我國南方電網公司(以下簡稱“南網”)所轄電網堪稱世界上最復雜的交直流復雜電網之一:1條“西電東送”的大通道,8條500千伏的交流線路,4條±500千伏的直流線路以及1條±800千伏的特高壓直流線路。按照南網規劃,2020—2030年,南網將逐步采用特高壓直流輸電方案,降低同步電網的規模,同時,將以省區電網為基礎,形成2~3個同步電網,通過直流方式互聯。至2030年,廣東電網將進一步進行割裂,變成兩個同步電網,逐步降低主電網風險。
從中長期來看,南網運行主要面臨三大挑戰:首先,保障交直流混合電網的安全穩定運行,降低大面積停電風險,這是南網中長期面臨的主要挑戰;其次,隨著珠三角負荷中心電網結構日趨緊密,負荷密度進一步增大,短路電流風險隨之水漲船高,并已嚴重影響到電網的安全穩定運行,如何有效限制短路電流也是亟需解決的一個問題;最后,伴隨著新能源發展,如何接入分布式電源也是南網面臨的主要挑戰。
筆者認為,現階段南網運行需要考慮以下4個要素,其一,資產利用率。南網目前的資產利用率與發達國家相比還有較大差距。中國工程院的數據顯示,我國10千伏的配變利用率為30%~35%,而在發達國家這一數據可提升至50%,因此我國尚有較大的提升空間。其二,資產風險評估。我國在此領域尚處于定性和初級的手工評估階段,若想增強資產風險的可測性,還需進行諸多方面的工作。其三,信息孤島與信息安全。為保證電網的安全運行,電網會存在很多生產系統,但它們之間信息互聯并不暢通,雖然人們做了很多項目,制造出許多信息系統,不但未能解決該問題,還形成了更大的信息孤島。其四,供電可靠性。隨著電網信息化的進一步發展,信息安全、等級保護、二次安防變得越來越重要,提高供電可靠性、提高電能質量,既是提高客戶滿意度重要指標,又是電網企業賴以生存的永恒目標。因此,發展智能電網為時下的必然選擇。
通過這兩年的實踐,南網在智能電網方面已收獲了許多實踐成果,如“3C綠色電網”方案已經“落地”實施、性能優越的變電站駕駛艙、建成分布式儲能系統等。
南網地區的水能、風能、太陽能、天然氣、核能資源較為豐富,風能主要集中在云南和廣東地區,太陽能主要集中在云南、廣東和海南地區。目前南網地區的新能源開發尚處于初級階段,2010年底,南方五省區新能源裝機175萬千瓦,陸上風電占80%左右,主要集中在廣東省,約為136萬千瓦。預計到2015年年末,隨著風電建設南移,南方五省區新能源裝機可大幅提高,達到2000多萬千瓦,包括陸上風電1600多萬千瓦,海上風電100萬千瓦。
在新能源領域,南網關注的技術主要有分布式電源與分布式儲能接入技術、分布式電源接入后與配網的協調控制技術和風光功率預測技術,其中風電功率預測成本較高,這也是南網未來發展的重點。2011年南網兆瓦級電池儲能站正式投入運行,堪稱當時世界上第一個大規模的電池儲能系統,目前來看充換電效率為83%~86%,衰減符合預期。事實上,在它的基礎上,南網科研院智能電網研究所已經成功研發出分布式儲能系統,即集裝箱式的分布式儲能系統,并已在一些地方得到應用,如平滑分布式電源的接入、各種應急電源,并同時應用在電網的調頻、調壓、削峰填谷以及微電網中。
而隨著智能電網的建設,南網區域的新能源建設必將取得較大飛躍。
與此同時,從2012年開始,南網啟動了10個重大實驗室建設,涵蓋了主電網的一系列工作,并安排了3類綜合示范項目,一類海島型微電網示范,一類是城鎮化電網智能化示范,最后一類是省網的智能電網示范。在海島型微電網方面,廣東珠海的萬山群島將在2013年第三季度有一系列微電網投入運營。
在城鎮化智能化示范中,有幾個重點區域:廣州中心知識城,占地125平方千米;珠海占地100平方千米的橫琴新區,采用20千伏的配電網絡;此外還有深圳前海新區和廣州的南廈新區。這些地區將充分應用智能電網在輸、變、配、用等各個環節的新技術,展示和體現綜合效益。
在省網的智能電網示范中,為配合海南島作為國際旅游島的戰略需求,南網結合自身的實際情況,提出了“海南智能島”的建設思路,借助國家支撐計劃在海南構建一個環島電動汽車充換電網絡,圍繞充換電網絡建設一系列配電、用電、新能源接入的各種示范。
毋庸置疑,當前發展智能電網的目標是結合南網的實際建設3C綠色電網,系統和設備智能化都是智能電網發展的重點,因此這需要電網企業與利益相關者的共同努力,力爭將全球范圍內較為復雜的電網早日打造為真正的智能電網。