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三型两网,须求经过配电物联网的建设支撑布满式电源即插即用

首个“互联网+”智慧能源示范项目通过验收

泛在电力物联网将带动
电力系统形成巨大产业链——访山东理工大学智能电网研究院院长徐丙垠

国网泛在电力物联网27项重点建设内容梳理

2019年5月5日

2019年4月10日

2019年4月28日

南方电网广东珠海“互联网+”智慧能源示范项目日前正式通过国家能源局验收,成为国家能源局首批55个“互联网+”智慧能源示范项目中首个通过验收的项目。该示范项目成功投运,是迄今为止世界上容量最大、电压等级最多、采用诸多原始自主创新关键技术的多端柔性直流配电网工程,填补了国内外空白。

山东理工大学智能电网研究院院长、博士生导师徐丙垠长期致力于配电网继电保护与自动化、智能配电网研究。近日,徐丙垠在接受本报记者采访时表示,目前配电自动化系统存在的“痛点”,可以通过建设配电物联网来解决,建设泛在电力物联网将带动电力系统形成巨大产业链。
记者:国家电网有限公司年初提出了“三型两网、世界一流”的战略目标。您长期研究配电自动化,请谈谈泛在电力物联网与配电自动化系统之间的关系。
徐丙垠:建设泛在电力物联网,其中覆盖配电网的部分应是重点,称为配电物联网。一方面,目前我国的配电网仍然比较薄弱,制约了供电安全性与可靠性进一步提升,需要通过建设一流配电网以及与之相适应的配电物联网来补齐短板。另一方面,分布式电源、储能装置与电动车的接入都在配电网侧,用户与电网的互动主要在配电网中进行,需要通过配电物联网的建设支持分布式电源即插即用,实现源储荷网之间的实时友好互动。
常规的配电自动化系统主要针对中压配电网的监控与故障处理,很少覆盖低压配电网,几乎不涉及负荷侧,难以实现分布式电源管理、虚拟发电厂、需求响应等高级应用功能,也不能为其他系统提供配电网的全景数据。而且,目前的配电自动化系统是一个主从式集中控制系统,没有解决好终端之间的对等通信与数据安全交换问题,不能很好地支持分布式自治控制功能。由于缺少统一的数据模型,硬件与软件设计开放性差,配电终端与应用软件的即插即用无法实现。
配电物联网是配电自动化系统的扩展、升级与提高,具备良好的安全性与开放性,能够更好地支持面向智能配电网与主动配电网的各种应用,是配电自动化系统发展的新阶段。目前配电自动化系统存在的“痛点”,可以通过建设配电物联网来解决。
记者:您认为泛在电力物联网建设需要哪些核心技术?
徐丙垠:泛在电力物联网实现所有电力设备、运行管理人员和用户的互联互通,其中的终端与信息处理系统要做到即插即用;软件设计应打破过去一个厂家包办的封闭式做法,将应用软件通过开放式应用程序接口访问底层数据,使其像智能手机一样,支持第三方APP接入。
目前的通信协议(如IEC101/104)只是解决了数据传输的标准化问题,并没有对“数据是什么”做出统一定义。APP在访问数据时,只有通过查看数据源装置设计者提供的信息点表文件,才能了解数据的来源与含义。而信息点表是由各个厂家自行定义的,因此,系统的安装调试工作量非常大,并且制约了第三方APP的开发与应用,限制了新技术的发展。解决问题的途径,是采用全球统一的数据模型。可以说,没有统一的数据模型,就不可能有真正意义的泛在电力物联网。
现在发布的国际电工标准数据模型,主要覆盖了变电站自动化、配电自动化与分布式电源等部分的应用,还有相当一部分应用没有标准模型。在建设泛在电力物联网过程中,一方面要遵循国际电工标准模型,避免另起炉灶,做重复性的工作;另一方面也要积极参加国际电工标准的制定工作,既满足电力物联网建设的需要,同时也推动我国研究成果成为国际标准。
在网络安全方面也需要核心技术。现有的电力自动化信息系统是一个相对封闭的系统,一般局限在专用网内,而泛在电力物联网是一个开放的系统,要满足公用网中终端与用户的访问需求,对网络安全提出了更高的要求。此外,泛在电力物联网中的终端具备边缘计算功能,能够实现分布式自治控制,例如馈线终端不依赖于主站实现故障隔离与供电恢复控制,分布式电源终端能够接收上游开关动作的信息,在配电线路出现孤岛运行状态时将分布式电源切除,这就要求终端之间能够进行实时对等通信。目前,终端与主站通信的加密措施耗费大量的软件与硬件资源,不适用于终端之间通信的安全防护,需要研究针对分布式控制的安全加密技术。
另外两项核心技术是大数据与人工智能技术的应用。泛在电力物联网全面感知电力系统运行与业务状态,运用大数据与
AI技术分析所获取的海量感知数据,实现电力系统优化运行、电力设备故障预警与用户行为分析、市场风险控制等高级应用,对提高电力系统的运行安全可靠性与运行效率、改善用户服务质量具有十分重要的意义。
记者:您认为泛在电力物联网将会带动哪些产业的发展?
徐丙垠:泛在电力物联网会直接带动传感器、电力二次设备以及信息通信产业的发展。更重要的是,泛在电力物联网提供一个安全开放的数据交换、运行控制与管理平台,将电力设备、电力运行人员与用户随时随地连接起来,将推动分布式发电、储能、电动车、智能家电、数据分析服务、系统运维服务、电力系统调峰辅助服务、电力交易服务、高效综合能源利用等新设备、新业务、新商业模式的发展,会围绕电力系统形成一个巨大的产业链。
泛在电力物联网建设为配电自动化业务的升级与发展提供了巨大的机遇。
在配电自动化和信息化建设方面,国网山东电力一直处于领先地位,为泛在电力物联网建设奠定了雄厚的基础。我们将进一步推动与国家电网公司各单位的合作,开展基于物联网技术架构的新型配电终端研究,实现配网运行状态更全面的监测分析,配网故障异常的更精准定位诊断,为电力客户提供更良好的服务交互。

如果说3月初引爆市场的泛在电力物联网只是刚刚浮出水面的概念,那么现在,这个概念即将真正“落地”,相关建设的序幕也已正式拉开。

“如果把多端交直流混合柔性配网互联工程比喻成一个大水池,各端就像是水管,既可以把水注入水池,也可以把水从水池里抽出。”南方电网广东电网基建部副主任黄滔告诉经济日报记者,多端交直流混合柔性配网互联工程首先要保持电压基本不变,同时要保证进出潮流正常受控。“就像池水既要控制水位,又要控制水流方向,技术难度很大。”

据上证报记者多方求证,国家电网有限公司的泛在电力物联网2019年建设方案最近已下发至省网公司,2019年将开展57项任务中的27项重点任务。更需关注的是,国网公司董事长寇伟近日在相关会议上表示,要将金融业务深度嵌入泛在电力物联网建设,有力服务“三型两网”(“三型”即枢纽型、平台型、共享型;“两网”即坚强智能电网和泛在电力物联网)世界一流能源互联网企业建设。

该示范项目启动的多端交直流混合柔性配网互联工程,通过采用世界最大容量±10千伏等级中压柔直换流阀、首创应用三端口直流断路器、世界最大容量±10千伏三端口直流变压器,既能调节潮流,又能调节电压,实现了对电网内各个节点的电压水平实时调控。

深度能源观察获悉,27项重点建设内容包括:

为积极探索能源互联网建设新方向,南方电网广东电网公司于2017年初着手在珠海唐家湾筹建“支持能源消费革命的城市——园区双级‘互联网+’智慧能源示范项目”。项目首次明确了能源互联网建设思路和路径,围绕珠海全市及“唐家”“横琴”两个园区,提出了按物理层、信息层、应用层3个层面建设模式,按“唐家柔直配网工程、横琴高可靠性配电网工程、智慧能源大数据云平台项目、智慧能源运营管理项目”4个子项目实施管理。

1、营配贯通优化提

在珠海唐家湾,项目建成了世界首例±10千伏、±375V、±110V多电压等级多端交直流混合配电网,研发了多项柔直配网关键技术与设备、交直流混合电网协调控制运行策略,在清华科技园构建了光储充一体化的直流微网。在珠海横琴,项目基于20千伏“双链环”的网架设计、一体化多层次配网保护及自愈控制技术,规划建设了高可靠性20千伏配电网。

2、营销2.0建设

“珠海唐家湾多端交直流混合柔性配网互联工程实现了供电区域互联互济,可促进分布式可再生能源的友好接入,提升电网资源使用效率和电能质量。”黄滔说。

3、多维精益管理体系变革

广东珠海供电局计划部陈勇介绍,“支持能源消费革命的城市——园区双级‘互联网+’智慧能源示范项目”的解决方案是通过物理层进行网络智能升级,通过信息层实现各类能源信息的融合,最终在应用层实施智慧用能服务,提升能源消费体验,提高社会整体用能效率。

4、网上电网应用构建

专家表示,项目的建成与深化应用,将持续推进我国配网智能化,提升能源信息化水平,促进能源互联网生态的形成和发展;在构建柔直配网技术体系、节约土地资源和能源投入、提升综合能源数据服务能力及构建综合能源服务新体系等方面具有良好社会效益,将更有效支持粤港澳大湾区能源互联网创新发展。来源:经济日报

5、实物ID推广

6、基建全过程综合数字化管理平台建设

7、现代供应链体系构建

8、配电物联网建设

9、新一代调度自动化系统建设

10、新一代电力交易平台建设

11、源网荷储能多元协调的泛在调度控制

12、智慧能源中和服务平台建设

13、源网荷储协同服务

14、新能源云建设

15、能源互联网生态圈建设

16、多站融合发展

17、数据增值变现

18、基础资源运营

19、虚拟电厂运营

20、线上金融产业链

21、电工装备智能物联与工业云网

22、数据中台建设

23、智慧物联体系建设

24、“国网云”深化建设应用

25、“国网芯”和智能终端研发应用

26、技术标准体系构建

27、全场景安全防护体系构建

根据国网公司给出的定义,泛在电力物联网能将电力用户及其设备,电网企业及其设备,发电企业及其设备,供应商及其设备,以及人和物连接起来,产生共享数据,为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务。以电网为枢纽,发挥平台和共享作用,为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇,提供价值服务。

兴业证券电新行业报告分析认为,国电南瑞或涉及27项中的22项,国网信产集团或涉及其中20项,国网电商、许继电气、平高电气以及国网节能公司也均涉及相关项目。这份建设方案在多处超出外界的预期,首先是表明了2019年泛在电力物联网将全面推进,将在3年内集中攻坚,务求必成。整体投资规模框算与此前预测的300亿元至600亿元年化目标一致。此外,国网公司层面将专设领导层、工作层和执行层,将国网体系内各职能部门和产业单位打通和资源整合,共同推进泛在电力物理网的建设。来源:深度能源观察

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