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董旭柱:构建基于互联网的全观全控透明配电网模式

   2017-11-23 中国节能网1030
核心提示:2017年中国电机工程学会年会能源互联网专题研讨会于11月23日在广西南宁国际会展中心召开。来自电网公司、发电企业、科研机构、高等院校、设备

2017年中国电机工程学会年会能源互联网专题研讨会于11月23日在广西南宁国际会展中心召开。来自电网公司、发电企业、科研机构、高等院校、设备企业、学会组织、新闻媒体等相关单位的参会代表将齐聚一堂,围绕能源互联网的战略政策、发展模式、落地示范、关键技术、装备设备等展开交流探讨。

南网科研院副总工程师、“千人计划”专家董旭柱博士出席会议,并作了题为《能源互联在智能配电网的实践和思考》的主旨报告。

以下为发言内容:

董旭柱:大家好,我先回答一下刚才刘总布置的作业,那个项目是在东莞。我今天汇报的题目是能源互联和智能配电网的实践和思考,我今天想介绍一下南方电网公司在智能配电网和能源互联网最新的思路,以及我们开展的工作,再讨论一下我们前几年工作得到的一些经验和思考。

南网这几年有好几起智能配电网的研究报告,我把其中的内容摘出去,我们发展能源互联网的目标是践行创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,建设安全、可靠、绿色、高效的智能电网,配电是构建强简有序、灵活可靠的配电网架构,推广应用配电自动化,柔性化等先进技术,全面提升配电网的水平,实现配电网可观可控,满足智慧用能需求,提高电网供电、电能质量和服务水平,这是我们的主要目标。

在配电网这块,我们在“十三五”安排6项任务,对于城镇配电网要求可靠灵活高效,差异化提高网络架构的灵活性,构建结构合理、技术先进、安全可靠和智能高效的农村电网,以及加快加强配电自动化的建设。柔性化建设,开展自动配电网、交直流混合配电网建设示范,提升配电网周星化水平,还有配电网装备水平的提升,因地制宜推进配电网在不同应用场景中的使用。解决边远地区供电问题,在城市工业园区并网用好电的微电网的示范,满足城市保底电网的需求。

在能源互联网这块,我们安排了两个主要任务,一个是促进多能互补、高效协同,以智能电网为基础,促进能源与信息通信基础设施深度融合,实现电、冷、热、气、氢多种能源灵活转化,互补运行。二是构建开放共享的能源互联生态体系,实现多领域能源大数据的集成融合,我们所想象的智能电网属于基础,在智慧能源、能源互联网主要解决商业模式的内容。

这是所构建的能源互联网的架构,包括物理层的架构、信息层和价值实现层,以及能源交易市场、综合能源服务,因为南网公司也在着力于转变向综合服务商的角色,所以能源互联网也是其中一个机遇。

下面我来介绍一下我们最近六七年来所开展的能源互联网一些实践工作,我分成了三个部分,互联网+智慧能源,这是国家能源局在南网的落地,还有配电网的一些、微电网的一些工作。公司2016年发布了关于推进互联网+智慧能源发展的实施意见,建成安全可靠、优质高效、节能环保、互动友好的智慧型电网,提高能源的利用效率和安全稳定运行水平,我们从四个方面开展相关的示范。

同时也制定了三个阶段,第一个阶段从去年到明年,重点开展相关的示范,包括管理、技术、服务和商业模式的创新,2019—2020开展示范的相关评估,在2021—2025年进行推广相关的应用。

我介绍四个示范的内容,有的内容也和刘主任介绍的所契合,广州特大城市能源互联网综合示范,目标是将广州市打造成为高效绿色、创新共享的能源互联网智慧城市,结合城市共享服务平台、工业园区、升级改造的旧区、城镇新区,对业态多样性开展因地制宜的示范,打造两级的能源互联网,上下兼容区域能源互联网建设,形成友好的虚拟电场参与城市层面整体管控运营,以及在电动机车绿色低碳持续发展,在商业模式共筑互联网生态,形成业态创新和多方共赢。

这是我们在广州的示范几个点,一个是刚才刘总所介绍的从化,中新知识城、铁塔公司,这是城市级的数据平台,为各个示范平台做支撑,在通讯物理方面有一系列物理层的建设和安排,具体的内容不介绍了,我重点介绍一下按照我们所开展的商业模式探索,基于互联网的价值发现,包括大数据的节能服务,以中新知识城为试点,二是P2P设备交易服务,如何充分发挥他们的作用,这是我们所利用平台开展的工作,依托这个平台提供相关的数据咨询服务。

电动汽车的业态,包括智能充电引导、充电服务的延伸,以及私人充电桩共享模式的探索。基于灵活资源的业态模式,包括了闲散储能网络化管理和辅助服务,通过网络化管理提升利用,园区虚拟电场和用户服务,以从化工业园区为落地,因为园区的综合能源利用、区域自治、综合控制架构把这个园区与我们的配电网开展互动,包括了智能家居以及楼宇需求响应,更大发挥灵活资源的作用。基于综合能源的业态模式,包括以南沙智慧岛为试点,这是四个商业模式的探索。

第二个示范工程是在珠海,依托于两个点,一个是珠海的横琴自贸区,一个是唐家湾科技园区,也是按照物理层、信息层、应用层开展相应的示范,物理层重点关注相关配电网的建设,以及各种接入的基础设施的配套,信息层构建信息流通,充分信息集成数据化,在应用层开展相关的市场模式的探索,这是我们广东电网和清华大学合作的项目。在物理层,正如刚才所说的,网价架构、直流配电网、采集、平台建设等等,也是我们在横琴构建的20KV高可靠性智能配电网的建设,还有唐家湾构建的10KV直流配电网的示范,以及信息平台的建设,包括四表合一,还有智能测量,以及4G网络的传输和大数据平台的研发。

在应用层,我们主要构建三种综合示范,一种是多能综合运营示范,目的是两个,一个是生产侧多能协同优化,一个是消费侧的优化,这是两个主要的目的。

第二个示范是用户的增值服务,包括定制化、个性化的用能服务、信息增值、能效管理、智慧用能,主要为用户的体验感和获得感增加更多的元素。

第三个是智慧能源的运营管理,构建一个能源的交易平台,从市场的角度使得各种利益相关方能够在平台上进行相关的能量交易,我们想构建这么三个示范。运营管理方式包括电网公司、综合能源服务公司,以及售电公司、用户,我们构建的三层架构的平台上进行管理,希望由电网公司主导。从商业模式上看,基于智慧能源的运营管理平台,综合能源公司、新能源服务公司、输电公司、用户可以充分开展零售交易、需求响应以及咨询服务,这是商业模式的探索。

第三个大的城市电网的能源互联网示范是在深圳,也是在物理和数据层比较类似,开展五项商业模式的探索,包括大数据服务、灵活资源的集成、供给服务、充电服务和能效管理,这是我们在广东地区排列的能源示范。

能源互联网除了在城市的应用,因为我们在广东地区市场发育比较好,整个电网发展也是一项重要工作,在这个情况下我们所做的探索是先进性,同时能源互联网在边远地区如何开展工作,这是我们所做的另外一个探索。在云南的独龙江,在云南西部的独立电网,拉一条线路拉到独龙江非常昂贵,所以我们搞了一个微电网,在此基础之上开展相关的能源互联网的城镇化探索。独龙江是20KV的乡镇独立电网,小水电机组小电网,有两条线,一条30多公里长,面临的问题是稳压稳频能力差,电站出力不可调等,目标是希望能够建成一个坚强可靠、灵活互动的配应电能源系统,包括多元复合的柔性控制,以及消费行为的分析。

我们在这两个变电站构筑储能系统200KW和3小时,解决枯水期的问题,从物理设施上是一个微能网,从管理平台上除了配电自动化的建设,用能系统尝试在这种地区搞智慧能源的服务,具体的运营管理方式包括了运维服务、储能作用、充电设施,以及智慧用能这块考虑灵活资源,提高利用率,这是它的一些探索。

这样一个微电网对我们大量的新型城镇化建设还是非常有意义的,除了这几个能源互联网的示范,我们开展了一系列微电网的建设,包括海岛型,永兴岛、东澳岛等,包括并网,包括工业园区、商业楼宇,以及不同环境下的居民能源微电网的建设,这是已经完成的一些工作。

在配电网这块,我们所做的工作,原来在863项目中佛山做的智能电网的示范,在此基础上我们在海南的海口开展了智能配电网的示范,以及即将完成在广西南宁的智能配电网的示范,这是三个示范,其目的是想通过这种信息的集成来促进我们对于配电网可观性的增强,包括可控性。我们大量的配电都是单线图的管理方式,我们想以即时为基础的管控和引导模式是否可行,这是我们所做的探索和进一步想推广的工作。同时我们在佛山和贵阳完成了两个863主动配电网的示范,在某种意义上也是一种多能互补智能配电网的工作。

这些工作在这个基础上我们进一步往前走,我们在想,智能配电网强调的是可观可控,随着能源互联网的发展成熟,我们在构建一种全观全控基于互联网的透明配电网的模式,智能电表百分百覆盖,四网合一、灵活资源充分的互动,以及整个运行状态的全透明,运行管理的提升,包括交易开放等等一系列工作,希望是清洁低碳,同时达到高可靠性的智能配电网。

总的而言,我们在源、网、荷、储方面我们也突破了一定的关键技术,研发了一些设备,目前的示范工程良好,形成了一批标准和一些可推广的关键技术,南网在整个体系化的构建上做了一定的工作。

回过头想想,这是我接到任务之后想得比较多,因为我们做了这么多之后,回过头来想,除了我们获得的一些成就来看看我们的思考,都在想能源互联网是什么,我一直也没有想清楚。回过头来,因为我从美国回来以后,美国是否原来就有这样的架构,我有几个例子,对电力的公司有定位是一个公共事业单位,一个公司,像PG公司是电和气公司,像BC也是电和气的公司,还有LADWP也是电和水的公司,还有德国EWE公司也是电和通信的公司,各占50%,有时候通信多一点,这样的公司已经天然形成了一种组织架构,能源互联的话是否有这样的形态,我试着找这样的规律,他们实际上在规划这块有互通之处,大家可以看到,这是南网的城市配电网,这是燃气官网,在规划方面有非常大的协同作用,这是目前在公司履行的模式。还有一个,在运维的管理流程上也有相似的东西。但是具体的操作上,燃气公司是燃气的,电是电,水是水,供电是供电,基本是分开的,按照这样的模式运作,综合能源的融合成本是很高的,没有想象中的为了提高综合能源利用效率要进行多种融合,融合的点需要在企业市场化驱动下认真思考的,这是我得到的一个思考,也许可能是浅显的思考。在我们国家是垂直性的行业,各个行业自己管理,所以我们有电力公司、水公司,这时候看能源互联是必然或者自然的路径。

最近几年也做了智能配电网的建设,配电网的智能化建设是步履艰难,没有想象中的容易。能源互联网的基础就是智能配电网,配电网所碰到的挑战是否是我们在能源互联网发展中也需要进行思考的,为什么谈到这个?很重要的一点,为什么水、气、通信为什么没有产生特别深度融合的形态,关键是什么,我们的电出现了几个事,一个是产销,用户不单是消费者也是生产者,还有分布式电源以及储能,这使得我们所说的电源为平台的能源互联网。来思考智能配电网的工作映射能源互联网的事,传感技术和数据采集,在智能配电网建设中,一次网架量大面广,整个运维数据不完善,这是我们的现实,很大的问题是传感技术,我们的PT、CT是比较大荷的线圈型、电池型的,再把数据、通信利用无线或者有线传上来,发现我们可以做很好的平台,但是在数据这块很少。

随着进一步的发展,我们在PT、CT进一步融合发展小型化,南网的小型的电流传感器,一个传感器可以做到指甲盖的四分之一那么大,这是微型传感器,这样的话成本、安装大大降低,可测性大大增强,我希望做小型化、微型化、功能集成、无线取能、免维护、热插拔等。我们在谈风机,400多个传感器,如果以传统的理念搞状态的预测、信息的采集基本上不可行的,这是我们想做的事情。另外一个,从通信上讲,在主网上可以到处加东西,在配电试试,成本多高,尤其是已有的配电网,希望搞专网、公网的设施,这是我们数据这块的研究,数据的获取是能源互联网运营和大数据的一个方向。我们固本培元,我们智能配电网的建设使它具有智能的时候最难的是数据,能源互联网要健康,无论我们提多好的理论,最核心的是用数据验证和实践。

我们有完整的数据模型,有相关的行业标准,但是做信息集成,配电网开始感知,做了几年项目,7、8个系统,我想连的时候发现牛头不对马嘴,我们花了一年多的时间解决的不是高深的问题,解决的是信息孤岛的问题。最近我在审项目的时候,这是一个共性问题,很多供应商提供的是接口服务费这么简单的很奇怪的费用开支,我维护你要收一笔信用,完全通过信息模型、信息集成的标准化体现的,我们提了很多年,并没有解决,信息模型的建立、测试,我在想这个事情在能源互联网的建设中,如果你要推广它是必不可少的一件事儿。

成效分析,包括行业壁垒、市场激励、政策推动,这是进一步实现的过程中的难题。我提一个建议,还是要先易后难,因地制宜,首先关注工业和商业园区、新型城镇的建设,这上头可以有很大的开拓空间。最后给三句话,配电网是能源互联网的能源资源配置平台,能源互联网的愿景是美好,促进综合能源提升和分布式能源的发展,但是在发展中一定要因地制宜,特别关注效益和效率的提升,市场是在能源互联网起决定性作用,政策保障是关键。我们公司是开放的公司,我们希望与在座的各种利益相关者形成多方共赢的能源互联网的生态环境,谢谢大家。

 
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