上海市電力公司 阮前途

發(fā)展智能電網(wǎng)已成為當(dāng)今世界電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，2009年國(guó)家電網(wǎng)公司根據(jù)中國(guó)國(guó)情提出建設(shè)中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。劉振亞總經(jīng)理指出，智能電網(wǎng)首先應(yīng)當(dāng)是一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)。堅(jiān)強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵，兩者相輔成、協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

兩年多來(lái)，上海市電力公司在國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，以國(guó)家能源戰(zhàn)略為導(dǎo)向，加快推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和公司發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)的原則，積極開(kāi)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，服務(wù)上?！八膫€(gè)中心”建設(shè)、服務(wù)低碳經(jīng)濟(jì)和清潔能源發(fā)展取得了顯著的成效，推動(dòng)了智能電網(wǎng)發(fā)展。

1 建設(shè)智能電網(wǎng)的背景與意義

當(dāng)今世界面臨一些問(wèn)題，如全球氣候變化、環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、增加就業(yè)、不同國(guó)家之間能源供應(yīng)和需求的不平衡，如何利用可再生清潔能源取代傳統(tǒng)能源等等。建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，也是電網(wǎng)自身發(fā)展的內(nèi)在要求和必然趨勢(shì)。

當(dāng)前全球能源變革正在向多元化、清潔化的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)電網(wǎng)比較，智能電網(wǎng)更加清潔、高效、安全、經(jīng)濟(jì)。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是連接能源供應(yīng)和消費(fèi)、實(shí)現(xiàn)能源變革的橋梁與紐帶，可降低能耗、提高能源傳輸效率，解決分布式能源接入問(wèn)題，滿足電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)要求，滿足未來(lái)多樣化的用電需求。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是未來(lái)智能能源系統(tǒng)的重要組成，也是未來(lái)智能城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)（參見(jiàn)圖1）。

上海市電力公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有重大意義（參見(jiàn)圖2）。一是上海市電力公司對(duì)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的試點(diǎn)和建設(shè)將對(duì)國(guó)網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)整體推進(jìn)工作有明確的示范和引領(lǐng)作用；二是滿足上海城市戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的需要，在上海建設(shè)綠色智慧城市過(guò)程中，電力公司作為主要能源提供商必須扮演重要角色，積極參與并占領(lǐng)示范和標(biāo)準(zhǔn)的高地；三是進(jìn)一步加強(qiáng)上海電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的需要，未來(lái)電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大與用電模式多元化發(fā)展，給電網(wǎng)安全帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，在供需兩側(cè)需要通過(guò)智能互動(dòng)等方式確保電網(wǎng)安全運(yùn)行；四是電網(wǎng)企業(yè)自身轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求，探索堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展路徑，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)從單一電力供應(yīng)商向電力綜合服務(wù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)型。

2 智能電網(wǎng)基本內(nèi)涵

國(guó)家電網(wǎng)公司結(jié)合基本國(guó)情和特高壓實(shí)踐，提出了具有中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)定義：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，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)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。我們要建設(shè)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具備五大特征：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)。未來(lái)發(fā)展目標(biāo)是：建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

“2010年堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與上海經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告”中指出：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)有利于促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā)利用，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放。據(jù)該報(bào)告測(cè)算：到2020年，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展將降低用戶電量需求約12.6億kWh，按平均每kWh消耗燃料費(fèi)用約0.2163元計(jì)算，全社會(huì)將節(jié)約燃料費(fèi)用約2.7億元；到2020年上海電網(wǎng)可節(jié)約標(biāo)煤約60萬(wàn)噸，相應(yīng)分別減少二氧化碳排放約160萬(wàn)噸，減少二氧化硫排放約1萬(wàn)噸，減少氮氧化物排放約1680噸，為社會(huì)帶來(lái)巨大的效益。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)還有利于促進(jìn)裝備制造和信息通信等行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，為占領(lǐng)世界相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)提供平臺(tái)。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)將促進(jìn)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和新服務(wù)市場(chǎng)的形成，帶動(dòng)就業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。從2010至2020年，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)平均每年將帶動(dòng)上海GDP增加100億元，提供就業(yè)崗位約8000個(gè)。

上海市電力公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的愿景是：成為中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)領(lǐng)跑者，在一些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全國(guó)領(lǐng)先的試點(diǎn)與推廣應(yīng)用。上海市電力公司將在國(guó)網(wǎng)公司統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)部署下，按照規(guī)劃試點(diǎn)、全面建設(shè)、引領(lǐng)提升三個(gè)階段逐步推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，爭(zhēng)取在2020年全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平（參見(jiàn)圖3）。

3 建設(shè)智能電網(wǎng)實(shí)踐

在國(guó)家電網(wǎng)公司的統(tǒng)一部署下，上海市電力公司穩(wěn)步推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)各項(xiàng)工作，共承擔(dān)國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程11項(xiàng)。去年4月20日，國(guó)內(nèi)首個(gè)智能電網(wǎng)展區(qū)——“上海世博園智能電網(wǎng)示范工程”在上海世博園國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)館落成，涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度環(huán)節(jié)，累計(jì)接待參觀人數(shù)達(dá)161.1萬(wàn)人次；去年7月8日，世界上輸電距離最遠(yuǎn)、輸送容量最大、技術(shù)最先進(jìn)的特高壓直流輸電工程-向家壩-上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程成功投運(yùn)，上海電網(wǎng)邁入了特高壓電網(wǎng)時(shí)代；今年7月25日，亞洲首條柔性直流輸電示范工程-上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程正式投入運(yùn)行。這些都標(biāo)志著上海在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用領(lǐng)域走在全國(guó)、乃至國(guó)際的前列。

1）向家壩－上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程

向家壩－上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程，線路全長(zhǎng)1907公里，額定輸送功率640萬(wàn)千瓦，最大輸送功率720萬(wàn)千萬(wàn)，是我國(guó)自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)和自主建設(shè)，世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的直流輸電工程，也是我國(guó)能源領(lǐng)域取得的世界級(jí)創(chuàng)新成果，代表了當(dāng)今世界高壓直流輸電技術(shù)的最高水平（參見(jiàn)圖4）。特高壓直流輸電示范工程投運(yùn)后，每年可向上海輸送320億千瓦時(shí)的清潔電能，最大輸送功率約占上海高峰負(fù)荷的三分之一，可節(jié)省原煤1500萬(wàn)噸，減排二氧化碳超過(guò)3000萬(wàn)噸。這項(xiàng)工程標(biāo)志著國(guó)家電網(wǎng)全面進(jìn)入特高壓交直流電網(wǎng)時(shí)代，為推動(dòng)電力布局從就地平衡向全國(guó)乃至更大范圍統(tǒng)籌平衡轉(zhuǎn)變，從根本上解決長(zhǎng)期存在的煤電運(yùn)緊張矛盾奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是轉(zhuǎn)變我國(guó)電力發(fā)展方式的關(guān)鍵工程。

2）故障搶修管理系統(tǒng)

故障搶修管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)TCM系統(tǒng)）研發(fā)與應(yīng)用是上海市電力公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要實(shí)踐。TCM系統(tǒng)整合了電網(wǎng)企業(yè)中的PMS，CMS，SCADA/DSCAD和其他信息系統(tǒng)，建立了一體化電網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)上的故障搶修協(xié)同工作管理機(jī)制。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位、工單自動(dòng)過(guò)濾、搶修資源合理調(diào)配、搶修方案智能化輔助決策等高級(jí)應(yīng)用,全面提升上海市電力公司故障搶修體系的綜合管理水平，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平和客戶滿意度。

TCM系統(tǒng)于2010年4月2日率先擔(dān)負(fù)起世博園及周邊地區(qū)供電保障任務(wù)，在試點(diǎn)區(qū)域中實(shí)現(xiàn)了以“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一平臺(tái)”的電網(wǎng)與客戶故障搶修管理模式，為世博園區(qū)及周邊地區(qū)的供電保障作出了突出貢獻(xiàn)。

3）用電信息采集系統(tǒng)

用電信息采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能用電、雙向互動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)的基礎(chǔ)，是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)架構(gòu)。上海市電力公司計(jì)劃在2014年前完成全市800萬(wàn)用戶智能電表更換工作。到2010年底，已經(jīng)完成126萬(wàn)戶，覆蓋面達(dá)15%。我們預(yù)計(jì)今年年底將完成241萬(wàn)戶，覆蓋面達(dá)45%。

4）電力光纖到戶

光纖復(fù)合低壓電纜是指將光纖復(fù)合在低壓電纜中，使電纜在進(jìn)行電力傳輸?shù)耐瑫r(shí)具備光纖通信的功能。將光纖隨低壓電力線敷設(shè)，實(shí)現(xiàn)到表到戶，能夠承載用電信息采集、智能用電雙向交互等業(yè)務(wù)。上海市電力公司大力推進(jìn)電力光纖到戶工作，2010年完成浦東東郊紫園別墅小區(qū)、智匯園、張江名邸花園等3個(gè)大型新建居住區(qū)電力光纖試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電力光纖方式的集中抄表、配網(wǎng)自動(dòng)化、負(fù)荷測(cè)錄、電能量采集等業(yè)務(wù)。2011年，上海市8萬(wàn)平方米以上新建住宅項(xiàng)目將全部實(shí)現(xiàn)電力光纖到戶，老小區(qū)電力光纖到戶覆蓋20萬(wàn)用戶。

5）家庭智能用電控制。

上?！霸礁缓劳ァ毙^(qū)是國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)服務(wù)試點(diǎn)小區(qū)，小區(qū)采用EPON全光纖到戶的接入方式，通過(guò)安裝智能插座，采用PLC（電力線載波）方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)部智能用電控制，并憑借“電力貓”和智能插座整合了電話、高清電視、互聯(lián)網(wǎng)、智能家電，可以自動(dòng)讀取水，電和煤氣表，記錄家庭的電力消費(fèi)習(xí)慣，并支持遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高效協(xié)同（參見(jiàn)圖5）。

6）電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施

電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。據(jù)估計(jì)，中國(guó)將在2015年擁有50萬(wàn)輛電動(dòng)車(chē)。為了滿足電動(dòng)車(chē)發(fā)展的需求，國(guó)家電網(wǎng)公司計(jì)劃建設(shè)大量電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施。上海市電力公司去年共完成7座電動(dòng)汽車(chē)充電站、360個(gè)交流充電樁的建設(shè)任務(wù)，并在世博園區(qū)國(guó)家電網(wǎng)館和漕溪能源轉(zhuǎn)換綜合展示基地分別建成一座電動(dòng)汽車(chē)示范充放電站及電動(dòng)汽車(chē)充放電集中監(jiān)控中心。今年再建設(shè)完成電動(dòng)汽車(chē)充換電站及電池配送站9座，交流充電樁1100臺(tái)，以在上海電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)市場(chǎng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，促進(jìn)電動(dòng)汽發(fā)展及并推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

7）儲(chǔ)能技術(shù)系統(tǒng)

儲(chǔ)能是構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。上海漕溪能源轉(zhuǎn)換綜合展示基地包括大容量城市電網(wǎng)儲(chǔ)能、能源轉(zhuǎn)換綜合展示廳兩個(gè)展示工程，其中展示的儲(chǔ)能電池有：100kW級(jí)鈉硫電池儲(chǔ)能、100kW磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能、100kW鎳氫電池儲(chǔ)能、10kW液流電池等。2007年1月，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司合作成功研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的容量為650Ah的鈉硫儲(chǔ)能單體電池，使我國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國(guó)家。

8）柔性直流輸電工程

柔性直流輸電技術(shù)是當(dāng)今世界電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的制高點(diǎn)，也是智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。2011年7月25日，亞洲的第一個(gè)柔性直流輸電示范工程--上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電工程投入商業(yè)運(yùn)行。它是中國(guó)第一個(gè)世界級(jí)的靈活的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直流輸電線路。

上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性輸電工程聯(lián)結(jié)南風(fēng)和書(shū)柔換流站，工程容量為20兆伏安。到目前為止，南匯風(fēng)電并網(wǎng)性能優(yōu)越，運(yùn)行狀況良好。今年6月，國(guó)家電網(wǎng)公司在該線路開(kāi)展了世界首次柔性直流輸電系統(tǒng)的交流側(cè)短路故障試驗(yàn)，在三相短路電壓跌落90%、兩相短路電壓跌落50%的情況下，風(fēng)電場(chǎng)母線電壓維持穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工程可有效提升風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力達(dá)50%以上

4 發(fā)展計(jì)劃

未來(lái)，上海堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)應(yīng)具備堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，具有各類(lèi)電源接入、送出的適應(yīng)能力，適應(yīng)特大型城市用電特點(diǎn)的保障、協(xié)調(diào)能力和用戶多樣化服務(wù)能力，以實(shí)現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、清潔、高效、互動(dòng)的電力供應(yīng)，滿足上海經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展要求。

按照上海電網(wǎng)“十二五”智能化規(guī)劃的總體目標(biāo)和重點(diǎn)工程，上海電網(wǎng)“十二五”期間智能化投資約126.10億元。其中，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六個(gè)環(huán)節(jié)以及通信信息平臺(tái)的各自投資分別約為2.1億元、1.94億元、10.99億元、25.54億元、48.77億元、6.64億元和30.13億元，各占總投資的比例分別約為1.67%、1.54%、8.72%、20.25%、38.67%、5.27%和23.81%，其中用電環(huán)節(jié)投資比例最大，約為38.67%。

“十二五”期間，上海電網(wǎng)將重點(diǎn)打造虹橋商務(wù)區(qū)、奉賢南橋新城、楊浦江灣新城和崇明陳家鎮(zhèn)等區(qū)域智能電網(wǎng)，以點(diǎn)帶面推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，讓電網(wǎng)更安全、運(yùn)行更高效、能源更清潔、環(huán)境更友好，生活更多彩。