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卢强:智能电网是智能电力系统的一部分

导读: 中国科学院院士、民盟中央原副主席卢强认为智能电网的定义就是——具有多指标自趋优运行能力的110千伏及以下电压等级的智能电力系统。

  中国科学院院士、民盟中央原副主席卢强认为智能电网的定义就是——具有多指标自趋优运行能力的110千伏及以下电压等级的智能电力系统。

  在今年两会期间,智能电网建设被写进《政府工作报告》,可以说发展智能电网在某种程度上已成为各界共识。但是智能电网具体该如何定义?发展智能电网能带来哪些好处?目前还面临认识上的统一和大众知识普及等问题。近日媒体特此专访了中国科学院院士、民盟中央原副主席卢强。

  智能电网要有明确定义

  媒体:您在2000年就提出了数字电力系统的概念,10年过去了,对于发展智能电网,您有哪些新的观点和建议?

  卢强:要发展智能电网,我们首先要问,什么是智能电网?必须要给出一个科学的、明确的定义。

  首先要明确,智能电网是智能电力系统的一个组成部分。要定义智能电网,必须先定义智能电力系统,搞清它与普通电力系统有什么区别。试想,我们加上“智能”是想使电力系统运行得更好还是更坏?当然是更好。好到什么程度?好到极致。好到极致,无论从逻辑上、数学上还是从常识上讲,都是一个优化问题。


  优化永远是针对指标而言的。智能电力系统是一个多指标的优化问题,至少有三大类指标:高安全性、高电能质量和低损耗。现在我们可以给智能电力系统下一个科学的、精确的定义:所谓智能电力系统,就是具有多指标自趋优运行能力的电力系统。“自趋优”也就是需要自动闭环运行。

  因此我认为,作为智能电力系统一部分的智能电网的定义就是——具有多指标自趋优运行能力的110千伏及以下电压等级的智能电力系统。

  限定“110千伏及以下”

  电压等级是关键


  媒体:为什么要界定在“110千伏及以下”电压等级?

  卢强:我们说电网“grid”,也就是“network”,电网是静态的,就是一个复杂电路。就像公路上是人车流,电网里面是功率流,里面不包含大中型的发电厂。为什么首先有一个智能电力系统的定义?比如我们说三峡水电站、二滩水电站、超超临界的大火电机组一般是接在500千伏及以上电压等级的系统里的,如果非得说它属于电网,那些巨型的发电厂都变成死的网络了吗?所以应科学地称之为电力系统。那些发电机组运转起来是必须服从牛顿第二定律的。正如恩格斯所说的,微分是用来描述运动的。要用数学模型来描述一个电力系统的话,所有的发电机组至少要用二阶微分方程加以描述。

  而电网是电路问题,是欧姆定理和克西霍夫定理律问题,并没有牛顿动力学定律的问题。用来描述电网和电力系统的数学模型是不一样的。电力系统是一个微分方程组和代数方程组联立的数学模型,不能把这样的系统称之为电网。

  媒体:但是110千伏及以下的电压等级的电力系统里还是有太阳能、风能发电场接入?

  卢强:像风力发电场、太阳能发电场,这些只被视为功率注入即可,没有必要用牛顿动力学定律来描述。所以在110千伏及以下的电压等级的电力系统就比较纯粹地成为一个电网,以及电网要为之服务的大约三亿个负荷集群。所谓负荷集群,即一个居民小区、一个大型宾馆、一个工业园等等。这三亿个集群皆接入到110千伏以下电压等级的电网中。

  如果这样的电网做到了多指标自趋优运行,那就是智能电网。

  媒体:但是,目前各个国家对智能电网的电压等级都没有做出明确的限定?

  卢强:你要注意到,不管哪个国家讲到智能电网时,虽然没有给出一个定义,但实际上他们说的那些事都是用户的事,是配电和供电网的事。实际上他们脑子里想的就是低压系统,而不是大的电力系统,只是没有挑明具体电压等级的问题而已。

  媒体:您提出的智能电网的三类大指标,在应用过程中有哪些具体表现呢?

  卢强:智能电网的三大指标,一是安全性,就是要降低用户年平均断电率;二是电能质量要优化,各节点电压水平要达标并且不能大起大落,而且其三相对称度和谐波含量也要达标;三是电网的损耗要小。

  发展智能电网有三大好处

  媒体:除了必须给智能电网做出明确定义以外,还有哪些问题是在认识上需要解决的?

  卢强:一个问题是要让大家弄清楚智能电网这么巨大的投资,究竟能给我们带来什么回报。

  如果我们真正建成了智能电网,最大的一个好处就是可以有效降低网络损耗。我们说要减少电网损耗,损耗主要在哪里?是在110千伏及以下电压等级的低压侧。我们的低压线路加起来,总长度要比高压线路长,而且100%的用户是接在低压侧的。全世界都承认,网络损耗有60%到70%是在低压侧,所以我们要减少网损,主要是在供电配电网。

  网络损耗极小化,所带来的节能减排的效果是巨大的,把全国网损降低两个百分点就相当省去了一个3千万千瓦的火电厂!约相当每年节约2×1011千瓦时的电能及其相应的煤炭燃烧量。按时髦的说法,这就是低碳电网。

  媒体:全国电网网损极小化,每年能节省2000多亿度电,这确实是一个很大的回报。除此以外,还有哪些好处?

  卢强:智能化的第二大好处就是,解决我们几十年来为之耗费大量资金,而且不能得到很好解决的白天用电高峰和后夜少用电的低谷造成的“峰谷差”问题。很多国家往往为了白天的几个用电高峰,而留下为数颇多的“热备用”容量,等于要建不少调峰用的发电和抽水蓄能电厂。为“削峰填谷”购置的设备和消耗的电能是一个巨大的数字。

  以前只有水电厂参与调峰,现在峰谷差加大,只好要求火电厂也参与调峰。超超临界机组是煤耗最小的机组,让它参加“深度调峰”,使其运行在亚临界状态,逼迫它低碳变高碳,把节能变成耗能,岂不可悲、可叹!为此我们付出了多么高的经济损失和环境污染的代价啊!

  媒体:我们要利用智能电网更加经济有效地解决“削峰填谷”问题,需要怎样的一些配套手段和配套政策呢?

  卢强:如果建成了智能电网,每个用户都装有智能电表,电网公司每隔一小时发布给用户一个像股价走势一样的电价曲线,以此来调控每个负荷集群的用电行为。使全国约3亿个负荷群一跃成为调整负荷特性曲线的主体。到那时即使全部火电机组退出调峰,峰谷差的问题亦会迎刃而解!

  话又说回来了,为达此目的还是要求电价机制进行改革,要有科学的灵活的电价机制。否则智能电网的建设就达不到预期效果,到头来只不过是赶时髦。

  媒体:除了降低网损和调节峰谷差以外,智能电网还能还能带来哪些经济效益?

  卢强:这就要说到发展智能电网的第三个好处了,就是可以带动一个更大的智能电器产业链。例如每个用户都要装有一块智能电表。这样整个中国就有三亿多块智能电表的产量和销售量,光这一项就会拉动一个很大的产业发展。再加上数以亿计的高低压开关柜,嵌入IT技术使之成为具有双向通讯能力的智能开关柜,这又是一大产业升级。另外还有数字变压器和数字变电站以及用户侧的智能有源和无源的无功补偿装置等等。智能电网的发展可以引发出一个庞大的智能电网产业链,这是我们经济转型、拉动内需的一个重要领域。

  媒体:在您看来,我们目前在对智能电网的看法上还有哪些误区?

  卢强:有一个误区就是一刀切,要求全国各个地方智能电网都按一个模式建设,是一个思想误区。应该各个省市自治区发挥自己的能动性,有自己的个性和特点。但通信接口必须采用国际标准。想用一个“模子”“克隆”出全国所有的智能电网是不可能的。

  还有一种看法可能也要改变,就是认为大区或省电力系统需要建设智能调度控制中心(Smart EMS),而低压电网却不必要。其实地区调度以县调也需建设自己的配电智能调度管理系统(即Dispatch-smart EMS, D-EMS)。

  媒体:按照您的预计,我们国家能用多长时间建成智能电网?

  卢强:如果我国各有关部门下决心走“政产学研”多结合的道路,有望用两个五年计划时间基本建成全国性的智能电力系统和智能电网。

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