中國(guó)特大電網(wǎng)已形成 領(lǐng)先歐美電網(wǎng)三五年

“這是中國(guó)電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域取得的重大成就，項(xiàng)目的創(chuàng)新成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，增強(qiáng)了中國(guó)在電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。”這是國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)主席克勞斯·烏赫勒對(duì)中國(guó)自主研發(fā)的“特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化應(yīng)用”的評(píng)價(jià)。

2014年1月，特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)模化應(yīng)用獲得2013年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)32個(gè)省級(jí)以上主調(diào)、9個(gè)省級(jí)獨(dú)立備調(diào)和57個(gè)地級(jí)調(diào)度，覆蓋了全部等級(jí)保護(hù)四級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了特大電網(wǎng)多級(jí)調(diào)度控制業(yè)務(wù)一體化協(xié)同運(yùn)作，促進(jìn)可再生能源有效消納。一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)已成為特大電網(wǎng)調(diào)度須臾不可或缺的技術(shù)手段。

電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，服務(wù)千家萬(wàn)戶。電力系統(tǒng)是迄今為止最復(fù)雜的人造系統(tǒng)之一。電以光速傳輸，不易儲(chǔ)存，發(fā)電、輸電、用電瞬時(shí)完成，且須保持實(shí)時(shí)平衡，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行高度依賴電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)，它已成為電網(wǎng)運(yùn)行控制的重要工具。

中國(guó)特大電網(wǎng)已形成

國(guó)際特大電網(wǎng)運(yùn)行組織(VLPGO)將裝機(jī)容量超過(guò)6000萬(wàn)千瓦的電網(wǎng)稱為特大電網(wǎng)。

目前，中國(guó)電網(wǎng)已成為世界上運(yùn)行電壓等級(jí)最高、用電量最大、可再生能源裝機(jī)最多、交直流混聯(lián)的特大電網(wǎng)，截至2012年年底，全國(guó)裝機(jī)容量達(dá)到11.45億千瓦，其中，風(fēng)電裝機(jī)達(dá)7600萬(wàn)千瓦。中國(guó)電網(wǎng)與美國(guó)、歐洲電網(wǎng)一起，成為全球最大的三大電網(wǎng)。

特大電網(wǎng)的特點(diǎn)是覆蓋多個(gè)區(qū)域，由多個(gè)調(diào)度機(jī)構(gòu)共同完成運(yùn)行控制，系統(tǒng)運(yùn)行呈現(xiàn)緊密化特征，全網(wǎng)調(diào)度控制協(xié)同運(yùn)行。

作為國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，電網(wǎng)安全直接關(guān)系國(guó)家安全。特大電網(wǎng)的上述特性要求中國(guó)采用一體化調(diào)度控制系統(tǒng)。

可再生能源并網(wǎng)電量逐年增長(zhǎng)

截至2013年年底，國(guó)家電網(wǎng)風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)量已分別達(dá)到7037萬(wàn)千瓦和1546萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)24%和360%，國(guó)家電網(wǎng)已成為世界風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模最大、光伏發(fā)電增長(zhǎng)最快的電網(wǎng)。

近年來(lái)，中國(guó)風(fēng)電、水電等可再生能源并網(wǎng)電量逐年增長(zhǎng)，尤其是2013年，分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目如雨后春筍般在全國(guó)出現(xiàn)。來(lái)自江蘇省能源局的數(shù)據(jù)顯示，至2013年年底，江蘇省分布式光伏累計(jì)安裝容量達(dá)65萬(wàn)千瓦，居全國(guó)第一。

中國(guó)能源資源與負(fù)荷中心呈逆向分布，風(fēng)電、水電等可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，客觀上需要通過(guò)大電網(wǎng)的調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置。這就對(duì)電網(wǎng)的分析、預(yù)測(cè)和控制能力以及自動(dòng)化水平提出了更高要求：電網(wǎng)不僅要采用一體化調(diào)度控制技術(shù)手段，保障自身安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還需要攻克全網(wǎng)實(shí)時(shí)工況共享與聯(lián)合運(yùn)行控制、重大電網(wǎng)事故的多控制中心協(xié)調(diào)、大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)運(yùn)行及消納等世界級(jí)技術(shù)難題。中國(guó)電網(wǎng)迫切需要研發(fā)新一代電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度協(xié)同運(yùn)作和大電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制。

為破解特大電網(wǎng)遇到的技術(shù)難題，項(xiàng)目采用一體化和標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)原則，立足自主創(chuàng)新，在國(guó)際上率先研發(fā)出特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)，首次研發(fā)了適應(yīng)大電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務(wù)“橫向集成、縱向貫通”的一體化支撐平臺(tái)，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題，形成國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

攻克四大難題

2004年5月，由國(guó)網(wǎng)公司、國(guó)網(wǎng)電科院、中國(guó)電科院等聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研等40多家單位，組成團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)。項(xiàng)目累計(jì)投入科研經(jīng)費(fèi)1.1億元，并得到國(guó)家“核高基”項(xiàng)目支持。立項(xiàng)之初，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就深知，要想實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度協(xié)同運(yùn)作和大電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制等目標(biāo)，必須同時(shí)解決四大難題：

復(fù)雜大電網(wǎng)的安全運(yùn)行。從國(guó)際上看，近十年來(lái)，美加“8˙14”、歐洲“11˙4”等大停電事故給社會(huì)造成了巨大損失。事故分析表明，全網(wǎng)故障信息共享、在線跟蹤分析、調(diào)度協(xié)調(diào)控制等手段的缺乏，是導(dǎo)致事故逐步發(fā)展擴(kuò)大的重要原因。因此，復(fù)雜大電網(wǎng)的安全運(yùn)行難題亟須破解。

大范圍經(jīng)濟(jì)與低碳調(diào)度。原有基于局部平衡的發(fā)電調(diào)度方式，已經(jīng)難以適應(yīng)特大電網(wǎng)大容量遠(yuǎn)距離輸電、可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)和節(jié)能減排等要求，因此，特大電網(wǎng)需要突破大范圍經(jīng)濟(jì)與低碳調(diào)度的技術(shù)難題。

調(diào)度控制的安全防護(hù)。網(wǎng)絡(luò)空間如今已成為信息戰(zhàn)場(chǎng)，震網(wǎng)、火焰病毒等定向攻擊國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，使原有基于邊界防護(hù)的安全體系受到威脅，電網(wǎng)亟須創(chuàng)新內(nèi)部安全防控和備用調(diào)度技術(shù)，解決調(diào)度控制的安全防護(hù)難題。

標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的一體化平臺(tái)。特大電網(wǎng)運(yùn)行需要實(shí)時(shí)工況全網(wǎng)共享和調(diào)度控制多級(jí)協(xié)調(diào)，調(diào)度中心原十余套獨(dú)立業(yè)務(wù)系統(tǒng)無(wú)法有效支持，亟須研制一體化支撐平臺(tái)，破解電網(wǎng)模型、圖形、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)全網(wǎng)共享和業(yè)務(wù)高效協(xié)同的技術(shù)難題。

取得五大突破

提出了CIM/E和CIM/G等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)了基于廣域總線技術(shù)、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和大電網(wǎng)模型統(tǒng)一管理的一體化支撐平臺(tái)，解決了特大電網(wǎng)多控制中心實(shí)時(shí)運(yùn)行工況共享的重大技術(shù)難題。

研發(fā)了多級(jí)調(diào)度協(xié)同的大電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、綜合智能告警和安全控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家電網(wǎng)500kV及以上電網(wǎng)故障的全網(wǎng)聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)告警，率先解決了特大電網(wǎng)運(yùn)行中多級(jí)調(diào)度協(xié)調(diào)控制和故障聯(lián)合處置的技術(shù)難題。

首次研發(fā)了基于特大電網(wǎng)實(shí)時(shí)實(shí)測(cè)運(yùn)行工況、事件觸發(fā)、多級(jí)調(diào)度互動(dòng)的在線動(dòng)態(tài)安全預(yù)警技術(shù)，提高了特大電網(wǎng)安全狀態(tài)評(píng)估的實(shí)時(shí)性，解決了長(zhǎng)過(guò)程多重連鎖故障預(yù)警處置的重大難題，實(shí)現(xiàn)了多調(diào)度中心協(xié)同運(yùn)行的在線安全預(yù)警。

建立了兼顧經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、安全的發(fā)電調(diào)度優(yōu)化模型，研發(fā)了多目標(biāo)、多時(shí)間尺度、多級(jí)協(xié)調(diào)的超大規(guī)模經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)。提出日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃的自適應(yīng)滾動(dòng)優(yōu)化技術(shù)和精細(xì)化安全校核方法，提升了更大范圍電力資源優(yōu)化配置的能力和可再生能源消納能力。

首次研發(fā)了基于國(guó)產(chǎn)軟硬設(shè)備的滿足國(guó)家等級(jí)保護(hù)四級(jí)安全要求的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，構(gòu)建了省級(jí)以上分組分布式備調(diào)體系，基于分層VPN建立了調(diào)度專用數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面，構(gòu)建了更加堅(jiān)強(qiáng)的電力二次系統(tǒng)縱深安全防護(hù)體系，有效提高了電網(wǎng)調(diào)度抵御重大自然災(zāi)害和集團(tuán)式網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力。

國(guó)際上尚未研發(fā)出同類技術(shù)

特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)首次研發(fā)了適應(yīng)大電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務(wù)“橫向集成、縱向貫通”的一體化支撐平臺(tái)，攻克了多級(jí)調(diào)度協(xié)同的大電網(wǎng)智能告警和協(xié)調(diào)控制、全網(wǎng)聯(lián)合在線安全穩(wěn)定分析、安全約束機(jī)組組合等重大技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了特大電網(wǎng)多級(jí)(國(guó)網(wǎng)省)調(diào)度控制業(yè)務(wù)的一體化協(xié)同運(yùn)作，促進(jìn)了可再生能源有效消納。

最終，項(xiàng)目形成IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)、國(guó)際專利3項(xiàng)，獲授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)、軟件著作權(quán)4項(xiàng)、發(fā)表論文135篇。項(xiàng)目被評(píng)為2013年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)家戰(zhàn)略性創(chuàng)新產(chǎn)品，關(guān)鍵技術(shù)獲2011和2012年度中國(guó)電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)以及第十四屆中國(guó)專利獎(jiǎng)優(yōu)秀發(fā)明獎(jiǎng)。

經(jīng)查閱資料得知，美國(guó)、歐洲已于2003年開展特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制技術(shù)研發(fā)，但至今尚未形成成熟的技術(shù)產(chǎn)品。

特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)?；瘧?yīng)用是電力行業(yè)的重大自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了國(guó)際電網(wǎng)調(diào)度控制領(lǐng)域的中國(guó)引領(lǐng)，保障了特大電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能和環(huán)保運(yùn)行，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全具有重大意義。

社會(huì)效益難以估量

2009年，特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)完成項(xiàng)目研發(fā)并投入運(yùn)行，隨后在國(guó)家電網(wǎng)省級(jí)以上調(diào)度控制中心全面推廣應(yīng)用。截至2013年年底，項(xiàng)目成果已成功應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)32個(gè)省級(jí)以上調(diào)度和57個(gè)地級(jí)調(diào)度，覆蓋了全部等級(jí)保護(hù)四級(jí)系統(tǒng)，成為特大電網(wǎng)調(diào)度不可或缺的主要技術(shù)手段。

經(jīng)查閱項(xiàng)目應(yīng)用證明書可見，應(yīng)用情況及社會(huì)效益顯示：“2010年12月，國(guó)調(diào)智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程完成現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收并投入運(yùn)行，系統(tǒng)成熟穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠……一體化電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的建成投運(yùn)，大大提升了國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)裝備水平，提高了駕馭大電網(wǎng)能力，為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電發(fā)揮了重要作用，社會(huì)效益難以估量。”

從2010年到2012年，國(guó)家電網(wǎng)消納風(fēng)電電量分別為472、706、939億千瓦時(shí)，年均增長(zhǎng)率超過(guò)30%，風(fēng)電裝機(jī)達(dá)5549萬(wàn)千瓦;2012年并網(wǎng)水電發(fā)電量5186億千瓦時(shí)，水能利用率提高7.1%。

福建省調(diào)應(yīng)用系統(tǒng)后，年均降低發(fā)電煤耗1%，降損3.6億千瓦時(shí)，節(jié)水增發(fā)1.4億千瓦時(shí);江蘇省應(yīng)用系統(tǒng)后，年均降低發(fā)電煤耗1.9%，減少二氧化碳排放392.6萬(wàn)噸。

一連串的數(shù)字表明，特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)促進(jìn)了可再生能源的有效消納，對(duì)促進(jìn)清潔能源利用和新能源并網(wǎng)消納發(fā)揮了重要作用，為節(jié)能減排提供了技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了巨大的社會(huì)效益。

安全意義重大

華中電網(wǎng)有限公司系統(tǒng)應(yīng)用情況及社會(huì)效益顯示：“通過(guò)一體化機(jī)制，依托系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)華中—華北互備調(diào)度功能，健全了電網(wǎng)備用調(diào)度應(yīng)急保障體系，備調(diào)功能投入日常運(yùn)行，多次成功實(shí)戰(zhàn)演練。通過(guò)縱深安全防護(hù)體系的應(yīng)用，系統(tǒng)安全性、可靠性大大提升，投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。”

2012年，特大電網(wǎng)一體化調(diào)度控制系統(tǒng)成功報(bào)警了500余次電網(wǎng)故障，成功抵御處置了22次嚴(yán)重電網(wǎng)故障沖擊，保障了1.2萬(wàn)余項(xiàng)主網(wǎng)設(shè)備計(jì)劃停電工作的順利實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了220千伏以上348座變電站和1134條線路的安全投運(yùn)。

案例和數(shù)字證明，系統(tǒng)的應(yīng)用保障了國(guó)家電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障了特大電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。此外，在電網(wǎng)安全生產(chǎn)、迎峰度夏及迎峰度冬等方面發(fā)揮了重要作用，圓滿完成了十八大、國(guó)慶60周年、上海世博會(huì)、“兩會(huì)”“神九”發(fā)射等國(guó)家重大保電任務(wù)。

該項(xiàng)目技術(shù)路線正確，應(yīng)用前景廣泛，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果在基于統(tǒng)一平臺(tái)和四大類應(yīng)用的一體化系統(tǒng)體系架構(gòu)、大電網(wǎng)綜合智能分析與告警、面向特高壓同步大電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析和在線穩(wěn)定分析、多級(jí)多時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃的一體化決策與安全校核等方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

——中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的“智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”科技成果鑒定會(huì)專家組

這是世界級(jí)的成果，是中國(guó)和世界智能電網(wǎng)領(lǐng)域的巨大進(jìn)步!

——國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)主席克勞斯烏赫勒

中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)率先實(shí)現(xiàn)了VLPGO白皮書提出的新功能，領(lǐng)先歐美電網(wǎng)三到五年。

——國(guó)際特大電網(wǎng)運(yùn)行組織(VLPGO)秘書長(zhǎng)阿蘭史蒂文