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“四步走”构建技术发展路线图 智能电网的思考(附智能电网股)docx

  “四步走”构建技术发展路线图 智能电网的思考(附智能电网股).docx

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  “四步走”构建技术发展路线图 智能电网的思考“四步走”构建技术发展路线图智能电网的中国式思考尽管目前世界各国对于何谓智能电网还存有争议,但作为当今世界电力系统发展变革的最新动向,智能电网的发展还是被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。????笔者认为,智能电网无论如何定义,首先是现代电力系统,其次应是动态的概念,即其在不同的时期应有不同的定义。例如,笔者去年到美国进行考察时发现,美国的智能电网与国际能源署的定义截然不同。因此,我国智能电网的建设也应明确目标,建立适合中国国情的智能电网发展战略。不同的要义应该看到,当前各国专家针对电力工业应致力于提高电网智能化水平及等级已经达成共识,但是智能电网建设仍处于初期研究阶段,国际上尚无统一、明确的定义。????目前,关于智能电网有几个主流概念。????第一是通过传感器、计量表、数字控件和分析工具,自动监控电网,优化电网性能,防止断电,更快地恢复供电,增强能源利用率;通过智能电表与分时电价、设备状态检测等手段,最大限度降低电网设备损耗,减少电网的固定资产投资和电网运行的费用;消费者可通过智能电表的实时监控,做到自主选择用电量;对可再生能源发电具有最大高兼容性。????第二是在发电方式多样化与分布式能源体系下,采用最经济与最安全的输配电方式,将电能输送给终端用户;同时,运用高度自动化智能设备,对输配电网和用电端(用电客户端)采取实时监控,实现对电能的最优配置与利用。????第三是在开放和互联的信息模式基础上,通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统,实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等全流程的智能化、信息化、分级化互动管理。形成电网全新的服务功能,提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。????第四是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。????从这四个定义来看,各有差异与侧重。其中,第一个定义是由美国电力科学研究院提出的,其定义强调电网可靠性,降低损耗,减少投资;第二个定义则强调了电网的系统集成;第三个定义由美国智能电网产业联盟提出的,意在强调了多样化能源的接入;第四个定义是由我国国家电网公司提出的,配合特高压,涵盖发电、调度、输变电、配电和用户各个环节。????事实上,由于发展环境和驱动因素不同,不同国家的电网企业和组织都在以自己的方式来理解智能电网,对智能电网进行研究和实践,各国智能电网发展的思路、路径和重点也各不相同。????不过,笔者认为,不同的定义之间也存在相似之处。例如就智能电网的主要功能而言,第一是要增加增强系统灵活性,缩小负荷峰谷差,实现可再生能源、分布式能源的接入;第二是增强电网可靠性和避免系统崩溃;第三是开放电力市场和提高透明度,这对于智能电网发展是非常重要的;第四是提高电能质量;第五是应具备提高效率、节能环保的作用。?笔者认为,未来的智能电网应实现4A系统集成,主要包括高级计量体系(AMI)、高级配电运行系统(ADO)、高级输电运行系统(ATO)、高级资产管理系统(AAM)。尽管期间在应用过程中会出现不同的设备、不同的实现方式,但这四个系统的最大集成化将涵盖智能电网的主要内容。其核心是具备智能判断与自适应调节能力的调度、保护、反馈控制系统,并由先进的控制原理和系统研发、高集成度自动化电力设备、高自动化系统集成、自动化操作元件及基础元器件所组成。????值得引起重视的是,在现阶段,重要的不是统一智能电网的定义,关键是要实现设备的智能化,保障技术的先进性。为此,智能电网的主要特征应具备设备智能化、二次设备网络化、通信平台标准化。其中,关键技术领域又包括了通信集成、传感与度量、先进功能组件、先进控制、决策支持等内容。???? ????智能电网的战略选择????尽管我国的智能电网建设已经开始如火如荼的展开,但究其未来发展,还有很多挑战需要一一克服。????其一是体制问题,包括发电厂和电网是何种关系,政府和电网是何种关系,考虑到我国当前的社会经济发展状况,我国的电力市场并不是完全开放的市场,这是未来智能电网建设中需要考虑的首要问题;????其二是技术标准问题,应该说,目前无论是国家电网、南方电网公司以及行业协会组织,都对智能电网的技术标准做了大量的准备工作,但是由于各方对于智能电网的定义尚未明确,所以标准的制定还需不断完善、调整;????其三是监管问题,未来智能电网的建设由谁来监管,是电监会、能源局还是发改委?目前我国的电力监管本身还存在一定问题,倘若未来电网实现了电网的互动、开放,却又缺乏公平、公正的监管体系,那将意味着智能电网的建设很可能会面临更大挑战;????其四是认识问题,这里的认识问题不仅强调业界对于智能电网的认识,更是全社会对于智能电网的认识问题。????此外,电力中断和电能损失的公众承受度、管理和处理复杂信息、使用可再生能源挑战、对分布式能源支持等问题,也是需要正视的环节。????因此,笔者认为,在智能电网发展的战略选择上,应首先明确知易行难的挑战。大家都了解智能电网的优势与重要性,但是真正运作起来很难,如各方需解决很多问题,诸如政治意愿变为商业行为,促进关键技术向具有广泛的市场开放,成本挑战,解决生产与消费全过程技术推广等。????考虑到上述因素,笔者个人提出了未来智能电网建设的三项基本原则。首先,需要平衡各种(社会组织)推动性与(市场)拉动性因素,以及在不同创新阶段提供政策引导与支持;其次,尽快最大规模地推广现在已有的、成本有效的、经济可行的技术给需要发展的地方和需要用的地方;再次,应该形成大规模、高速度、高效率的技术转化机制。????在此过程中,亦应关注建立可行的产业化模式。倘若产业化模式不对,将阻碍智能电网良性发展。国家应尽快制订包括支持、运作、监管在内的一系列政策,用制度化手段调整、规范智能电网发展;建立公平的系统规则及技术成果共享机制。?智能电网在中国????未来智能电网的发展需要建立试点工程,通过技术和市场来拉动。需要制定和建立科学技术政策和措施、规划程序和方法。技术制定要考虑目前的发展现状,不能盲目追求超前研发;更需要确定技术优先发展领域,着手技术路线图制定。????总之,要建立起面向未来的、真正可持续发展的智能电网体系,需要以技术创新、管理战略和新的思维模式,从根本上改变能源的生产、分配和消费方式。提升可靠性、服务质量、效率和规则透明度。????笔者注意到,目前美国电网网架趋于稳定成熟,有充裕的输配电供应能力,但设备陈旧老化,网架强二次设备弱。因此,其在智能电网的规划中注重区域协调、电力市场、电力网络基础架构的升级更新;而欧洲则更注重新能源接入。对于中国而言,智能电网的发展首先要考虑我国是发展中国家的国情,因此智能电网的建设不可能依照美国、欧洲的智能电网路径与方式进行。而且,我国目前还承担着用电需求快速增长的艰巨任务,近年来电网投资的多数还是为了补电力投资的“欠债”,要在满足发展增量的同时发展智能电网难度非常大,而这些则是欧美不需要考虑的问题。因此,笔者认为,在未来智能电网发展方面,我国应实行政府主导、电网(发电)企业作为实施主体,用户和消费者参与的三结合方式。????就发展步骤而言,智能电网发展应主要经历四个阶段:第一,试点阶段,大致需要2年时间,用于示范工程建设、宣传、培训、交流;第二,初步应用阶段,需要5年时间,用于统一网络数据模型,可视化的运行在线分析和实时预警,多维度、全视角信息集成分析。实现分时电价;第三,推广阶段,需要5年左右时间,用于建立电网预防控制与紧急控制的实时协调决策和快速仿真、电网数字化、运行控制实时化、资产管理精细化、能效电厂建设、负荷管理系统建设;第四,全面升级阶段,需要10年左右时间,用于建设具有自愈能力的智能电网,通过提供更大的容错性和孤岛检测,提供更安全和更可靠的接入,支持各种类型电源的友好接入和与客户侧的智能互动,实现实时电价。????应该看到,目前国内已展开了对数字化变电站、智能可视化调度与预警系统等方面的研究,特别是设备企业也针对数字设备、二次设备智能化等技术领域开始进行前瞻性研发,但我国智能电网仍处于起步阶段。在此阶段,笔者认为,当务之急是应积极谋划智能电网的中国路线图,不仅仅是技术路线,也包括整个电网体系的建设路线图,惟此,才通过高效、良性的技术创新产业升级,抢占未来战略制高点。我国智能电网产业链上市公司一览:? ?? ?? ?? ?? ? 高压/特高压设备上市公司:? ?? ?? ?? ?? ?1. 特变电工(600089.sh),公司是中国最大的变压器产品基地,也是国内最大的高压变压器和电线电缆生产企业之一,变压器年产能1.7亿 KVA,500KV级及以上高压、大容量、及直流换流变压器领域处于领先地位,变压器业务占主营收入比重达到66%左右,电线KV以上变压器的比重达到90%,市场占有率达到30%。? ?? ?? ?? ?? ?2. 平高电气(600312.sh),国内三大高压开关设备研发、制造基地之一,公司产品覆盖72.5~1100KV所有电压级;公司与东芝合资平高东芝(50%股权),有望成为亚洲最大的高压、超高压封闭组合电器制造基地。? ?? ?? ?? ?? ?3. 天威保变(600550.sh),公司是国内最大的电力设备变压器生产基地之一,大型发电机组主变压器约占国内产量的45%左右;是国内惟一独立掌握全部变压器制造核心技术的企业,已成功进入直流输电市场。? ?? ?? ?? ?? ?4. 荣信股份(002123.sz),公司是中国最大SVC主流柔性输电设备设计制造商,新产品高压变频器(HVC)也在工业节能方面市场空间大;公司已生产出超大功率变频装置(HVC),HVC是一万千瓦以上的变频装置,技术要求很高;公司拥有SVC高压全载试验检测中心(66KV/10000KVA)、HVC高压全载试验检测中心(10KV /2500KW)以及试验电源系统(66KV/10000KVA)。? ?? ?? ?? ?? ?5. 思源电气(002028.sz),公司数字化变电站及高压动态无功补偿系统装置高新技术产业化项目预计2012年完成,从而形成无功补偿、数字化变电站、在线监测、电动汽车充电模块和储能电池充电模块等五大类智能电网业务。? ?? ?? ?? ?? ?6. 华仪电气(600290.sh),公司拟与德国IPT合资设立浙江华仪艾比特电力技术,主要进行中、高压开关设备(3KV-1100KV)及相关必要部件的研发和制造。? ?? ?? ?? ?? ?7. 金智科技(002090.sz),公司电网高压/超高压保护装置项目预计2011年建成;公司还投资了数字化变电站项目,该项目符合电力自动化产业技术和市场发展方向,正处于市场投入准备阶段,预计日后市场将大规模启动。? ?? ?? ?? ?? ?8. 九洲电气(300040.sz),公司是国内电力电子行业龙头企业,产品分三大类:高压电机调速产品、直流电源产品、电气控制及自动化产品。? ?? ?? ?? ?? ?9. 金利华电(300069.sz),公司专注于新型高强度功能玻璃制造技术的研究和特高压输变电绝缘器材开发,主要产品是在高压、超高压和特高压交、直流输电线路上用于绝缘和悬挂导线的高强度玻璃绝缘子。? ?? ?? ?? ?? ?10. 中国西电(601179.sh),公司是我国最具规模的高压、超高压及特高压输配电成套设备研究开发、生产制造和试验检测的重要基地,是目前我国高压、超高压及特高压交直流成套输配电设备生产制造企业中产品电压等级最高、产品品种最多、工程成套能力最强的企业,也是国内惟一一家具有输配电一次设备成套生产制造能力的企业;公司拥有领先的高压、超高压和特高压技术,不断巩固在行业内的领先优势,在国内率先研发了750kV电网用系列产品,成功制造了800kVGIS、双断口罐式断路器、隔离开关和 750kV 变压器、电抗器、电容式套管、避雷器、支柱绝缘子、棒形悬式复合绝缘子等产品,具有自主知识产权,技术性能达到和处于国际领先水平。? ?? ?? ?? ?? ?电力自动化/智能化上市公司:? ?? ?? ?? ?? ?1. 东方电子(000682.sz),公司以电力系统自动化、信息化和能源管理系统解决方案为主营业务;参股45%的烟台海颐软件主要业务集中在电力公安软件开发领域。? ?? ?? ?? ?? ?2. 科陆电子(002121.sz),公司产品包括用电自动化、电力操作电源、电子式电能表、标准仪器仪表系列产品等;公司主导产品用电管理系统市场占有率 16.50%;公司主要产品海报扩智能电能表。? ?? ?? ?? ?? ?3. 长城开发(000021.sz),公司是我国电表行业标准的制订者之一,形成了远程控制电表、防窃电电表等主导产品体系。? ?? ?? ?? ?? ?4. 国电南自(600268.sh),公司拥有电网自动化业务、电厂自动化业务、水利水电自动化业务;公司在发电机组保护市场占有率在50%以上,而主变保护市场占有率在60%上下,电抗器保护的市场占有率接近100%,行业优势十分明显;公司研制的国内首套500kv电子式电流电压互感器、保护、测控、智能终端等多种设备目前已应用于广西桂林500KV数字化变电站。? ?? ?? ?? ?? ?5. 泰豪科技(600590.sh),公司是国内为数不多具备生产智能建筑电气设备全系列产品的企业,拥有建筑智能化系统集成设计专项甲级、建筑智能化工程专业承包壹级等多项国内顶级资质。? ?? ?? ?? ?? ?6. 国电南瑞(600406.sh),公司是国内电力自动化领域的技术领先企业和市场龙头企业,在高端电力二次设备市场占有率高达50%以上,在省电网调度高端自动化市场占有率达75%;公司在高电压等级变电站监控市场占有率超过40%。? ?? ?? ?? ?? ?7. 百利电气(600468.sh),公司目前投资8亿元建设4个智能电网相关项目包括超导限流器项目、GIS项目、电子式互感器项目和VW60项目。? ?? ?? ?? ?? ?8. 智光电气(002169.sz),公司主营电网安全控制业务,并推出了国产最大容量的7000kVA级高压变频器;公司募资建设用于3000kVA及以上容量智能高压超大功率高压变频调速系统的产业化、扩建企业技术中心,设计产能400套/年。? ?? ?? ?? ?? ?9. 理工监测(002322.sz),公司核心产品为变压器色谱在线监测系统。? ?? ?? ?? ?? ?10. 积成电子(002339.sz),公司是国内最早从事电力自动化产品研发和生产的企业之一,主要产品包括电网调度自动化、变电站自动化、配网自动化、电能信息采集与管理和发电厂自动化产品,电网地调系统中市场占有率达30%。? ?? ?? ?? ?? ?11. 北京科锐(002350.sz),公司专注于配电设备制造,主营业务有配电网故障处理和模块化变电站。? ?? ?? ?? ?? ?12. 浩宁达(002356.sz),公司是电能计量仪表和用电自动化管理系统及终端的专业制造商和整体方案提供商。? ?? ?? ?? ???13. 科远股份(002380.sz),公司是国内领先的电厂二次设备提供商,主要从事热工自动化和电厂信息化业务;公司智能阀门装置已进入现场试用阶段,其研发目标是实现变频控制技术和现场总线接口技术等,在功能方面与进口产品相当,以取代进口同类产品。? ?? ?? ?? ?? ?注. 一台60万KV的发电机组,大约需要安装600到700台智能阀门装置。? ?? ?? ?? ?? ?14. 中元华电(300018.sz),公司主要从事电力系统智能化记录分析和时间同步相关产品;公司拟入驻武汉·中国光谷新能源与环保产业基地,建设“智能电网产业园项目”。? ?? ?? ?? ?? ?15. 华东电脑(600850.sh),公司从电力自动化走向楼宇和工矿自动化,将用电终端客户纳入智能电网管理体系将成为趋势,公司具有智能建筑业务技术优势。? ?? ?? ?? ?? ?16. 华智控股(000607.sz),公司主要产品为智能电表。? ?? ?? ?? ?? ?电力电网设备上市公司:? ?? ?? ?? ?? ?1. 东源电器(002074.sz),公司主营输配电设备。? ?? ?? ?? ?? ?2. 宝胜股份(600973.sh),公司是大型电线电缆专业企业,并掌握超导电缆全部关键技术。? ?? ?? ?? ?? ?3. 许继电气(000400.sz),公司是国内最大的输变电装备制造和系统集成企业之一,是目前国内唯一一家能够提供输、变电、和配、用电环节的一次、二次电力装备集成及成套解决方案的上市公司。? ?? ?? ?? ?? ?4. 长园集团(600525.sh),公司拟投资建设南京智能电网基地项目;公司实际控制人为李嘉诚。? ?? ?? ?? ?? ?5. 中能电气(300062.sz),公司致力于在国内快速发展的电缆配电网系统,集研发设计制造于一体,产品为拥有自主知识产权核心技术的中压配电电缆化设备产品,主要应用在提高电缆配电网可靠水平、智能水平及环保水平的领域。? ?? ?? ?? ?? ?6. 置信电气(600517.sh),公司是专业从事非晶合金变压器及相关产品。? ?? ?? ?? ?? ?7. 三变科技(002112.sz),公司是生产系列变压器的专业厂商,15型非晶合金铁心变压器于08年实现产品产业化

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