电力系统数字化转型迫在眉睫
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今年以来,ABB、西门子、施耐德、南方电网都在积极布局数字化业务:ABB Ability™“金字塔型”的四个层次,可实现电网的数字化管理;西门子提出Digital twin(数字化双胞胎)理念,为制造业提供数字化解决方案;施耐德提出电网数字化转型需关注先进配网监控系统、在线传感等四大技术;南方电网发布时空大数据云平台(ABCGIS),探索电网企业数字化转型新路径。
我国电力市场化改革一直在稳步推进中,从“厂网分离”、“输配分离”到“配售分离”,从“智能电网”到“能源互联网”,数字化带动工业化已融入到电力生产、输配、经营、管理与用电的各个环节。
城镇化、工业化进程的加速带来了前所未有的能耗挑战,即电力需求的快速增长、互联设备数量的激增以及可再生和分布式能源比重的增加、能源产销界限的模糊及供给侧改革等强烈冲击并重塑着电力行业传统的生产、输配、运营等模式。
同时,越来越多的外部因素也为电网的设计、建设和运维带来挑战。如电力市场的供需变化,要求电网管理者须具备准确预测发电量及负荷发电量的能力;高度网络化的技术趋势,对电网快速响应能力提出了更高的要求;政府和消费者对于保持低电价的持续诉求,也为电网管理者带去了无形的工作压力等。
据了解,数字化技术在电力领域的应用已有多年历史。为了适应电力系统不断发展和进步的需求,同时也为了提高电力设备自身性能,数字化零部件和设备得到快速发展,如断路器、变电站、变压器等。这些设备在传输数据过程中能互相沟通,并能更好地优化电网整体性能,驾驭电网的复杂性。
随着智能电网与能源互联网的持续发展,电力行业的数字化已不再局限于一个产品或一个设备,拓展延伸到系统的应用。系统的数字化可以让电力资产实现相互间的交流,以确保整个系统实现自我优化、自我管理,并进一步优化系统性能。简而言之,电力系统的数据流动可以管理和优化电网,从而把电网的不可控性变成可控性,提高电网的稳定性和智能化。
目前,我国电力系统数字化建设进程正处于初期阶段,还有许多工作有待改进与完善:相较于当前调度侧高级应用系统已经较为丰富和先进的现状,厂站侧仍大多停留在数据采集、传输阶段,厂站侧的数字化建设滞后于调度侧,须推进厂站侧数字化建设进程。
“数字化变电站”处于示范阶段,离实际的规模应用还有一段距离;加强调度侧高级应用系统的集成和标准化建设,将分散的EMS、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成,调度人员可在一个平台上实现对电网综合运行情况的全景监视并获得辅助决策支持。
同时,加强系统元件数学模型研究,尤其是一些传统难点(如负荷模型)或新兴元件(如风电机组、光伏电站、柔性交流输电系统(FACTS)设备等)的数学模型分析;与公共服务系统配合,将对系统安全稳定影响较大的外部信息(如天气、地质等)数字化,并集成到相应的决策分析系统中,为电力系统避免自然灾害导致的大停电提前做好准备。
截至2018年5月,国家电网数字化转型已基本完成:国网总部生产中心、近20个省级调度数据网、云数据中心建设、终端管控平台建设、智能巡检管家应用、客服系统建设、无线网络覆盖改造等,在提高了整体管理效率的同时优化了电力服务体验。
时下,更多的发电企业、电力部门和电网运营商正在加入数字化转型的“战队”中,以应对越来越复杂的电力系统内外部环境。在分布式能源、可再生能源、智能电网、储能技术和产销者趋势推动下,数字化将引领电力行业不断深化数字化转型与发展,让电力行业产生的庞大数据实现有效的联动,进而提高整个电力网络的效率和用户体验。
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