天津日报《智能电网:从科幻到现实》——探秘中新天津生态城智能电网综合示范工程

发布日期: 2011-10-27

    

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  外部电源切断时,建筑自有的微电网自动转入内部备用发电状态;身在异地,打个电话就可以遥控一切家电;受到破坏干扰时,供电设备能够自己查找问题点并自动修复……

  核心提示

  中新天津生态城智能电网综合示范工程已经成功投运月余。智能电网是什么?有哪些特点?能实现什么功能?如何智能?带着这些问题,记者再次走进这一国际上覆盖区域最广、功能最齐全的智能电网项目,感受智能电网的魅力,体验这被誉为聪明电网七十二变神通。

  下班途中  一个电话开空调

  从技术发展和应用的角度看,世界各国、各领域的专家、学者普遍认为,智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

  而对于用户而言,这一大堆听上去晦涩难懂的技术手段,在中新天津生态城就变为摸得着、看得见、能操控的实际应用。

  生态城将嘉铭小区作为智能小区试点。智能小区什么样?在嘉铭小区的智能小区样板间,解说员为记者展现了智能用电的神奇之处。

  在这间智能样板间的客厅中任何角落,只要一个PAD(手持平板电脑)在手,就能遥控屋内所有智能空调、智能加湿器、智能空气净化器、电动窗帘、智能电视等全部智能家电的运行状态。这个PAD就是智能交互终端,智能家居的一切控制都通过它来实现。比如在可视化的操作界面中,用手指划到电视选项,点击图标,就可以选择开或关,选择空调选项,可以定时开空调,还能设定空调的温度。

  不是只有智能家电能够通过PAD控制,普通家电只要配上智能插座就能加入可遥控的队伍。不仅如此,通过智能插座采集电器的实时用电情况,用户还能够在PAD安装的能效管理平台上查询用电数据,进行电器耗电分析,通过能效管理量身制定合理的用电策略,实现波峰波谷措施用电等合理用电状态。

  在样板间里,记者发现,不仅可以通过PAD来实现以上功能,根据使用习惯的不同,用户能够通过电视和互联网等终端完成以上操作。更有趣的是,还可以通过打电话来远程遥控家电状态。

  工作人员介绍,如果用户一个小时以后到家,想提前开启家中空调并设定温度,这时,不管身处何方,只需要打一个电话即可将家中空调打开。

  国家电网滨海供电分公司生态城营业所主任陈立东告诉记者,目前,中新天津生态城4平方公里起步区已经逐步开始智能电网的应用,我们将国家电网公司自行研制并获得国际专利的光纤复合低压电缆(OPLC)技术,在嘉铭小区一期建设的418户居民家庭中全部实现了电力光纤到户,并结合在生态城智能营业厅建设的能效管理平台实现了智能家居控制、智能用电、用电信息采集、安防报警、三网融合等功能。

  随着中新天津生态城的逐步开发建设,起步区30000户住宅将全部实施电力光纤入户。未来,智能电网将覆盖全部31平方公里,成为目前国际上最大区域、最综合的一个智能电网示范区。

  存储光电  家庭节支新方法

  位于生态城和畅路的智能营业厅是智能楼宇的试点。在该营业厅楼顶,有6台合计6kW的风机、5组合计30kW的光伏电池阵列,智能营业厅四层还建有15kW×4h的储能装置。

  工作人员告诉记者,这就是智能电网的微电网系统。有了这些发电装置,智能营业厅不仅可以与外部电网连接运行,也可以实现独立运行。

  微电网将清洁能源作为主要电源,当外部电网断开时,智能电网将自动启用微电网系统。当主网停电时,并网开关、光伏风电开关由合变分,转为停运状态,随即储能装置进入放电状态,对负荷进行供电,然后光伏风电开关由分变合,转为运行状态,实现对外发电,微电网完全可以在外部电网停电时从并网运行转为孤网运行。

  据介绍,生态城智能营业厅自带的光伏风电发电系统,能够实现营业厅内15kW的照明,并保证两个汽车充电桩4小时内全部负荷的自给自足。

  未来,微电网将在中新天津生态城广泛应用。在中新天津生态城中,记者看到,很多正在建设的小区楼宇,向阳面的各层阳台外立面看上去是外观时尚的棕色横条型板材,经过专家介绍才知道,那些所谓的时尚板材实际上是太阳能光伏板,能够利用光电效应直接将太阳的光能转化为电能,输出直流电存入蓄电池中。

  微电网能量管理系统,实现了分布式电源优化控制、能量经济调度、可再生能源出力预测、无功优化和电压控制、需求侧响应、并网和孤岛转换等应用功能。不仅能够实现不同电源之间的转换,还可以通过智能终端为用户提供风光储、周分类电量、分类累计电量以及累计碳减排效益等统计数据。利用各种清洁能源发电方式存储的电量,智能小区用户就可以很好地通过智能用电管理系统对家庭用电进行合理规划,从而实现节约用能,有效降低用能费用支出。

  如在未来实行阶梯电价时,用户可以在用电低谷期的低电价时进行储电,在用电高峰高电价时段则可使用储存的电能。不仅有效利用了清洁能源,平滑能源供应,还可以降低家庭用电消费。

  此外,目前中新天津生态城在污水处理厂、中央大道等处都建设了光伏发电装置,利用光电效应将太阳能转化为电能,供日常使用。

  记者在智能营业厅四楼体验了未来家庭微电网的基本运行模式。在多点触控屏上,家庭微电网系统包括风能、太阳能等新能源发电模式,在模拟主网发生故障的情况下,系统会自动切换到微电网的孤岛模式,利用小型风机、太阳能板以及储能装置为用户提供自给自足的用电服务。

  揭秘

  故障排查从3小时缩至1分钟

  国家电网天津公司负责人介绍,智能电网是具备自愈功能的坚强电网。自愈就是智能电网的免疫系统,是智能电网最重要的特征,遇到多重故障、外力破坏和各种灾害发生时,智能电网能够快速防御,增强电网供电的安全可靠性。

  在中新生态城智能营业厅三层办公区,记者看到了智能电网调度系统。这里显示了目前接入电网的生态城所有用户的电网状态。

  陈立东介绍,自愈是智能配电网不同于传统电网的一个重要特征,智能电网的自愈能力体现了供电可靠性。他用动画演示了电网自愈的全过程,当电网发生故障时,电路开关会跳闸,故障区域和非故障区域同时停电。这时,随机配电自动化主站就会根据采集信息迅速确定故障区域,自动隔离故障区域,并尽快将故障区域用电接入其他备用电源,恢复供电。

  陈立东告诉记者,电网故障从发生到恢复过程中最耗时间的环节就是排查故障,以前故障排查要靠维修人员逐段巡线,而现在通过智能配电,故障排查从原来的23小时缩短到1分钟之内,大大减少了停电的时间,在实施配电自动化的区域内配电网的供电可靠性能够达到99.999%

  生态城智能电网通过智能变电站、配电自动化、设备状态检查、电能质量监控等多项内容的建设,为生态城提供了坚实的电能保障。生态城智能电网能够实现电压合格率达到100%10kV故障平均隔离时间为3分钟,故障平均定位时间小于3分钟,供电可靠性已达到国际先进水平。

  再生能源发电

  年减排23万吨

  在生态城,透明开放的智能电网应用配电自动化、智能调度等技术,解决了风能、太阳能等清洁能源发电装机容量小、能量密度低、发电不稳定等问题,形成了接纳清洁能源的高速公路,满足清洁能源发电自动控制、大规模输送、分布式接入等安全并网控制要求。促进了清洁能源的开发利用,从而降低了能源消耗和二氧化碳等污染物的排放,对推进二氧化碳减排具有重大意义。

  根据中新天津生态城总体规划要求,区域内可再生能源利用比例将不低于20%,可再生能源种类包含风力发电、太阳能发电及生物质能发电3种,其总装机容量将达到175兆瓦,预计年发电量为3.9亿度左右,可以满足约13万普通家庭的用电需求。

  目前,生态城中风力发电、太阳能发电两种绿色能源已经投入运行,分别为蓟运河口4.5兆瓦风电、污水处理厂1.1兆瓦光伏两个项目,预计这两座电厂年发电900万度,可以满足3000多户普通家庭的绿色用电需求。

  滨海供电分公司生态城营业所主任陈立东告诉记者,实现可再生能源发电的接入,将大大减少排放,他给出了一组数据。从总量上看,生态城电能年碳排放量将约为160万吨,采用再生能源发电,比用传统火力发电每年将减少碳排放量23万吨。预计生态城中可再生能源发电年节省标准煤将超过11.8万吨,伴随电动汽车的使用,每年减少的污染物排放量为:一氧化碳9200kg、碳氢化合物800kg、氮氧化物6000kg。目前,通过提供电动汽车充换电服务,相比使用传统燃油汽车已累计产生碳减排量562吨。

  据介绍,未来将在生态城内部署更多可再生能源,共同为生态城提供源源不断的绿色能源。智能电网在生态城推广应用后,预计生态城单位电能碳排放量将降低至478/千瓦时,比传统电网降低约20%,碳减排效应明显。

  此外,智能电网对分布式可再生能源的良好接入性也提高了发电侧的运行效率,预计生态城风力、太阳能年均发电利用小时数分别为2200h1500h。可再生能源在能源消费中所占的比例将不断提高,2020年之前将达到20%,这也为能源结构调整战略提供有力支撑。

  智能电网的建设,也促进了电动汽车的开发利用。根据生态城绿色交通规划,至2015年生态城内电动汽车(含混合动力车)数量将达510辆。为支撑生态城电动汽车运行,规划建设3座大型充电站、3座中型充电站和150个充电桩。

  目前,生态城起步区建设了3处电动汽车充/换电设施,分别是永定洲充电站、营业厅充电点和嘉铭小区充电点。仅永定洲充电站满负荷运行,每年的充电电量将超过100万千瓦时,减少的二氧化碳排放量约为937吨。(苏晓梅 徐智

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