四、技术变革:日常业务活动升级的加速器
(一)特高压技术
特高压输电技术具有容量大、距离远、损耗低、占地少的特点,如图1-1所示。特高压输电技术比超高压输电技术在输电容量、输送距离、输电损耗、走廊占地等方面具有显著优势,±1100千伏特高压直流的经济输送距离可达5000千米,可以满足未来构建全球能源互联网、实现全球范围大型可再生能源基地开发与全球配置的战略需求。
图1-1 特高压输电技术优势
(二)微电网技术
微电网是由一些微型电源等分布式发电系统、储能系统和负荷构成,可同时提供电能和热能的独立网络。微电网既可以和公共电网并联运行,也可以单独运行。
智能微电网调度和控制系统,使得光/电、热/冷、风/电、直/交流的能源交换能够在源—储—荷各环节分层有序梯级优化调度,实时监控新能源发电系统、储能系统和负载的电力参数等,达到能源利用效率最优。
(三)电力大数据
电力大数据主要来源于电力发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,包括电网运行和设备检测或监测数据;包括电力企业营销数据,如交易电价、售电量、用电客户等;包括电力企业管理数据。电力大数据技术主要是高性能计算、数据挖掘、统计分析、数据可视化等。
通过使用智能电表等智能终端设备采集整个电力系统的运行数据,再对采集的电力大数据进行系统的处理和分析,从而实现对电网的实时监控;进一步结合大数据分析与电力系统模型,可以对电网运行进行诊断、优化和预测,为电网安全、可靠、经济、高效地运行提供保障。
例如,美国Auto Grid通过采集和利用智能电表提供的电力大数据,进行用电预测及分析,以优化需求侧管理;Opower目前为近100家公用事业公司管理超过1000万个家庭和商户的账单,基于用户的用电消费数据,分析用户用电行为,从而为用户提供节能建议;C3energy则通过集成电力大数据形成分析引擎,提供电网实时监测和即时数据分析,同时也能对终端用户进行需求响应管理。
(四)机器智能技术
在电力系统运维方面,借助于开发的“无人机”“智能电力巡检机器人”“智能感应终端”等智能机器将变电站、配电站、电缆廊道的日常巡检工作变得无人化、规范化、精准化,机器智能将替代人类进行电力系统的巡检、维修和维护等工作,消除故障和隐患。
在软件方面,有着深度学习能力和循环神经网络的人工智能可以对大量历史数据进行建模,从而提高预测的准确度。利用“专家系统技术”解决各种需要专家判断和决策的复杂问题;利用“人工神经网络”和“元件关联分析”诊断分析电力系统多重故障;利用“启发式搜索”的自适应功能对复故障或存在保护、断路器误动作给予最优解决方案;利用“模糊技术”优化电力负荷变化和电能生产间的不确定性。
(五)物联网感知技术
物联网是通过各种信息传感的设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。
通过在电网系统中部署海量的多种类型传感器,利用物联网感知技术获取实时数据,采集设备、环境、参数等最新数据,对电力生产、输送、消费、管理等各个环节信息全面智能识别,在信息采集、汇聚处理基础上实现全过程、全方位感知。
物联网感知技术(见图1-2)成为电力物联网应用基础,通过对电力系统和电网的设备的感知,结合信息通信技术传送感知数据,实现联合处理、数据传输、综合判断等功能,提高电力系统的智能化。
图1-2 物联网感知技术
(六)信号传输技术
实现智能电网的基础,就是要建立高速、双向、实时、集成的通信系统,智能电网的诸多特点都是通过高速双向信息通信系统来实现的。通过信息的高速双向传输,智能电网能够满足用户与电网的实时互动,能够利用先进的量测技术对电网中的各项参数进行实时的、连续不断的自我监测与校正,以及利用先进的信息技术体现电网各系统的自愈功能,实时收获完整的电网信息,从而真正地达到提高供电可靠性、安全性和优化电网性能这一目标。
(七)多源网荷、源网荷储(分布式储能的实现技术)
源网荷储技术是指包含“电源、电网、负荷、储能”整体解决方案的运营模式,如图1-3所示。
“源—源互补”强调不同电源之间的有效协调互补;“源—网协调”要求提高电网对多样化电源的接纳能力;“网—荷—储互动”要求把需求侧资源的定义进一步扩大化,将储能、分布式能源视为广义的需求侧资源,从而将需求侧资源作为与供应侧相对等的资源参与到系统调控运行中,引导需求侧主动追寻可再生能源,配合储能资源的有序(智能)充/放电,从而增强系统接纳新能源的能力。
图1-3 多源网荷、源网荷储
(八)柔性直流电技术
直流输电在稳定性和经济性上存在很大的优势,柔性直流输电技术采用IGBT等全控器件,并以换流阀调制技术为基础的一种高压直流输电技术。柔性直流输电的优势如下。
(1)柔性直流输电可以快速地实现电流反转,而不必改变电压的极性,所以更容易连接多个换流站的连接,进而可以实现多端直流输电。
(2)柔性直流输电可以向弱系统和无源系统供电,更适合新能源并网。
(3)柔性直流输电没有换相失败的问题,降低了直流故障。
(4)柔性直流输电的有功和无功可以独立控制,控制形式更加灵活多样,满足实际运行要求。
(5)柔性直流输电更容易实现模块化,维修维护方便快捷。