)達(dá)國(guó)家的配電自動(dòng)化已經(jīng)經(jīng)歷了3個(gè)階段:第1階段是20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)重要線路故障自動(dòng)隔離、自動(dòng)抄表等;第2階段從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,進(jìn)行了大量的配電自動(dòng)化試點(diǎn)工作及饋線自動(dòng)化、營(yíng)業(yè)自動(dòng)化、負(fù)荷控制的試點(diǎn)工作;第3階段從20世紀(jì)末開(kāi)始,伴隨計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展以及電力工業(yè)市場(chǎng)化改革,以配電管理系統(tǒng)、配電自動(dòng)化、用戶(hù)自動(dòng)化為主要內(nèi)容的綜合自動(dòng)化成為配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展方向。1999年原國(guó)家電力公司《配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》正式對(duì)“配電系統(tǒng)自動(dòng)化”的概念進(jìn)行了定義。中國(guó)從20世紀(jì)90年代中后期開(kāi)始了配電自動(dòng)化的試點(diǎn)工作,目前基本處于發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展歷程中的第2階段。
事實(shí)上,按照自動(dòng)控制的功能可以將電力系統(tǒng)各項(xiàng)控制措施劃分為“三道防線”。“三道防線”的概念是中國(guó)電力工作者對(duì)電力技術(shù)的重要貢獻(xiàn)。
隨著電力系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,以及測(cè)量、通信技術(shù)的發(fā)展,“三道防線”必然朝著在線、優(yōu)化、協(xié)調(diào)、自適應(yīng)和綜合防御的方向發(fā)展]。
3.2 問(wèn)題與建議
在電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中存在如下問(wèn)題:
1)調(diào)度側(cè)各種控制系統(tǒng)或輔助決策系統(tǒng),種類(lèi)較多,缺少集成和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);另外,調(diào)度側(cè)仍需人工參與才能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,缺少智能專(zhuān)家系統(tǒng)支持。
2)廠站端的自動(dòng)控制裝置依然以PID控制為主。PID有簡(jiǎn)單、可靠的優(yōu)點(diǎn),但在某些場(chǎng)合下,已不能滿(mǎn)足智能電網(wǎng)對(duì)自動(dòng)化的要求。
3)相對(duì)于調(diào)度自動(dòng)化處于世界領(lǐng)先水平,中國(guó)的廠站自動(dòng)化,尤其是配電自動(dòng)化水平仍較低。
4)各種控制措施以分散、獨(dú)立控制為主,缺少彼此間的協(xié)調(diào)優(yōu)化。
針對(duì)上述問(wèn)題,建議有步驟地開(kāi)展以下工作:
1)類(lèi)似于數(shù)字化與信息化中的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),統(tǒng)一調(diào)度側(cè)各控制系統(tǒng)的功能、接口、數(shù)據(jù)庫(kù)等。
2)加快智能控制方法的工程化進(jìn)程,如專(zhuān)家系統(tǒng)、多代理系統(tǒng)等。依靠智能控制方法,減少人工參與,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的定值修改、策略搜索、在線自動(dòng)控制等功能。
3)借鑒國(guó)外在綜合自動(dòng)化方面的經(jīng)驗(yàn),積極發(fā)展配電自動(dòng)化。配電自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與電網(wǎng)互動(dòng)的重要環(huán)節(jié),是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分,需引起高度重視。
4)深入研究各種安全穩(wěn)定問(wèn)題的機(jī)理和控制措施原理,達(dá)到全局范圍內(nèi)的自動(dòng)控制措施的優(yōu)化協(xié)調(diào),如“三道防線”間的協(xié)調(diào)、有功/無(wú)功控制間的協(xié)調(diào)、頻率/電壓控制間的協(xié)調(diào)等。
4 互動(dòng)化
4.1 電力系統(tǒng)互動(dòng)化進(jìn)展
如果說(shuō)信息化、數(shù)字化和自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的手段,那么,互動(dòng)化則可以稱(chēng)為智能電網(wǎng)的目的和本質(zhì)要求。
智能電網(wǎng)中的互動(dòng)化包含2層含義:①發(fā)電與電網(wǎng)之間的互動(dòng);②電網(wǎng)與用戶(hù)之間的互動(dòng)。電網(wǎng)為發(fā)電商提供透明公開(kāi)的電價(jià)信息,發(fā)電商之間通過(guò)報(bào)價(jià)競(jìng)標(biāo)參與博弈。同樣的道理,用戶(hù)也通過(guò)透明公開(kāi)的電價(jià)信息決定用電量和自有分布式電源的使用情況。通過(guò)電力市場(chǎng)參與者之間的互動(dòng),實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益最大化。
電力工業(yè)市場(chǎng)化改革使得發(fā)電與電網(wǎng)之間的互動(dòng)成為可能。1998年,國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)文,首次正式明確要求電力工業(yè)實(shí)行“廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”,并確定6省(市)電網(wǎng)為首批試點(diǎn)單位。2002年2月國(guó)務(wù)院頒布《電力體制改革方案》(國(guó)發(fā)[2002] 5號(hào)文),標(biāo)志中國(guó)電力市場(chǎng)改革的開(kāi)始。國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)、國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司及五大發(fā)電集團(tuán)公司相繼掛牌成立。電力市場(chǎng)有3種交易方式,即現(xiàn)貨交易、期貨交易和遠(yuǎn)期合約交易。發(fā)電商通過(guò)博弈,合理地決定在各個(gè)市場(chǎng)中的投標(biāo)發(fā)電量實(shí)現(xiàn)發(fā)電與電網(wǎng)之間的互動(dòng)。
用戶(hù)參與是電力市場(chǎng)改革的必然趨勢(shì)。發(fā)電側(cè)開(kāi)放和用戶(hù)側(cè)開(kāi)放,是電力市場(chǎng)化改革的2個(gè)方面,缺一不可。但目前中國(guó)電力體制改革,仍然局限在行業(yè)內(nèi)部,沒(méi)有真正擴(kuò)大到用戶(hù)端。用戶(hù)側(cè)仍停留在大用戶(hù)直購(gòu)電的試點(diǎn)階段。
可再生能源發(fā)電是智能電網(wǎng)互動(dòng)化面臨的新問(wèn)題。2005年頒布《中華人民共和國(guó)可再生能源法》之后,不僅大型并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站得到快速發(fā)展,而且與新能源密切相關(guān)的分布式發(fā)電也得到迅速發(fā)展,如光伏建筑一體化(BIPV)等。
可見(jiàn),在可再生能源發(fā)電快速發(fā)展的新的市場(chǎng)環(huán)境下,將賦予智能電網(wǎng)互動(dòng)化新的內(nèi)涵:①在《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)》的約束下,發(fā)電商之間的博弈與互動(dòng)呈現(xiàn)新的格局;②用戶(hù)側(cè)同時(shí)擁有可并網(wǎng)的分布式發(fā)電設(shè)備,可以根據(jù)信息平臺(tái)的實(shí)時(shí)電價(jià)信息,積極地參與到電力供需平衡中。
4.2 問(wèn)題與建議
在電力系統(tǒng)互動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中存在如下問(wèn)題:
1)在發(fā)電商競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的過(guò)程中,“三公”(公開(kāi)、公正、公平)原則的力度不夠,其主要原因是市場(chǎng)透明度不夠,還不能真正實(shí)現(xiàn)發(fā)電與電網(wǎng)的互動(dòng)。相信隨著統(tǒng)一信息平臺(tái)的建設(shè),市場(chǎng)透明度會(huì)得到有效改善。
2)可再生能源發(fā)電(尤其是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電)的裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)。但是,目前對(duì)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的相關(guān)研究(如對(duì)系統(tǒng)影響、并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范等)相對(duì)滯后。
3)用戶(hù)側(cè)硬件裝置和軟件配置還不具備與電網(wǎng)互動(dòng)的智能化條件。
針對(duì)上述問(wèn)題,建議有步驟地開(kāi)展以下工作:
1)建立公開(kāi)、透明的統(tǒng)一電力市場(chǎng)信息平臺(tái),并逐步納入電網(wǎng)統(tǒng)一信息平臺(tái)之中。另外,隨著特高壓全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn),有必要加快全國(guó)電力市場(chǎng)的建設(shè)進(jìn)程。
2)加快可再生能源并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響的研究,并制定、完善相應(yīng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。目前,現(xiàn)行的風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定已過(guò)有效期,且內(nèi)容缺乏對(duì)具體技術(shù)性能指標(biāo)的明確規(guī)范,對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力也未明確規(guī)范要求。國(guó)家電網(wǎng)公司2009年4月頒布了風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定的修訂版在技術(shù)上比較全面合理,但僅作為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏有效的約束力,應(yīng)考慮將其升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家電網(wǎng)公司于2009年7月公布的光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定開(kāi)始試行。實(shí)際上,這些標(biāo)準(zhǔn)都需要在實(shí)踐中不斷地檢驗(yàn)和完善,最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)分布式電源的“即插即用”。
3)著力開(kāi)展雙向互動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)技術(shù)、高級(jí)量測(cè)技術(shù)等研究,并開(kāi)展智能電器和智能電表研發(fā)。作為電力系統(tǒng)的終端設(shè)備,智能電表應(yīng)該能夠?yàn)橛脩?hù)提供當(dāng)前的市場(chǎng)信息、電能質(zhì)量信息、系統(tǒng)安全穩(wěn)定性信息等;智能電器可以根據(jù)智能電表提供的各種信息,并結(jié)合用戶(hù)設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行工作。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,有以下幾點(diǎn)需要特別注意:
1)“四化”是一個(gè)相輔相成的有機(jī)整體。信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化是手段,互動(dòng)化是目的。應(yīng)該科學(xué)規(guī)劃,保證“四化”建設(shè)齊頭并進(jìn),才能確保智能電網(wǎng)更好、更快的建設(shè)。
2)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。技術(shù)支撐體系(如統(tǒng)一信息平臺(tái))和智能應(yīng)用體系(如高級(jí)調(diào)度中心)的建設(shè)都必須以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為基礎(chǔ)。
3)積極推動(dòng)全國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)。特高壓輸電以及全國(guó)聯(lián)網(wǎng)使得全國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)成為必然。
4)加強(qiáng)可再生能源發(fā)電及其并網(wǎng)研究。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的隨機(jī)性大,如何實(shí)現(xiàn)“即插即用”將是一個(gè)長(zhǎng)期的研究課題。
