新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望
在构建新型电力系统的两个阶段,我国的工作重点都将围绕推动煤电的优化与退出、综合施策提升电力系统灵活性、强化分布式能源与微电网的发展格局、大力发展电制衍生品技术和新一代发电与供热技术,以及促进循环经济和“新能源+”的发展上。但两个阶段的侧重点有所不同,在1.0阶段,更多的是侧重调整煤电的发展方向和解决电力系统灵活性不足的问题,以满足大规模新能源并网消纳需求,加速电力行业自身的脱碳进程。在2.0阶段,更多的是侧重全新的技术、生产与消费方式、商业模式的发展与推广,以及电力行业与其他行业的深度融合等,以发挥电力行业的基础性地位,带动工业、交通、建筑等各个部门的低碳可持续发展。为保障新型电力系统的建设,我国需建立现代化的能源管理体系,持续提升政府部门的行政治理水平;需构建高效运转的电力批发市场和多样化的电力零售市场,保障新能源渗透率不断提升的电力系统运行的安全性、可靠性和经济性;需高度重视科技研发与创新,推进关键能源技术取得突破;需完善碳市场和可再生能源消纳责任制,以市场化的手段倒逼煤电的转型与退出,提升新能源项目的经济性;需大力推动公正转型和加强宣传教育,以促进经济社会的包容性发展,调动一切积极因素,探寻构建新型电力系统的最佳实践和最优之路。
电力系统顺序控制技术规范等6项标准
“一键顺控”是智能变电站重点建设工作,通过预先设定的操作序列实现操作任务模块式搭建、操作步骤一键启动、操作过程自动执行变电站倒闸操作。在变电站推广“一键顺控”是解决变电设备爆发式增长与人力资源紧张问题的重要途径。南瑞集团联合相关单位率先开展电力系统一键顺控相关设备标准化工作,先后攻克了应用架构混乱、非同源“双确认”缺失、跨间隔数据同步困难、辅助授时设备稳定性低等关键技术难题,制定了涉及顺序控制高级应用、数据通信网关机、测控装置、时钟装置等成套标准。 DL/T 1708—2017《电力系统顺序控制技术规范》等 2 项标准作为“一键顺控”实施和检测依据,首次构建了顺序控制应用架构、业务模型、安全防护机制、智能辅助系统联动等。 Q/GDW 11627—2016《变电站数据通信网关机技术规范》作为“四统一、四规范”核心标准,首次规范了网关机的外观接口、通信服务以及承载的顺序控制等高级应用。 DL/T 1512—2016《变电站测控装置技术规范》等 2 项标准考虑变电站智能化后测控装置数字化、网络化采样和控制的新需求,对测控装置在使用条件、功能、性能、校准方法等提出要求,在间隔层提升了一键顺控的可靠性和速动性。 GB/T 33591—2017《智能变电站时间同步系统及设备技术规范》考虑北斗卫星应用和时间同步状态监测对时钟装置的新要求,首次规范“北斗优先”的多时间源仲裁机制,为一键顺控提供全局统一精准时钟。 以上技术标准有机结合,从调控中心、变电站站控层、间隔层、辅助设备实现了“一键顺控”的纵向贯通,并完成智能变电站核心装备与系统的产业升级。对比国内外相关标准,本成套标准在顺序控制应用架构、一键顺控辅助系统联动、跨间隔采样数据同步、北斗授时应用、多时间源判决方面达到了国际领先水平。实现了科技研发、标准制定和工程应用三者的相互促进和协调统一,填补了国内外多项技术标准空白。 项目成果核心技术具有完全自主知识产权,申请发明专利 31 项,授权 21 项。相关产品广泛应用于调控中心、110kV-1000kV 变电站、发电厂等电力安全生产运行及控制领域。国电南瑞支撑该领域实现销售额 9.82 亿元,新增利润 1.97 亿。经有关部门测算,如在全网推广一键顺控,每年可节约人工成本约 44.8 亿元。本成套标准充分利用现代科技缓解人力资源紧张的矛盾,已成为智能电网产业升级和结构调整的重要突破口。
国网青海超高压公司一项变电站 无人机智能巡检技术通过验收
2月9日上午,在青海750千伏日月山变电站里,运维人员按下一键启动按钮,四架多旋翼无人机依次升空,分别飞往主变压器、母线等4个区域开展自主巡检,并将巡检数据实时回传。当天,作为国网青海省电力公司首批“揭榜挂帅”科技研发项目之一,“变电站无人机智能巡检技术研究”通过专家组验收。
直流融冰装置试验导则等 10 项标准
电力系统是现代社会高度依赖的能源供给系统。输电线路覆冰是电网安全可靠供电的最严重威胁之一,世界上 100 多个国家、我国 10 多个省份长期遭受冰灾危害,并因输电线路覆冰导致了国内外电网多次大面积瘫痪。2008 年我国南方冰灾导致近千万用户停电,造成各类损失超过 1000 亿元,究其主要原因是电网缺乏应对冰灾的高效除冰技术以及相关装置设计、制造、检验和使用等标准。在推进电网防冰抗冰科技研发的同时需要进行相关标准的研制,以与抗冰防冰相关产业的发展实现同步。在国家支撑计划、国家自然科学基金和南方电网重大科技专项支持下,该标准项目率先突破了电网融冰关键技术,发明并成功研制了可控电流源型直流融冰系列装置,围绕该核心装置,对电网主动防冰技术,装置设计、制造、检测验收等技术进行了全面研发,同步进行科技成果向技术标准转化。 该系列标准在产业中具有很好的适用性和行业引领性。南方电网在全面总结电网防冰抗冰科技成果和应用经验的基础上,建立了完整的防冰融冰标准体系,2008 年首先将“线路抗冰加固、直流融冰、覆冰监测”成果形成企业标准,在南方电网的实施过程中进行了科技的再创新,2011 年开始编制直流融冰装置电力行业标准,并持续创新,2012 年开始编制直流融冰装置、覆冰监测等、电网冰区分布图绘制等国家标准。科技研发人员、咨询设计人员、设备生产商、设备使用单位等相关方一同参加了该系列标准的制定工作。 该标准项目是科技成果向技术标准转化的典范。直流融冰装置系列标准是在全面总结现已成功应用的直流融冰装置工程系统设计、调试、运行和维护等经验形成的,规定了直流融冰装置系统设计和应用的基本要求,包括直流融冰装置的设计、功能性能、试验、主要设备技术要求、运行和维护。该系列标准的制定解决了融冰技术在现代电网中大规模工程应用的世界难题,改变了以往效率低下、劳动条件恶劣、安全风险高的人工除冰方式,促进了电网防冰抗冰的技术进步,实现了电网抗冰融冰技术、标准和产业深度融合与创新发展。
以价值为导向的电力行业专利管理与 研究与实践
本项目属于知识产权与电力交叉技术领域。项目从南方电网知识产权战略和专利布局的顶层设计开始,首先通过电力行业电气技术领域专利发展现状的分析国内外调研和实证分析,研究提出以南方电网为代表的国内电力行业电气技术企业专利战略布局建议。在纵深研究阶段,分别开展了专利全生命周期管理关键技术研究、专利价值评估体系研究和专利运营关键技术研究,以专利价值实现为目标,从梳理公司专利管理流程出发,建立专利管理与公司科技研发管理紧密融合的工作机制,体系化科研项目专利管理制度,首次构建了电力行业单篇专利和专利群多维度价值评估模型,研究专利价值与专利管理的匹配机制,以评估结果定制公司专利布局、申请、运营等全生命周期的管理策略,推动包括转让、许可、报奖、内部推广、推动技术整体转让等多模式的价值化实现运作,实现公司专利分层分级精益化管理;项目同时针对专利价值计算的业界前沿难点问题进行深入研究,提出了适合电力行业的专利价值计算和专利运营价格基准形成方法的建议,初步提出了公司相关收益分配的激励机制。在系统建设阶段开发了全球专利数据及检索分析系统,研发了流程可动态匹配的南方电网专利全生命周期管理系统、具有行业特色的自动化专利价值评估系统,建成了按组织架统、具有行业特色的自动化专利价值评估系统,建成了按组织架构搭建的南方电网公司专利库,针对南方电网核心技术的特高压专利库和以运营为导向的专利盘点库。 本项目成果应用覆盖网、省、地、县四级,已在公司系统各单位应用推广,证明其可靠性高、使用便捷、成本降低、市场竞争力强。项目多项成果可复制性和可推广应用性强,可推广应用于国内外企业专利平台构建中,具有很好的经济效益和社会效益,应用前景广大。
智能电网建设的瓶颈与突破
智能电网建设已成为世界各国投入科技研发的重点,中国要建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的“坚强智能电网”,面临如何有效解决电力大规模远距离传输,规模可再生能源的接入,关键技术的研发与突破,信息传输与安全的保障,国家相关政策扶持引导等制约发展的瓶颈,需要在技术、设备和管理上取得突破。政府要宏观把握,加强政策扶持,保证智能电网健康、有序推进。要抓紧标准规范制订,通过标准化确保中国在智能电网建设中的国际领先地位。要加快坚强电网建设,解决能源分布不合理、加快分布式能源接入等问题。要推动技术创新突破,不断完善和发展智能电网建设所需要的关键技术。要调动能源企业、装备企业、科研机构等各方力量参与,广泛合作。要高度重视在战略性新兴产业上的国际交流,加强与世界各国政府、企业、研究机构合作,充分利用全球的资源和市场大力提升智能电网等新兴产业在研发、制造、营销上的国际化水平。要深入进行试点探索,加快智能电网技术研发示范推广,推动中国电力工业走向世界的前沿。
架空输电线路涉鸟故障防治技术导则 等2项标准
本项目属于电气工程学科领域,包括1项国家标准和1项电力行业标准。 随着生态环境持续改善,鸟类资源不断丰富,鸟类活动引起的输电线路故障已成为三大主要跳闸原因之一。涉鸟故障防治工作已成为电网设备运维的重要内容之一。由于关键技术及标准规范的缺失,涉鸟故障防治工作仍主要依靠运行经验,项目投入粗放,效果差,电网与鸟类和谐共处难以实现。 本项目标准从电网涉鸟故障精准分级防治出发,首次提出基于电网运行与鸟类习性规律的涉鸟故障地理风险分级方法,2016年28家省级电力公司依据标准完成分布图绘制,实现了电网涉鸟故障防治的差异化设计、运维和改造;项目系统提出基于鸟类保护的鸟巢处理行为规范和以疏导为主的电网涉鸟故障生态防治方法,构建的“电网涉鸟故障差异化生态防治”技术标准填补了国内外标准的空白,在提高电网安全稳定运行水平的同时,促进了鸟类保护和生态文明建设;项目提出了杆塔涉鸟故障风险区域划定方法,形成全面系统的涉鸟故障防治装置技术规范,为供电企业差异化精准防治和珍稀鸟类保护提供了技术依据,提升防鸟装置的产品质量,降低防治投入成本。 在标准编制过程中,依托国网江西省电力有限公司电网涉鸟故障预警及防治技术实验室、河南省涉鸟故障工程技术研究中心的试验条件,研发了一套鸟粪模拟推进装置,提出了鸟粪模拟溶液配比及鸟粪污染绝缘子涂污方法。规范了110kV~500kV线路鸟粪闪络防护范围,优化了防鸟装置设计,并在工程上成功示范应用。研究相关成果获得国网公司级和行业级科技奖励2项,省公司级科技奖励2项,获得发明专利4项、实用新型专利13项、软件著作权6项,出版专著5项,发表核心及以上论文20篇,有效支撑了项目标准编制工作。 项目组采用“科技研发、标准制定与工程应用一体化推进”模式,创新性地构建“电网涉鸟故障差异化生态防治”技术标准,达到国际先进水平。项目成果应用于27家省级电力公司,以江西省为例,近3年不仅涉鸟故障次数降低53.8%,而且防鸟资金投入下降了39.7%。以国网江西、河南、青海电力、上饶志远、赣州联银、河南四达等为代表的电力企业和装置制造厂家,通过应用标准累计实现直接和间接经济效益1.4亿元。项目成果使以经验为主的传统防鸟方式向差异化、规范化的现代防鸟体系转变,保证了电网安全可靠运行,使珍稀鸟类在电力线路找到适宜的筑巢区域,得到中央电视台等权威媒体报道,有效契合十九大提出的“坚持人与自然和谐共生”、“推进绿色发展”的理念,具有显著的经济和社会效益。
基于监测诊断云服务的指数型组织建设与创新实践
本项目属于管理科学与电力交叉技术领域。 在人工智能、云计算、工业互联网等技术的不断加速推动下,电力企业正在有序推进数字化、智能化运营新模式。当前,燃煤和燃气机群的管理手段相对落后、组织架构高度矩阵化难以适应以远程监测诊断、创新技术云管理、知识服务等技术的应用。针对上述问题,项目首先从中国大唐集团电力数字化路径和智能化发展战略的顶层设计开始,研究提出以中国大唐集团为代表的国内特大型发电集团燃煤燃气机群故障预警管理模式。在纵深研究阶段,分别开发了基于云计算的监测诊断全流程管理技术、构建了指数型组织体系和搭建了知识技术创新管理平台,以实现集团公司电力设备预测性维护和技术创新云服务为目标,从梳理监测诊断管理流程出发,建立远程诊断管理与科技研发管理紧密融合的工作机制,体系化设备远程监测诊断管理制度,首次构建了以云计算和技术创新服务为目标的指数型组织,建立了功能完善、覆盖范围广的燃机机群监测诊断管理平台。 项目成果在我国开展广泛推广和应用,利用指数型组织优势,在 1 年内建立起分布全国 5省市,覆盖 6 家发电企业、13 台燃气燃煤机组的云计算监测诊断服务管理体系,对设备系统的运行状况进行集中在线监测诊断,先后为厂级提供故障预警数十次余次,有效避免了设备异常可能导致的临时消缺和非计划停运,同时改善和降低了机组能耗。大幅提高煤机燃机机群设备可靠性,优化机组运行经济性,有力地提升了燃煤和燃气机群的管控能力。电力企业指数型组织管理模式的建立在大幅提高机组机群可靠性、优化机组运行经济性。同时,通过工业知识复用和推广建立知识服务商业模式,为中国大唐数字化转型探索新路径,为我国智能预测诊断的建设提供技术标准与工程示范。