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  • 深挖新型电力系统控制保护潜力日益迫切

    2022-11-21

    东电云网讯 东电云获悉,北京四方继保自动化股份有限公司总裁刘志超从全新视角解读新型电力系统。

    在碳达峰碳中和目标引领下,我国全面加速绿色转型,可再生能源装机规模持续扩大。国家能源局近日发布的统计数据表明,截至9月底,全国累计发电装机容量约24.8亿千瓦,同比增长8.1%。其中,风电装机容量约3.5亿千瓦,同比增长16.9%;太阳能发电装机容量约3.6亿千瓦,同比增长28.8%。

    可以预见,未来电力系统高比例电力电子设备和高比例可再生能源特征将愈发明显,实现从传统电力系统向新型电力系统转型,不仅电源侧要持续增加绿电装机规模和发电量,还需要继电保护、安全稳定控制等高可靠二次电力装备的保驾护航。那么,在构建新型电力系统的大背景下,电力装备企业眼里的新型电力系统是什么样?如何在新型电力系统建设中发展电力装备?在数字化发展过程中,电力装备企业将发挥哪些作用?日前,本报记者探访了国内继电保护行业开拓者、长期处于国际领先的北京四方继保自动化股份有限公司,并对话总裁刘志超,从全新视角解读新型电力系统。

    电源及用电方式将发生改变

    中国能源报:和传统电网相比,新型电力系统最主要的特征是什么?

    刘志超:新型电力系统是一个既庞大又复杂的系统,和传统电网相比,新型电力系统最主要的特征是电源及用电方式的改变。传统电网在一定时间内是一个结构相对稳定的系统,各个参数在一定范围内变化波动,整体调度目标是源随荷动。但新型电力系统是一个时变系统,电网结构及其参数一直在变化,调度模式将转变为源网荷储协调控制、输配微网多级协同。

    电力系统的技术基础、运行机理和功能形态都将发生重大改变。可以说,新型电力系统概念尚处在一个动态的发展过程中,但总体目标是清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动。

    中国能源报:构建新型电力系统的最大挑战是什么?

    刘志超:新型电力系统建设过程中的挑战主要包括:电力系统的安全稳定性、用电成本的持续下降、能源电力的需求增长和环境友好的协调。除上述提及的在高比例可再生能源电力背景下,保障电网安全稳定运行外,还要考虑成本问题。当然,安全是成本的前提,没有安全就没有成本。

    同时要注意到,以前被动的单一用户用电负荷,将逐渐转变为数量庞大的分布式能源,这将彻底改变配电网侧的潮流分布。因此,对设备企业来说,采用适应上述特征的技术和装备,助力电网安全稳定运行,保证终端用户用电成本下降是行业面临的共同课题和挑战。

    电网控制技术亟待升级

    中国能源报:对于上述挑战,继电保护自动化等装备企业需如何应对?

    刘志超:要破解面临的难题,特别是解决安全稳定、用电成本等方面的问题,应不断研究新型电力系统的特点和运行机理,推动技术发展和产业升级。

    其中,在电网的“点”上,持续研究基于特征信息的数据采集和信息处理技术、电力电子设备的电网友好技术,并通过一二次融合装备和系统来稳定电网的海量基础;在电网的“线”上,持续研究各类“汇集”特征,通过新型继电保护、安全稳定设备,保障能源电力流动的安全可控性;在“网”上,不论是微电网、配电网,还是输电网,要更加注重协调控制技术,实现多级系统的有机协同,确保电网的安全稳定运行,提高供电可靠性。

    另外,还要加强抽蓄、调相机及规模化和分布式储能建设,让电网可控可调更深更强、抵抗风险的能力更强。

    中国能源报:您如何看待数字化技术在构建新型电力系统过程中发挥的作用?

    刘志超:要处理电力系统海量数据,就要重点发展数字化技术。数字化是新型电力系统的支撑基础,要实现新型电力系统数字赋能,就要实现高度的数字融合,具体包括:

    要实现分层、集群的数据高度融合。新型电力系统环节多,且具有时变特性,通过智能传感获得的海量数据有效实时融合,是实现数字赋能的基础。同时,要实现高实时的数据交互,需要安全、高效、实时的数据交互作为支撑,达到源荷互动的目标。此外,需要高智能的数字处理。随着新型电力系统复杂性提高,和环境之间的互动增多和多时空、多域的数据交互与处理,以及数据的智能预测、孪生伴随,才能实现电力系统科学运行。

    总体来说,要统筹新型电力系统各环节感知与链接,实现感知设备共建共享,打造企业级实时量测中心,在线汇聚全环节采集数据,推动各类业务应用贯通与灵活构建,实现设备透明化、数据透明化、应用透明化。

    高可靠电力二次装备必不可少

    中国能源报:在新形势、新目标下,继电保护自动化等装备企业做了哪些工作,取得哪些成绩?

    刘志超:构建新型电力系统涉及的产业链很长。电力系统控制保护电力装备是保障电力系统安全稳定运行最重要的环节之一。因此,提升装备的可靠性,解决新型电力系统中出现的有关控制保护等问题是装备企业深挖的重点。

    如在电网侧,装备企业关注的核心是电网安全,这涉及各种继电保护和安全自动装置,以及与电网分层协控相关的变电站监控、调度系统。在配网侧,则是聚焦一次设备和一二次融合开关,以及配网中接入的大量分布式能源协控系统。可以说,高可靠性、高性价比的电力二次装备支持必不可少。

    中国能源报:继电保护自动化等装备企业需要重点关注哪些领域,攻克哪些技术?

    刘志超:“双高”特点之一就是电力电子设备的高渗透率。不仅发电领域需要高可靠和高性价比的电力电子设备,将新能源转换为电网友好型电力能源,而且在电网侧,支撑调相机、抽水蓄能、大规模储能和电能质量的电力电子设备的模块化多电平换流器、直流断路器和变压器、静止变频器SFC、动态无功补偿装置SVG等都是未来研究的重点。

    未来电力电子设备高电压、大容量特征将更加明显,其中在负荷侧,随着发用交互,如高可靠和高性价比的充放电设备,因其量大面广,将成为持续的热点。同时,除直接基础和应用技术外,二次系统相关的电子、计算机、通信、人工智能等技术也会随着新型电力系统建设逐步迭代,相互促进发展。

    以仿真技术为例,应用于传统电网的仿真技术较成熟,而在新型电力系统中,大量以电力电子设备为接口的新能源并入电网,二次系统、继电保护原理、电网调度方式都会发生较大变化,这导致用解析法做仿真难度很高,需要依赖更多不同厂家的控制器特性,在线仿真分析。

    随着新型电力系统技术创新联盟发展,将聚集优势科研力量,建立协同创新网络,共同开展前沿基础理论研究,联合攻关关键性难题,统筹联动推进新型电力系统构建。作为能源电力装备知名企业,我们将继续在适应新型电力系统的继电保护技术、协调控制技术、电网稳定技术、电力电子技术及智慧运维等领域深入探索。


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