渤海之滨是我们的美丽天津,在滨海新区南部有一座美丽小城,这就是名闻遐迩的中新天津生态城。当我们经过蓟运河口的彩虹桥即将进入生态城时,首先映入我们眼帘的是矗立于桥边的5架数十米高的巨大风机,这就是这座海滨新城的典型标志和独特之处,而更令人称奇的是它的智能电网。从2009年规划建设到2011年投入运营已经将近2年,智能电网带给我们什么变化?有哪些特点?能实现什么功能?如何智能?带着这些问题,我们走近生态城,走进这一国际上覆盖区域最广、功能最齐全的智能电网项目,感受智能电网的魅力,体验“智慧电网”的神通。
揭开生态城智能电网神秘面纱
中新天津生态城智能电网覆盖区域达到31平方公里,是目前国际上区域最大、功能最齐全的智能电网示范区。目前,生态城起步区范围面积约4平方公里,是南部片区的最主要部分,智能电网综合示范工程的实施范围主要集中在这一区域。
中新天津生态城智能电网综合示范工程2011年9月成功投运。这标志着智能电网率先步入滨海新区百姓家。之所以叫智能电网,是因为它不再仅仅传送电能,而是与信息流进行了全面的集成和融合,变成了智能型生态城市高效运转的“中枢系统”,智能电网时代的到来,将改变人们的生活方式。
中新天津生态城智能电网是天津智能电网建设发展的标志性工程。生态城的智能电网,不仅风电、光伏发电等可再生能源利用比率将达20%以上,而且能实现和有线电视、IP电话、互联网的相互融合,其遥控、遥测、信息反馈的智能化能力可做到从居民生活到公共设施,再到工业生产的全涵盖。据专业人员介绍,中新天津生态城智能电网工程包括分布式电源接入、储能系统、智能电网设备综合状态监测系统、智能变电站、配电自动化、电能质量监测和控制、用电信息采集系统、智能用电小区楼宇、电动汽车充电设施、通信信息网络、电网智能运行可视化平台以及智能供电营业厅等12个子项工程。
2011年9月19日是个值得纪念的日子。建成投运的中新天津生态城智能电网综合示范工程,集中展示了智能电网的巨大魅力,实现了“两最”和“两大创新”:面积最大——居世界之首,实现了中新天津生态城31平方公里的全区域覆盖;功能最全——包括了发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息网络“六个环节一个平台”,涵盖了电力系统的全过程;技术创新——建成了国内首个实现实体营业、自主营业、网上营业和手机营业“四位一体”的智能营业厅,自主开发了可视化平台、用户用能服务4个原创系统和8个技术支持系统;运营模式创新——在管理上突破专业界限,不断拓展增值服务范围。2011年底,中新天津生态城智能电网工程通过了国家电网公司的验收。
总书记称赞:智能电网创新很有价值
时隔两年,2013年5月14日,习近平总书记在天津市委书记孙春兰、市长黄兴国的陪同下来到生态城考察,在智能电网综合示范工程服务中心,国网天津市电力公司总经理张宁向总书记汇报了智能电网的运行情况。了解到国家电网公司在坚强智能电网建设和供电服务方面取得的成绩,习近平对国家电网公司技术创新工作和供电服务工作给予充分肯定。考察过程中,习近平对坚强智能电网、电价、清洁能源发展、节能减排等内容十分关注,了解到坚强智能电网能对促进清洁能源发展和解决环保问题发挥重要作用时,连连称赞。他十分关心智能电网的推广,并对下一步智能电网发展寄予厚望。当通过演示看到智能电网给人民生活带来可喜的变化时,总书记赞许地说,这种创新很有价值,非常值得肯定。
习近平对生态城建设取得的成绩表示肯定。他指出,生态城要兼顾好先进性、高端化和能复制、可推广两个方面,在体现人与人、人与经济活动、人与环境和谐共存等方面作出有说服力的回答,为建设资源节约型、环境友好型社会提供示范。
习近平总书记的视察和肯定,是对天津电力工作的巨大鼓舞和鞭策,指引天津的智能电网建设向更高的目标迈进。
建设里程碑 记录每一步
人类可以创造历史,但不可以改变历史。历史上记录的每一个时刻都是智能电网建设者的真实写照。
从智能电网建设大事记中我们不难看到电力建设者的创造力、执行力和攀登世界高峰的魄力。
2007年11月18日,我国与新加坡签署协议,确定两国合作建设中新天津生态城,并明确了“生态环保、节能减排、绿色建筑”的建设主题。
2009年5月21日,首次公开了“中国智能电网”的发展计划。建设智能电网的总投资将超过4万亿元。智能电网建设将是中国电网未来10年发展的主要方向,到2020年全面建成坚强智能电网,使中国电网的资源配置能力、安全稳定水平,以及电网与电源和用户之间的互动性得到显著提高。
2010年4月7日,滨海新区和畅路110千伏智能变电站开工建设,标志着中新天津生态城智能电网综合示范工程全面启动。
2011年8月29日,中新天津生态城智能电能质量监测系统具备试运行条件。
2011年9月5日,中新天津生态城智能电网微网系统进入试运行阶段。
2011年9月13日,天津市首座智能变电站——和畅路110千伏智能变电站投入运行。
2011年9月13日,天津市首座智能变电站——和畅路110千伏智能变电站投入运行。
2011年9月16日 中新天津生态城智能电网配电自动化子项投运。
2011年9月19日,国际上覆盖区域最广、功能最齐全的中新天津生态城智能电网综合示范工程成功投入运行。
为了确保项目进度,国网天津电力公司多部门和单位发扬协同作战精神,周密组织、科学安排,形成了多位一体的工程建设体系,做到发现问题相互配合解决,出现困难共同应对。从领导到各级管理人员深入现场,对工程500多个环节落实责任,加强巡视,认真检查,严格监督,力求达到最高水准,并创造了24个作业面同时施工零事故的佳绩。
值得称颂的是,在2011年8月至9月的短短一个多月里,是中新天津生态城智能电网建设的决战时刻。施工高峰期间,共有18家单位、1200余人、70余部施工机械同时作业,在面积34.2平方公里的范围内展开一场规模空前的建设大会战。智能电网示范工程建设凝结着无数电力建设者的智慧、心血和汗水每一个日日夜夜都值得铭记。天津公司干部员工秉承“高严细实”工作理念,以尊重科学、勇于探索的创新精神;以团结协作、务实进取的争先精神;以拼搏奉献、不辱使命的奋斗精神,用奋勇争先的意志为滨海新区和美丽天津描绘了靓丽的风景。
前所未有的12个子项“智慧”工程
智能电网建设是一个复杂和精密的系统工程,每一个子项目都是前所未有,都是技术创新。
●分布式电源接入:到2020年前,生态城将建设中央大道光伏、动漫园光伏、主题公园风力发电及生物质发电等分布式电源接入项目。
●微网储能系统:配置光伏、风力分布式电源总容量共36千瓦,采用锂离子电池作为储能设施,以照明和电动汽车充电桩等15千瓦负荷作为微网负荷,配以监控设备构成低压交流微网,通过并网开关与外部电网相连。
●设备综合状态监测系统:通过IEC61850通信协议集成变压器、组合电器、输电电缆等主要输变电设备多种在线监测信息,实现对设备运行状态数据的实时采集、状态展示、故障诊断、趋势预测的综合分析。
●智能变电站:按照设备智能化、数据平台标准化的配置原则建设,充分展现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、运行状态可视化、在线分析决策、内外协同互动的技术特征。
●配电自动化:利用电子、通信、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和管理。
●电能质量监测:由分布在各监测点的电能质量监测终端、信息通道及服务站和客户端组成,对生态城区域电网电能质量有关数据进行实时、准确、全面的在线监测,实现数据的统一管理、分析与考核。
●用电信息采集系统:以双向、宽带通信信息网络为基本特征,实现对各类用户负荷、电量、计量状态等重要信息的实时采集,建立实时、高效、可靠、互动的新型供用电关系。
●智能用电小区:基于电力光纤到户的全程光纤通信方式,实现用户与电网之间的互动,可对各类家电用电信息进行采集和控制,还可建立集紧急求助、燃气泄漏、烟感、红外探测于一体的家庭安防系统。
●电动汽车充电设施:天津市电力公司计划于2010年至2015年间,在生态城建设3座大型充电站、3座中型充电站和150个充电桩。
●通信信息网络:面向智能电网、以光纤传输和光纤接入为主的高速通信网络,实现对发电、输电、配电、用电等关键环节运行状况的无盲点监控。
●电网智能运行可视化平台:综合采用三维虚拟显示技术、多媒体动画技术,通过实时在线分析和仿真等手段,实现针对生态城智能电网的全程、全景、全维度可视化展示功能。
●智能营业厅:设置多种智能终端,主要功能包括客户身份识别、自动引导、多渠道缴费、业务办理、远程协助、信息查询、票据打印、充值卡发售等,能提供24小时不间断服务。
展示在我们面前的智能电网雏形
发电能力:2011年内接入4个光伏项目。目前,生态城智能电网已接入4.5兆瓦蓟运河口风电,营业厅建成以30千瓦光伏、6千瓦风电、60千瓦时储能和15千瓦负荷组成的微电网。中央大道、北部高压带、污水处理厂、服务中心停车场等4个光伏项目已并网,形成16.249兆瓦分布式电源供电的局面,提高了生态城可再生能源的利用比例。
电网架构:形成6个双环网运行。目前生态城已经投运和畅路110千伏智能变电站,建成配电自动化主站和27个开关站,10千伏电缆出线13条。全面建设配电自动化,建成18条10千伏出线,47个开关站,逐步形成6个双环网,推广生产抢修指挥平台,满足生态城居民生活和产业发展的供电需求。到2020年,将建成2座220千伏、4座110千伏智能变电站,建成近30个双环网,实现配用电信息的高度集成,供电可靠率达到99.999%。
用电管理:智能营业厅投入使用。目前生态城已经建成了永定州大型电动汽车充电站,在嘉铭小区418户建设电力光纤到户,实现了远程抄表、智能家电控制、智能用电管理,支撑“三网融合”,建成了国内首座集实体营业、自助营业、手机营业、网上营业“四位一体”的智能营业厅。10000余户电力光纤已经到户。到2020年,将建成10万户电力光纤到户,电力光纤到户覆盖率100%,建成成熟的充换电服务网络,满足生态城电动汽车绿色出行的需求。到2020年,生态城将全部采用清洁能源,建筑物全部实现绿色节能;可再生能源利用率将达到20%;人均能耗比国内城市人均水平降低20%以上。按照这一指标,2020年,生态城清洁电源将达到约175兆瓦,一年可减少燃烧约1.2万吨标准煤,减排3329.5吨二氧化碳、108吨二氧化硫及94吨氮氧化物。真正做到了节能环保、高效利用。
智能电网------照亮现实 改变生活 惠及百姓
国内外的电力专家、学者普遍认为,智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网,而对于用户而言,这一大堆听上去晦涩难懂的技术手段,在中新天津生态城就变为摸得着、看得见、能操控的实际应用。
在生态城嘉铭小区,工作人员为我们展现了智能用电的神奇之处。在这间智能样板间的客厅中任何角落,只要一个PAD(手持平板电脑)在手,就能遥控屋内所有智能空调、智能加湿器、智能空气净化器、电动窗帘、智能电视等全部智能家电的运行状态。这个PAD就是智能交互终端,智能家居的一切控制都通过它来实现。比如在可视化的操作界面中,用手指划到电视选项,点击图标,就可以选择开或关,选择空调选项,可以定时开空调,还能设定空调的温度。
不是只有智能家电能够通过PAD控制,普通家电只要配上智能插座就能加入可遥控的队伍。不仅如此,通过智能插座采集电器的实时用电情况,用户还能够在PAD安装的能效管理平台上查询用电数据,进行电器耗电分析,通过能效管理量身制定合理的用电策略,实现合理用电。用户不仅可以通过PAD来实现以上功能,根据使用习惯的不同,还能够通过电视和互联网等终端完成以上操作。更有趣的是,还可以通过打电话来远程遥控家电状态。如果用户一个小时以后到家,想提前开启家中空调并设定温度,这时,不管身处何方,只需要打一个电话即可将家中空调打开。目前,中新天津生态城4平方公里起步区已经逐步开始智能电网的应用,“智能生活”所有居民家庭中全部实现了电力光纤到户,并结合在生态城智能营业厅建设的能效管理平台实现了智能家居控制、智能用电、用电信息采集、安防报警、三网融合等功能。从此“智能生活”步入寻常百姓家。
随着中新天津生态城的逐步开发建设,起步区30000户住宅将全部实施电力光纤入户。未来,智能电网将覆盖全城,成为目前国际上最大区域、最综合的一个智能电网示范区。
走近微电网新时代
位于生态城和畅路的智能营业厅是智能楼宇的试点。在该营业厅楼顶,有6台合计6kW的风机、5组合计30kW的光伏电池阵列,智能营业厅四层还建有15kW×4h的储能装置。这就是智能电网的微电网系统。有了这些发电装置,智能营业厅不仅可以与外部电网连接运行,也可以实现独立运行。微电网将清洁能源作为主要电源,当外部电网断开时,智能电网将自动启用微电网系统。当主网停电时,并网开关、光伏风电开关由合变分,转为停运状态,随即储能装置进入放电状态,对负荷进行供电,然后光伏风电开关由分变合,转为运行状态,实现对外发电,微电网完全可以在外部电网停电时从并网运行转为孤网运行。据介绍,生态城智能营业厅自带的光伏风电发电系统,能够实现营业厅内15kW的照明,并保证两个汽车充电桩4小时内全部负荷的自给自足。
未来,微电网将在中新天津生态城广泛应用。在中新天津生态城中,很多正在建设的小区楼宇,向阳面的各层阳台外立面看上去是外观时尚的太阳能光伏板,能够利用光电效应直接将太阳的光能转化为电能,输出直流电存入蓄电池中。
微电网“能量管理系统”,实现了分布式电源优化控制、能量经济调度、可再生能源出力预测等应用功能。不仅能够实现不同电源之间的转换,还可以通过智能终端为用户提供风光储、周分类电量、分类累计电量以及累计碳减排效益等统计数据。利用各种清洁能源发电方式存储的电量,智能小区用户就可以很好地通过智能用电管理系统对家庭用电进行合理规划,从而实现节约用能,有效降低用能费用支出。实行阶梯电价后,用户可以在用电低谷期的低电价时进行储电,在用电高峰高电价时段则可使用储存的电能。不仅有效利用了清洁能源,还可以降低家庭用电消费。家庭微电网系统包括风能、太阳能等新能源发电模式,在模拟主网发生故障的情况下,系统会自动切换到微电网的孤岛模式,利用小型风机、太阳能板以及储能装置为用户提供自给自足的用电服务。此外,目前中新天津生态城在污水处理厂、中央大道等处都建设了光伏发电装置,利用光电效应将太阳能转化为电能,供日常使用。
智能电网的样板 追求卓越的典范
中新天津生态城智能电网建设作为一项综合性示范工程,在建设中涉及环节之多,范围之广,技术难度之高,专业交叉之复杂,堪称天津电力史之最。智能电网涉及的前沿技术具有重要的示范意义,如全国首个融合光伏发电、风力发电及先进储能技术较为完整的微网系统,填补了我国微网分布式电源接入技术和微网控制技术领域的空白。此外,信息一体化的集成和应用技术、设备状态监测信息的集成技术等也都居于领先水平,中新天津生态城智能电网项目投运后,能够满足区域内可再生能源利用比例不低于20%;智能电能表覆盖率100%,供电可靠率99.999%,故障排查从3小时缩至1分钟,均达到了国际领先水平。
可以预见,到2015年,天津智能电网技术将得到广泛应用,智能化整体水平将达到国内先进水平。届时,天津公司将实现大型机组重要运行状态参数的在线监测;“两型三新”输电线路全面应用,柔性输电技术有所应用,在线监测技术及智能巡线技术全面普及,实现线路分析评估诊断与决策智能化,全面提升配电自动化覆盖率;智能电能表覆盖率达到100%,全面建成用电信息采集系统;全面完成营销信息化系统建设任务,推进智能用电小区试点建设;建设143座电动汽车充换电站和1000个充电桩;建成天津电网智能调度中心;建成规范、统一、全覆盖的输配用电通信网络。
中新天津生态城智能电网综合示范工程,不仅体现了国家电网公司的高瞻远瞩和超前决策,而且还展示了中国电力员工队伍的的智慧、能力和水平。是国网公司“努力超越,追求卓越”理念在伟大实践中的最好诠释。