加强源网荷储互动技术研究 多维度助推电网绿色发展
发布者:wwh | 来源:国家电网报 | 0评论 | 613查看 | 2020-01-22 09:31:17    

储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统和能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。以锂离子电池为主体的电化学储能是大规模储能技术的重要发展方向,然而,锂离子电池本身存在热失控的安全风险,并极易由此引发系统性火灾。


日前,国家自然科学基金委公布2019年度国家自然科学基金委员会与英国工程与自然科学研究理事会合作研究项目。中国电力科学研究院牵头申报项目“交直流柔性互联的城市能源系统协调运行与故障恢复”获批立项。中国电科院深入贯彻落实国家创新驱动发展战略,发挥多学科综合科研优势和高端人才密集优势,2019年共获批14项国家自然科学基金项目,获国家科技进步奖3项、中国专利奖4项、省部级科学技术奖60项、中国电力科学技术奖31项、电力创新大奖4项、公司科学技术奖79项。这些科技创新成果为电网安全、智能、绿色发展提供新动能。


加强新兴技术研究,多角度提升电网智能化水平


2019年12月31日,新一代电力调度自动化系统支撑平台和人机云终端研发完成,并在原型系统上完成集成调试。这一系统是国家重点研发计划“大电网智能调度与安全预警关键技术研究及应用”等科技项目的重要成果。


在国家电力调度控制中心组织下,中国电科院与南瑞集团、清华大学等单位合作开展系统研发。新一代电力调度自动化系统引入“互联网+”理念和云计算、大数据及人工智能等新技术,将实现全业务信息感知、全系统协同控制、全过程在线决策、全时空优化平衡、全方位负荷调度。系统的研发建设将进一步提升电网调度控制技术支撑能力,有力保障大电网安全运行、清洁能源消纳和电力市场化运作。


中国电科院将“大云物移智”等先进技术与传统能源电力技术深度融合,为形成全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态注入新活力。


智能感知是实现海量数据收集分析的重要基础。中国电科院开展了多项传感关键技术研究。该公司研发的新型物联网电子标签(eRFID)具有离线读取和在线感知双重功能,具备标识、定位、位移、倾斜、振动、温度等多参量感传一体化特征,基于场-端-云同步数据源构建广域资产物联网。


目前,新型物联网电子标签已在吉林松原、白城9县市200台配电变压器上部署,实现资产在线、远程盘点、异动监控等,减少现场巡检及数据维护工作量30%以上。此外,中国电科院还开展了隧穿磁阻电流传感器、微纳电场传感器等新型电参量传感器研制,并研发面向输配电的多参量、低功耗边缘智能终端。


新一代智能电能表研究不仅与居民生活息息相关,也为配电网精准抢修、电力现货市场交易等各类业务数据的采集、电网企业数据中台建设提供了支撑。


中国电科院与多家主流电能表厂商合作,完成了“多芯”模组化设计理念的智能电能表的研发,实现了非计量芯的独立升级,突破了以往电能表不能远程升级的限制,并具备灵活的数据采集能力和强大的数据存储能力。


在江苏、浙江、重庆、山东、河南等试点应用地区,居民客户能通过有序充电模块实现电动汽车的有序充电,极大节约电费支出。供电企业能通过负荷识别模块实现居民客户家庭电器组成精确辨识,为指导客户科学合理用电提供技术支撑,促进居民客户与电网的友好互动。


加强安全稳定技术研究,全方位护航电网安全运行


2019年12月,中国电科院搭建了具备电网数据管理、仿真计算、智能分析等功能的国家电网规划仿真计算分析平台。该平台能实现电网规划与调度运行“统一数据、统一平台、统一计算”,支持用户量超过200个、计算节点数量超过6万个、变压器数量超过2万台、线路数量超过3万条的公司全区域输电网规划网络化协同研究。平台的搭建首次为电网科学规划工作提供了统一、灵活、高效的技术支持,同时为“十四五”电力发展规划奠定了技术基础。


依托国家电网新一代仿真平台,2019年,中国电科院面向大电网分析的多直流电磁暂态建模仿真技术取得突破,全面建成了国内所有在运直流工程的高保真高效模型,在保证精度的前提下大幅降低计算复杂度,全网仿真进入稳态时间缩短到1秒内、计算速度提升20倍以上。该技术已成功应用于国-分-省三级调度的电网生产中,为支撑电网清洁低碳、安全高效运行提供了重要支撑,标志着我国交直流电网仿真分析技术水平迈上新的台阶。


2019年9月15日,世界首例GIL用于跨江特高压输电的苏通特高压GIL综合管廊正式投运,中国电科院提出的特高压GIL及架空混合线路保护技术方案在该工程中获得全面应用。该方案首次提出线路保护分区配置的策略,能够准确判断故障发生区段,保证在线路任意位置发生故障时均能正确识别故障区段,并应用不同的重合策略,有效防止故障对系统的二次冲击及对GIL绝缘的破坏。这一技术突破填补了特高压GIL及架空混合线路继电保护技术方案的空白。


2019年9月26日,±1100千伏昌吉—古泉特高压直流输电工程投运。中国电科院完成了±1100千伏特高压直流过电压、外绝缘、电磁环境等技术攻关,成功研制换流变、平抗、复合绝缘子等关键设备,攻克和突破了系统安全稳定控制、复杂环境外绝缘特性、过电压、电磁环境控制指标等关键技术难题,有力支撑工程建设。


在我国湖北、湖南、辽宁、安徽等地区,导线覆冰舞动灾害频发,中国电科院基于国家重点研发计划“极端条件下的大区域电网设施安全保障技术”等科技项目,研发了具有边缘计算功能的输电线路舞动智能监测装置,突破了以往监测装置可靠性差、集成度低和数据处理能力弱等技术瓶颈,实现了对舞动灾害重点区域重要线路的全面感知,填补了相应领域国内外研究空白,也标志着公司建成了首个基于边缘计算技术的输电线路风振特征监测体系。


2019年10月,中国电科院与国网信息通信产业集团彩宝彩票注册合作,建立了我国视频监控覆盖地域最广、接入数量最多的国家电网公司基建安全质量信息监控中心。监控中心综合运用物联网、大数据、云计算等先进技术,全面对接27个省级电力公司基建现场作业视频和安全质量管理信息,可同时接入风险视频1000路,具备工程项目统计、风险远程抽查、违章作业处置等多项业务功能,提升了电网基建管理的信息感知、数据共享和智能预警能力。


加强源网荷储互动技术研究,多维度助推电网绿色发展


储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统和能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。以锂离子电池为主体的电化学储能是大规模储能技术的重要发展方向,然而,锂离子电池本身存在热失控的安全风险,并极易由此引发系统性火灾。


中国电科院研发了锂离子电池储能集装箱消防系统,能在15秒内扑灭明火,且24小时内电池不复燃,有效解决了传统灭火方式对锂离子电池火灾不具备明显抑制作用、无法防止电池复燃等问题。消防系统采用模块化设计,可根据应用需要灵活配置,可广泛应用于大规模储能、分布式储能、电动汽车等多个领域。


新能源发电存在着机组机型多、并网特性差异大、现场试验工况有限等约束下仿真模型通用性和准确性难以兼顾等问题,中国电科院全面掌握新能源发电机组机电暂态通用化建模及参数整定技术,完成了30余个类型风机和27个类型光伏逆变器的参数整定工作,技术覆盖80%新能源并网容量;建立了新能源基地经特高压直流送出系统的数模混合仿真平台,建成了主控和变流控制器在环的风电机组并网特性评价系统,有力保障了风力发电并网的安全稳定运行。


近年来,大量具有间歇性、随机性的分布式电源接入电网,极大地增加了电网复杂性和管控难度,对电网的安全、可靠、经济运行产生重大影响。


2019年,中国电科院牵头的国家重点研发计划项目“分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及示范应用”取得重大突破。面向工业园区集中式接入与农村户用分散式接入的分布式电源灵活并网装备及群控群调系统成功应用于该项目位于安徽金寨的示范工程中,极大提高了分布式能源灵活并网和高效利用水平。安徽金寨光伏用户的发电收益也因此得到极大提升,通过项目研发成果应用,铁冲乡前营村村民李西术家的光伏发电年均收益从1400元提升到2600元。该技术实现了大规模分布式电源并网电量的有效消纳,也标志着我国在分布式可再生能源高效利用方面处于国际领先地位。


针对当前分布式能源站存在的规划设计不合理、生产运行效率低、设备设施利用率不高等问题,2016年开始,中国电科院与国网上海综合能源服务公司合作,开发了基于分布式低碳能源站多空间尺度能源互联互济规划与运行平台软件。2019年3月,平台在上海世博B片区央企总部能源中心开展试点应用,提高能源站运行效率10%以上,为综合能源服务多能供应、能源站代维托管等服务提供了技术支撑。


2020年,中国电科院将围绕公司战略目标,深入开展能源互联网战略谋划和关键技术研发,加紧步伐建设世界一流的电力科研机构、技术咨询机构和权威质检认证机构。

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