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万物互联的时代,一次大面积停电会有怎样的后果?不只是城市的夜景不再璀璨,也绝不限于交通、通信、商业受到影响,断电对于一个城市来说就像是“心脏骤停”,没有“血液”供给的城市很快将陷入混乱与瘫痪之中。充裕、稳定、可靠的电力供应成了最基础也最关键的城市保障。用电力工作者的话来说:“想要电网坚强又智慧,就必须让电力系统具备硬实的‘骨骼肌肉’与敏感的‘神经网络’。”
而特高压就是这“骨骼肌肉”中的重要成员。对于上海,特高压不是“新面孔”,早在2007年12月,±800千伏向家坝-上海特高压直流线路就开工建设,三年后这条上海地区的第一条特高压线路正式建成投运。此后的若干年中,淮南-浙北-上海特高压交流线路、淮南-南京-上海特高压交流线路,这一下一上的两条线路分别建成投运。至此,在长三角地区形成了一个特高压交流环状网。
“特高压直流就像点对点的高速公路,四川向家坝的水电通过直流线路一路送到上海,中间没有进出口,好处就是输送距离远、输送量大、损耗小。”国网上海电力的工作人员说,“特高压交流网的意义就在于,把长三角各个城市相对独立的‘小网’整合成了一张‘大网’,长三角电网的联系不仅更加紧密,且提高了整体抗风险的能力,使得一个大区域的电网变得更加坚强了。”
为什么要发展特高压?上海近十年的全社会用电量一直保持着稳步增长,面对长三角一体化、临港新片区等新的重大发展机遇,上海未来对于电力的需求有增无减。而对于长三角的城市群来说,电力工作人员的一个比喻很形象,如果每个城市的电网就像是一只盛满水的碗,遇到电力故障的小石子投入时,很可能水会从碗里溅出来,但是特高压交流网让大家汇成了一缸水甚至是一湖水,小石子投入后,“可能只会有一些涟漪与波动,但很快就会归于平静。”
2019年上海的用电数据也显示,特高压送入的电量已经占到上海全社会用电量的21.8%,特高压这个“老朋友”就像是特大城市能源输入的坚强骨骼,将会为城市新发展带来更多的能源补给。与特高压一起,这两年,“神经网络”构成的智慧能源互联网建设成为了电网的重点之一。
在国家会展中心(上海)附近的一座变电站内,深蓝色的主控大屏上不同颜色的数据正实时闪动刷新。据国网上海电力的工作人员介绍,进博会保电核心区内主要电站、线路、保电对象、保电资源等关键信息和数据均能以可视化、场景化的方式呈现。而支撑这样一套指挥系统高效运转的,正是泛在分布于西虹桥商务区的一张电力物联网。
据了解,通过区域电网内分布的数量庞大的低压智能感知传感器、智能配变终端、设备状态监测终端等“神经末梢”,电网运行的数据可以实时被采集掌握,继而帮助保电指挥系统这个“神经中枢”即时掌握设备运行状况和用电情况,从而有效实现对电网运行状态的“全面感知”。
“当前我们正在经历着能源革命,风电、光电、水电等新能源等占比越来越高。但同时,新能源消纳过程中存在时空不定、瞬时峰谷波动大等因素,为保证供电可靠性和稳定性,要求电网在功能形态上向智慧的现代能源服务体系演进。”国网上海市电力公司总经理阮前途表示,在能源需求侧,电力柔性需求显著提升,电网企业需要通过更加灵活的服务来实现供给和需求平衡。在能源革命与技术革命的双重驱动下,构建智能化的现代能源服务体系迫在眉睫。
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新型电力系统下间隙性源荷的极高比例接入,将对电网产生深刻影响,并使配用电系统面临非常大的挑战。在开展有效分析与评估基础上,提高配电网针对各类型扰动的弹性,是应对高比例新能源接入的一种有效手段。
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电网数字化转型助力新型电力系统建设,是对电力系统功能形态、价值形态进行重塑的过程,电力算力新型基础设施融合将涌现更多新模式、新服务,能源大数据服务正在全面支撑国家治理现代化与能源产业生态,业务数字化升级还在初级阶段亟待破局,碳市场电力金融创新与区块链技术深度融合是能源电力向外破圈跨界的重要途径。
双碳”目标下电力物联网建设在感传一体化、多元数据融合及智能优化决策方面仍面临着许多的挑战。首先,碳监测等低碳业务运行需要实现多种能源的精确计量与社会资产参与电网协同互动的实时监控,以及支持多种通信媒介的海量数据可靠实时传输;其次,电力物联网网络架构需要适配电网高比例新能源接入复杂场景与多业务,实现多元、异构、海量的电力业务数据融合;最后,需要结合人工智能、数字孪生等技术,发挥云、边、端各层网络资源优势,实现智能优化决策,赋能电网低碳运行。
中国电力建设集团信息化管理部主任吴张建,现有五级电网调度体系,很难适应大量不可控、不可调新能源接入。高度离散的新能源发电设备和高度离散的参与电网负荷变化调整的设备,很难进入现有调度体系,他们会影响电网的灵活性、可靠性和安全性。
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