與發達國家建設的智能電網不同,我國正在建設的智能電力系統覆蓋發電、輸電、變電、配電、用電等五個環節,而這些領域所涉及的電力設備勢必要進行智能化的轉型,以適應智能電網的建設。事實上,電力設備的智能化發展與電網投資密切相關,智能化設備產品的市場容量大約為電網投資的6%~10%。
變電站設備呼喚整合集成
隨著科學技術的發展,新的互感技術、傳感技術、智能組件和通信技術等先進的科技使得電力設備智能化成為可能。
目前來看,無論是輸配電設備、低壓電器、分布式能源設備甚至是某些大型的發電設備,都在呼喚智能化的改變。“比如對變壓器,提出了研制集成式智能變壓器的要求。對開關設備,提出研制智能斷路系統、隔離斷路系統等更加先進設備的要求。”西安高壓電器研究院工程研發中心副總工程師張文兵如是說。
我國智能變電站從2011年開始就進入了全面推廣階段。《國家電網公司2011年新建變電站設計補充規定》與《智能變電站優化集成設計建設指導意見》明確了智能變電站屬性定位、技術路線、建設要求,突出了優化資源配置、信息共享、功能整合、設備集成、技術創新、設備創新等要求,對變電站功能和設備的整合集成提出了更高要求。
加強功能整合、提高設備集成,是指發揮智能變電站數據采集數字化、傳輸處理網絡化、信息共享化的特點,在滿足設備可靠性前提下,提高裝置硬件集成度、取消冗余功能器件、減少裝置配置數量。
“變電站設備主要包括變壓器、斷路器、互感器、母線等一次設備和變電站自 動化系統、輔助系統、智能組件等二次設備。作為統一堅強智能電網的重要支撐節點,智能變電站將實現專業設計向整體集成設計的轉變,也要求一次設備智能化向智能一次設備轉變。”張文兵說。
目前,制造商開始重視并使用新的傳感器技術和智能組件,但是智能變壓器依然存在不安全、不環保等問題。對此有關專家認為,研制集成式智能變壓器,提高變壓器安全可靠性,加強新材料、新工藝、新設計的研究,優化主縱絕緣結構,適度提高變壓器絕緣裕度,保證設計值與實際值相符,做到真正節能降耗與環保,顯得十分重要。
張文兵認為,斷路器也正向性能可靠、功能高度集成、占地面積少、工程成本低的方向努力,如研制可提升隔離式斷路器智能化水平的集成式智能斷路器、可實現智能滅弧的電機驅動斷路器、可實現開關設備狀態維護和自我調節的智能高壓開關等。在未來,要注重對超導設備的研發,如超導故障限流器、超導儲能系統等。
配電自動化加速設備智能化
在整個電力系統五個環節中,從智能電網發展規劃來看,用電環節占智能化投資的比重最高,達到30.8%,主要是用電信息采集等項目的建設規模大。其次是配電環節,占比為23.2%。變電環節占比為19.5%,主要由于配電智能化、智能變電站新建和改造等項目的建設規模大,而發電和輸電環節的投資相對較少。
近年來,我國電網在智能化投資的比例相對較低,但 《智能電網發展規劃》指出,2011年~2015年電網總投資預計為15000億元,智能化投資為1750億元,年均電網投資350億元,占總投資的11.7%。
實際上,在電力設備智能化演變的歷程中,配電自動化是配網建設當中必不可少的一環。據統計,2012年,我國配電自動化水平覆蓋率不到15%,而發達國家的配電自動化水平都達到50%以上。
一方面隨著新型電源及負荷直接接入配電網,給配電網的安全穩定運行帶來了新的技術問題和挑戰;另一方面從供電可靠性考慮,我國的配電網系統還有很長的一段路要走。這些問題的解決都依賴于高水平的配電自動化系統。加強配電自動化建設是電網發展的內在需求。
業內專家認為,未來五年,全國推廣實用型配電自動化系統,整體市場規模在711.6億左右,而2012年配電自動化總體投資規模為55億元,未來三年的投資增速有望維持50%以上。