团围绕“泛能网”概念和新奥新能源的产业布局,可以理清出怎么样的思路?
新奥通过煤的清洁生产,形成煤基能源产业,运用技术使二氧化碳资源化,通过光伏、微藻,实现节能减排,通过区域清洁能源解决方案,把能源生产、回收、应用连起来了,形成一个系统能效体系,建立一个能源生产、储运、应用和再生四环节的循环经济。
智能电网的建设
智能电网(smart power grids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
无论传统电网还是智能电网,保证安全稳定是第一位的。交流同步电网有其电压安全稳定的特殊规律,世界上由于电网失稳而造成巨大社会、经济损失的恶性事故并不少见。保证电网安全稳定是一个系统工程,取决于诸多因素而非一、二个因素:合理电压等级配置分层,适当交流同步网规模的分区,区域主干网架结构形式,区域联网强弱,远距离输电电压、回路数和交直流输电方案的优化选择,电源结构和分布的优化,电力系统包括电源、电网的合理充裕度,电力系统合理的运行方式选择。
交流同步网合理分区是保证电力系统安全稳定非常重要而有效的措施。世界上所有重大恶性安全稳定交流同步电网事故都是无法预测的多重复合故障事故,这种多重复合故障都不是按稳定导则规定的条件去发生的,如要用电力一、二次系统安全设防去防止概率很低的无从预测的多重复合故障,在技术上无可能、经济上也无法承受。因此,交流同步网合理分区是非常重要而有效的措施,这一方面中国的大区电网划分己有较好基础,我们必须要防止过大交流同步网的重要决策不当而造成“火烧联营”无法想象后果的恶性事故。
值得认真研究论证的几个问题
中国交流同步电网合理分区论证。 此论证涉及全国联网、区域主干网架、远距离输电与特高压、超高压和交直流等一系列技术应用。在论证中要充分注意区分区域交流同步电网主干网架、区域交流同步网间直流联网与远距离大功率输电网的不同功能和实现方式。
区域交流同步电网基本要求。主干网架电压等级要合理,结构清晰,运行方式灵活,具有较强抗扰动能力,事故影响面适当,能安全接受所需区外来电,短路容量可承受,网内不发生正常潮流控制和环网困难,不发生规程规定故障状态下电压、功角失稳以及能避免具有重大事故隐患的高压电磁环网运行等。
全国东西、南北跨区电力流进一步论证核定。中国能源资源与经济发展分布的不均衡性而形成大规模远距离电力输送问题是中国国情,上世纪九十年代对跨区电力流有预测研究,但当前中国能源战略、电力发展的重要原则已有了较大变化,如大力发展核电、可再生能源等,需由政府组织进一步论证核定全国东西、南北跨区电力流,它是决定中国高压电网架构的重要因素。
大规模跨区电力流输送多方案优选论证。采取特高压技术组成更大规模交流同步网方案是一种方案,但必须充分评估安全稳定隐患,电压调整技术可行性,电磁环网安全风险以及与原有500kv主网关系等;基本保持原分区格局采取特高压、超高压的直流、多端直流“点对网”“网对网”,交流“点对网”以及资源地区电网局部合理切分等综合措施同样是一种方案;各方案都有相应技术难点、问题和不同经济代价,总之要以客观的科学态度做好多方案技术经济优选论证。
全国直流联网方案论证。以适当规模的直流实现区域交流同步网间联网以至达到全国联网目标,既取得联网效益,又可在不可预测的复合故障状况下和战争环境、防恐形势下避免对国家经济社会安全构成过大威胁。
在实现全国联网、资源优化配置、安全接受外区送电等条件下,原受端区域交流同步网或经局部调整,采取一定技术措施后是可以适应的情况下,根本性改变中国原交流同步网分区格局是要非常慎重的。
可再生能源电力远距离输送安全稳定论证。不可控的可再生能源电力交直流两种方案下远距离、大功率送入电网,电网电压、功角安全稳定论证。
超导限流、储能技术应用论证。 超导限流器、超导储能技术应用于电力系统后,其有效降低电网短路容量和提高安全稳定性的论证。
提高电网安全稳定性多方案的技术经济优选论证。以达到同样安全稳定水平而投入资金最少的系统一、二次合理配置。
供用电系统变革是重点
供用电系统变革的目的。达到降低供电网线损,提高供电网自愈能力,提高供电可靠性,减小城市输电走廊困难,减小峰谷差,减少系统装机,接纳可再生能源包括用户绿色电力,减少能源不必要转换以提高一次能源利用率,降低用户实际消费电价,适应新型交通工具等等目的。中国2008年电网线损为6.64%即2021亿千瓦时相当于近1亿吨天然谋,中国2008年全国水电总的发电量仅为5633亿千瓦时,线损能耗空间较大,而供电网线损占总的电网线损约三分之二,与输电网相比又具有较大的降低空间。
供用电系统变革的技术和管理手段。建立数字化信息集成处理系统,采用智能电表,实行浮动电价,评估优化供配电电压等级,改善供配电网结构,有条件的实施高温超导供电,构建适应分布式能源系统和新型交通工具的供电系统,实现供用双向互动和电力需求侧智能化管理,从而实现变革之目的。
供用电系统变革与能源消费结构关系。发达国家工业、建筑物、交通能源消费约各占三分之一,而中国大约为70%、25%、5%;2008年中国用电结构为第一产业2.56%,第二产业75.5%,第三产业10.2%,城乡居民用电11.8%,各类用户负荷特性也不同。因此,中国与发达国家供用电系统变革的政策和技术措施侧重面不同,收效也不同。
供用电系统变革与数字化信息集成处理系统关系。采用数字信息集成处理器、智能电表、数字传感器等,实现供用电系统调度、变电站、用户、接入电源等各环节自身信息数字集成处理,各环节间建立高速电力数字专用网。在各环节信息集成基础上,以供用电业务流程和管理的变革模式为依据的信息分析处理是该系统的核心,从而实现供用电系统变革的宗旨、目的。因此,建立数字化信息集成处理系统是供用电系统变革的重要前提。
供用电系统变革是一项全社会的系统工程。中国曾经历过较长的“重发、轻供、不管用”时期,中国供用电环节各方面基础较差,信息化水平低,总体自动化控制水平不高,供配电网架结构薄弱,各地区基础现状很不均衡等。中国推行“配电自动化系统”工作为今后供用电系统变革提供了一定基础,但智能电网供用电系统的技术和管理变革要求高,要求在全面数字信息化集成基础上实现智能化控制,要求建立分布式能源系统,接纳可再生能源,要求优化供配电电压等级、建立合理的供配电网和微网结构,要求商业服务模式创新即原单一电力供应商转变为综合能源供应服务商,电源商、用户也要参与能源管理等。因此,供用电系统变革涉及观念、政策、体制、管理、规划、导则规范、人员、技术、设备、网架和信息化水平等方方面面,工作量很大,是一项全社会的系统工程。各地区基础水平又很不一致,不可一刀切,还要量力而行。总之,供用电系统变革要在规划、规范、试点、总结、完善基础上逐步推行,才能提高投资效益,避免低水平重复建设。
可再生能源应用与分布式能源系统是难点
建立分布式能源系统是大势所趋。大量实践已证明分布式能源系统的一次能源利用率比传统电网模式提高一倍多,也是改善能源结构,接纳可再生能源,提高电力供应安全保障有效途径,在这方面中国与世界发达国家相比有很大差距,首先是观念、体制上的差距。要对中国原电源结构和分布调整做好相应规划,逐步加大分布式电源比例,互补改善接入可再生能源电力的质量,以达到更多应用可再生能源目的。
发展可再生能源是人类未来生存的希望,难点不是“车多路少”,难点在如何解决可再生能源的不可控性。
可再生能源是低碳、清洁、可持续的最有效能源,特别是太阳能、风能利用,是人类未来生存的希望。但是,除因为当前造价偏高和利用小时低而缺乏竞争力需政策支持外,其不可控性即随机性、间隙性以及反调峰特性对电网影响很大,电能质量下降包括频率、电压不稳,谐波污染,还有风电对电网故障和扰动的过渡能力低如低电压穿越能力低等问题,直至威胁到电网安全稳定。
当前存在“车多路少”问题,但电力大规模应用可再生能源难点并不在于此,不是仅仅增加一些输电能力就可以,主要难点在可再生能源的不可控性,这不仅是中国大规模应用可再生能源的难点,也是世界各国面对的难点,只是要解决问题的侧重面不同,中国电力大规模应用可再生能源需要满足四个条件和经济的可行性,这是需要在科学规划指导下逐步解决。
[注本文翻译自国外一篇文章,感觉写的很好,翻译过来供大家学习分享]
关于智能电网的新闻报道很难避免的,其中最受媒体关注的话题之一是安全问题,特别是网络安全问题。这是可以理解的——电网,如我们所知,今天依赖于各式各样的电子设备和计算机化控制来点亮电灯。电网的未来只会更加“连接”(或无线,视情况而定)相结合,这些系统和公共通信设施造成潜在的未经授权的访问。
这个问题就变成了,我们应该如何保护这样一个巨大的系统,使从黑客、罪犯、不满的雇员到其他人不能破坏电网吗?
安全问题基本上是要综合运用人、过程和技术来防止攻击。这不仅仅是技术,或一套流程,它不是一次性投资。没有单一的解决方案对所有组织和应用都是有效的,但有效的解决方案可以通过厂商、系统集成商和最终用户合作来实现。
衡量威胁
最终,安全是关于管理风险的工作,但定义电力设施和系统面临安全威胁是一项艰巨的任务,这部分是由于缺少安全泄露的统计数据。这些(谢天谢地)同自然灾害相比是稀少的,例如飓风、冰风暴等等。大自然是随机的,因此适用于统计分析。网络的威胁,另一方面,是人类带来的,而人随着时间推移,能够学习和改变自己的方法。在此背景下,安全是一个动态的、不断变化的过程的本质。它从来就不能“完成”。
安全威胁并没有技术的限制(例如,有许多潜在的攻击方式,可以规避安全措施)。这就是为什么安全专家们通常指出需要“深度的防御,”有效地结合的政策、流程和技术来增强安全。
另一个电力系统安全有关的值得注意的区别是安全性和可靠性之间的关系。这两个目标并非总是一致的,取决于它们的优先级考虑。例如,增加从变电站返回到电力控制中心的数据对可靠性管理是非常有用的,但从安全性角度,它提出额外的挑战。现代的“可路由”通讯协议被认为是脆弱的,并随着智能电子装置(intelligent electronic devices,IEDs)的广泛采用,电力设施受到的网络攻击将会日益增加。
然而,回到老“串口”协议将不能提供足够的带宽来运行诸如广域监测系统等先进应用,而且还不能足够的基于ip协议的安全工具以强化电力系统。最终,尽管如此,可靠性和安全性是必将是统一的。如果一个安全漏洞使得入侵者破坏电力设施的操作而造成的停电,显然可靠性也将同时被损坏。
当然今天的电力系统不仅分布更加广泛、数量更多,他们彼此之间、以及与远程设备如变电站之间存在紧密的联系。此外, 电力系统的互操作性已成为一个优先级,这一点被诸如开放通信标准IEC61850的快速采用所例证。厂商必须保证他们的安全措施不能牺牲互操作性。
满足电力系统的安全要求在当前的环境中是一个多方面的、不断变化的挑战。从系统厂商的角度,解决安全问题时首要障碍之一在于满足来自电力系统用户、监管机构和各行业标准工作组不同的、有时相互矛盾的要求。这些不同来源的要求是在一定的语境中,根据具体的目标制定的,不太考虑这个范围之外的问题。例如,NERC的CIP要求考虑的是运营者,而不是供应商,但系统用户仍期待供应商支持他们满足这些要求的努力。
这使系统供应商必须面对变化的目标,在他们定义新产品和服务时。定义产品要求,然后承担更加重要的角色。同样地,安全问题必须在开发过程中反复靠虑,重点强调安全评估及测试。
对电力设施的挑战
虽然对系统供应商而言,从根本上开发功能安全的产品是至关重要,在产品出售后, 确保持续的安全主要是用户和电力设施的责任。最终应由电力公司负责。因为这个原因,保证安全型必需成为现代电力组织的一个复杂的和高可见的功能。
电力公司必须评估现有系统的安全性,评估和计划安全有关的新的投资,研究安全策略和流程并对员工进行培训,建立组织体制保证所有这些充分及时地得以实施。
从一个组织的角度,安全性是一个有趣的功能,因为电力工程师不是接受培训成为安全专家的。他们关注的是最可靠地运行网络。相似地,安全专家通常不是那些运行人员,他们关注的是保持系统的完整性和功能性,而不是实际的日常使用。
作为公司的一项职能的安全管理需要一些平衡,以利用好用户和安全专家的各项技能。对安全基础设施的监测也需要很多的警惕(例如,定期分析系统日志文件,重新评估威胁模型,更新安全策略和流程等。)
改进安全
对于电力基础设施,安全应该从规范人的行为的策略开始,只是虽有安全措施的基础,无论是技术、流程还是组织上的。相对很少安全漏洞能够仅归罪于技术故障。更加可能的是技术上的弱点被攻击一方采取“社会工程”技术而利用,或者因系统运行者看来无害的过失而利用。
监视日志文件对掌握系统面临的攻击尝试的性质和频度而言是重要的工作,尽管十分乏味。如果所有都得以良好实施,有效的策略、系统和流程可以禁止通常的攻击,而日志文件提供关于失败攻击的有价值信息,可以被用来防止更加高级的攻击。
电力公司已经做了很多工作来维护信息系统的安全性。它们也许很显然,但能够成功实施它们的关键在于组织坚持这些措施的能力。一些基本但很重要的措施包括:
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