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电力,一直以来是我们生活的基石,而如今,随着科技的高速发展,电网正在迎来一场深度的技术革命。这场革命将改变我们对于电力的理解和使用,从而进一步改变我们的生活。

新型电力系统是我国能源结构转型的必然产物

践行“四个革命,一个合作”我国正处于能源革命进行时

中国能源需求的压力巨大,能源供给的制约较多,能源技术水平总体落后,能 源生产和消费对生态环境损害严重。与此同时,伴随着世界能源转型的大趋势, 中国作为能源大国和负责任大国,也肩负着推动技术创新、促进地区能源转型、 实现可持续发展的重任。

能源生产方面,能源供给结构由化石能源占主导转向由风、光、生物质等非化 石能源为主导,是能源生产革命的大方向。当前,我国风、光等清洁能源集中 式和分布式开发并举,能源清洁化率 2018 年已经达到 14.3%,未来仍将保持快速增长。当能源清洁化率达到 50%时,非化石能源就已成为一次能源供应主体,是我国能源生产革命实现突破的重要标志,我国可再生能源时代将正式到来。

能源消费方面,能源需求结构由能源“直接运用”转向以电为中心的能源“转化运用”,是能源消费革命的重要体现。电能生产的高效性、传输的便捷性、终端的多样性、使用的清洁性等诸多优势,随着电力技术正与信息技术深度融合,能 源消费进一步朝向以电为中心。我国电能占终端能源消费比重(终端电气化) 2018 年已达到 25.5%。终端电气化率超过 50%将是我国能源消费革命取得突 破的重要标志。

能源技术和数字化技术的发展为用能方式转型提供基础条件,多能互补、综合利用,电力电子、先进输电等技术在电力系统日益广泛应用,以大数据、云计算、物联网、人工智能、区块链为代表的数字技术与电网技术加速融合,为电网跨越升级提供了强大动力。

从加强国际合作看,能源是经济社会发展的命脉,能否在新一轮能源革命中占据制高点,将影响我国在未来全球竞争格局中的地位。

电改大背景下 新型电力系统应运而生

2015 年 3 月,国务院颁发电改“9 号文”,提出“三放开、一独立、一加强”的改革路径。“三放开”是指在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上,按照管住中间、放开两头的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,有序向社会资本放开配售电业务,有序放开公益性和调节性以外的发用电计划。“一独立”是指推进交易机构相对独立,规范运行。

而售电侧放开对电网公司的短期冲击最大,彻底改变电网公司统购统销的垄断局面,使得电力用户拥有向不同的市场主体购电的选择权,电力生产企业可以选择向不同的用户卖电,电力买卖双方自行决定电量、电价。

一方面电网需要打造电力系统运行全透明的状态,来保证安全稳定可靠运行, 为市场交易提供基础信息和数据,另一方面,电网需要通过数字化转型来探索新的收益机制。

2021 年 3 月 15 日,习近平总书记在中央财经委员会第九 次会议上对能源电力发展作出了系统阐述,首次提出构建新型 电力系统,党的二十大报告强调加快规划建设新型能源体系, 为新时代能源电力发展提供了根本遵循。

新型电力系统中,新能源通过提升可靠支撑能力逐步向系统主体电源转变。煤电仍是电力安全保障的“压舱石”,承担基础保障的“重担”。多时间尺度储能协同运行,支撑电力系统实现动态平衡。“大电源、大电网”与“分布式”兼容并举、多种电网形态并存, 共同支撑系统安全稳定和高效运行。适应高比例新能源的电力市场与碳市场、能源市场高度耦合共同促进能源电力体系的高效运转。

柔性灵活是构建新型电力系统的重要支撑。新型电力系统中,不同类型机组的灵活发电技术、不同时间尺度与规模的灵活 储能技术、柔性交直流等新型输电技术广泛应用,骨干网架柔性灵活程度更高,支撑高比例新能源接入系统和外送消纳。

同时,随着分布式电源、多元负荷和储能的广泛应用,大量用户侧主体兼具发电和用电双重属性,终端负荷特性由传统的刚性、纯消费型,向柔性、生产与消费兼具型转变,源网荷储灵活互动和需求侧响应能力不断提升,支撑新型电力系统安全稳定运 行。

用户侧电力物联网部分技术介绍

源网荷储灵活互动和需求侧响应能力建设,在感知层需要铺设大量的传感设备(如智能电表、温度传感等),还需要其他终端产品用于实现数据采集、边缘计算和通信服务的功能。

这些终端产品分别用于最后一公里通信网、客户侧数据采集、线路侧数据采集、台区边缘服务、变电站数据采集、末端移动服务等。

1、 非介入式负荷辨识技术

2、随器计量技术

随器计量技术是一种面向居民用电设备应用的新型感知技术,具有电参量量测、环境参量感知和控制策略输出等功能。一般采用嵌入家用电器内部和随气计量 智能插座两种技术实现方案。该技术与非介入式符合便是技术相辅相乘,一般通过定制用电设备和随器计量智能插座实现。定制用电设备是指设备自带计量模块,国内家电巨头都在做相应产品的规划和开发;而随器计量智能插座是在 插座上加入计量功能。通过数据共享实现模型修正,共同实现对用户符合的精确感知,满足家用电器级的深入感知和精准控制需求,为用电设备的精准运行监测、智能控制和源网荷协同运行提供了技术方案。

3、传感芯片技术应用

三相智能电能表用磁传感芯片能够实时监测环境磁场干扰、记录、上报磁场窃电事件。单相电能表用微控制器芯片完成研发,已经取得市场认可。

4、基于 HPLC 的用采高级应用技术

5、基于 HPLC 的双模通信技术

基于 HPLC 的双模通信技术可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景以 及双模融合通信场景,并可在低压配电网最后“一公里”接入场景,实现智能家居、 智慧城市、电动车充电桩远程监控计费、分布式可再生能源接入及监控、楼宇 控制系统、工业配电及远程监控,利用 HPLC 与无线互补特性,提高接入网通信 的覆盖率,提高智能电网新业务支撑能力。

6、电表智能化监测技术

电能表在长时间运行中,可能因为窃电、故障、老化或失效造成幅值和相位误差 变化,或者由于长时间过电流运行造成电能表端子座温度过高而烧毁的情况。新一代智能电能表设计方案中增加了误差自监测功能和端子座测温功能:通过误差自监测功能可及时发现计量异常情况并上报,形成监测时间记录与冻结;端子座测温功能通过对电能表端子座进行测温,实时感知异常现象,对现场情况进行准确报警、拉闸保护、事件记录、主动上报。

7、综合能源测量感知技术

综合能源测量感知技术充分利用用电信息采集系统、设备、通信资源,构建开 放、共享的数据平台。设备感知层涵盖各种类型的能源计量表计、环境监测设 备、测量感知传感器;网络通信层可支持采用 HPLC、RF、蓝牙、Zigbee、 WiFi、 M-BUS、RS-485 等各种通信技术,并构建支持面向对象通信协议,以及各类能源计量表计、测量感知设备的互联互通协议栈,实现设备的即插即用。

平台应用层可基于公有云和私有云进行构建,打破内外网边界,实现与政府、企业、 用户数据的安全交互。

8、电动车有序充电技术

充电桩作为连接电动汽车、用户和电网的数据端口,是电动汽车数据、用户数据、能源数据交互的关键枢纽,具有典型的物联网终端特征,是电力物联网在用户侧的重要入口。

电动汽车有序充电是指用户通过 APP 提出充放电业务申请,主站按照指定的充 电计划,在指定时间点给充电桩下达指令,实现对电动汽车充电启停控制和实时功率限值调节。

9、电力互感器在线监测技术

互感器又称为仪用变压器,是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变 成低电压、大电流变成小电流,用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A 或 1A,均指额定值),以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统,以保证人身和设备的安全。

电力互感器在线监测装置根据电力互感器运行误差评价方法及模型,规范电力互感器的型式评价、现场检定及运行管理模式,提高电力互感器的检验、运维、管理水平,直接服务电能贸易结算,开展精细化线损分析。

附件:《新型电力系统发展蓝皮书》

END

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