基于能源输出型特性的省级能源互联网实践路径研究_黄存强.pdf

基于能源输出型特性的省级能源互联网实践路径研究黄存强，张祥成，李俊贤，米金梁，王猛，高克，马梦蝶（国网青海省电力公司经济技术研究院，青海 西宁 ；国网青海省电力公司，青海 西宁 ；天地电研（北京）科技有限公司，北京 ）摘要：能源互联网是在新时代背景下互联网与能源系统相结合的产物。基于国家电网能源互联网战略的科学内涵，立足于能源输出型特性的省级能源互联网面临的形势与发展基础，结合能源互联网总体架构，以能源网架体系、信息支撑体系、价值创造体系（三大体系）为切入点，能源转换（电力生产）环节、能源存储环节、能源传输环节、能源消费环节（四大环节）贯穿其中，分别提出能源网架体系、信息支撑体系、价值创造体系（三大体系）的具体实践路径，可为能源输出型特性省级能源互联网的建设提供有益的借鉴。关键词：能源互联网；三大体系；四大环节；实践路径中图分类号：，（，；，；，）：，（），（），（），（），：；收稿日期：作者简 介：黄 存 强（），从 事 配 电 网 规 划 工 作；张 祥 成（），高级工程师，从事电力系统及其自动化工作；李俊贤（），硕士研究生，高级工程师，从事电网规划工作；米金梁（），从事配电网规划工作；王猛（），硕士研究生，高级工程师，从事电力电子及配电网规划工作；高克（），研究方向为电力系统及其自动化；马梦蝶（），研究方向为电力系统及其自动化。引言广义的能源互联网是在各能源系统内部信息化、智能化水平提升的基础上，建立数字孪生系统，通过先进的信息、通信、控制技术实现系统间数字层的互联互通，促进能源系统整体协调运行和智能控制。从行业整体角度看，能源互联网就是具备“清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放”五大特征的智慧能源系统。能源互联网是一个正在发展中的包容性很强的概念。技术上，能源互联网意味着“大云物移智链”等现代信息技术在电力系统广泛深度应用，与先进能源电力技术融合发展，推动系统运行管理呈现数字化、自动化、智能化的特点。形态上，能源互联网意味着电网结构坚强、分布宽广，大电网、微电网、分布式能源系统、各种储能设施广泛互联，并与其他能源系统互通互济。功能上，能源互联网意味着具有强大的资源配置能力，有效支撑可再生能源大规模开发利用和各种用能设施“即插即用”，实现“源网荷储”协调互动，保障个性化、综合化、智能化服务需求，促进能源新业态新模式发展。能源互联网的总体架构为纵向的能源网架体系、信息支撑体系、价值创造体系（三大体系），和横向的能源转换（电力生产）环节、能源存储环节、能源传输环节、能源消费环节（四大环节），二者两户交融构成矩阵式总体架构。新能源系统与设备电工技术省级能源互联网面临形势 外部形势我国“”碳达峰、碳中和目标的提出，既是对国际社会的庄严承诺，也是对能源发展的明确要求；同时十三届人大四次会议青海代表团审议中强调，要结合青海优势和资源，打造国家清洁能源产业高地。随着区域协调发展战略的深入实施，国家发展大局中的“青海分量”明显提升，为青海发展提供新的契机；先进能源电力技术和信息、通信、控制技术的发展突破、创新融合，为能源互联网发展创造新机遇。内部形势太阳能、风能等可再生能源开发潜力与开发利用尚有较大提升空间，同时受新能源发展、火电系统地位转变、水电发电受来水制约等因素影响，电网调峰能力问题日益突出。省内电力市场空间有限、电力系统“双高”特性显著，亟需加大外送规模的同时保障电网安全稳定运行水平。随着能源互联网的建设，配电网的网络形态、功能作用正在逐步转变，呈现愈加复杂的“多源性”特征，配电网安全可靠运行、灵活接入等方面面临更大挑战。受地形地貌影响，电网覆盖范围广，电力设备分布散，传统运维方式难以适应电网日渐提升的精益化、智能化管理需求。能源互联网孵化出的能源增值业务多为单一发展，部分存在多维发展前景的业务也仅限于试点应用，能源服务行业生态圈尚未形成。省级能源互联网发展基础（）资源。水能资源丰富，青海三江源地区有“三江源”与“中华水塔”之称；太阳能资源为、类辐照区；风资源为 类风区；油气资源丰富但煤炭资源有限。（）用能。能源供给保障形势稳固，高原油气基地生产当量接近千万吨级，煤炭产能结构持续优化调整，两个千万千瓦级基地全面建成，能源消费完成双控目标，清洁供电不断刷新世界纪录，清洁用能大力推广普及。（）电源。电源结构已发展到清洁能源主导、新能源为主体的阶段，自 年以来，青海新能源装机占比超过水电，成为省内第一大电源。（）电网。电网发展进入历史新纪元，建成世界首条 输送清洁能源的特高压输电大通道，电网进入特高压时代；东、南部环网结构及西部链式结构；基本实现州府所在地全覆盖，大部分地区形成双环网或双链式结构，供电能力和可靠性大幅度提升；及以下电压等级电网整体水平大幅度提升。（）智能化。电网智能化建设水平实现稳步推进，各环节智能化水平、自动化水平与信息化水平持续提升。（）数字化。数字化建设初显成效，企业中台具备基础支撑能力，引领公司业务模式优化与应用构建。完成首个方舱式模块化信息业务建设，深化数据中台建设，推进业务应用贯通发展，构建公司级数据资源目录和分析服务体系。（）价值。积极响应“能源消费清洁化、数据资产价值化”的发展理念，在传统营销服务、车联网服务等业务之外，拓展了具有当地特色的价值创造体系。（）特色实践。新能源快速发展过程中积累了丰富的实践经验，形成了九大绿电名片。建成了世界首条全清洁能源外送的青豫特高压直流，开展清洁能源多能互补集成优化研究、全清洁能源供电实践活动等。首创并发布绿电指数，上线国内首家新能源大数据平台，打造黄河源头清洁电取暖示范工程，为全国清洁能源发展贡献力量。建成多能源电力系统互补协调调度与控制系统，实现国内首家基于区块链的共享储能调峰辅助服务市场化交易，上线运营源网荷一体化新能源行业工业互联网平台，推动清洁能源高质量发展。能源网架体系路径研究 总体思路分析能源供需及能源结构，进行电力电量平衡以及调峰平衡。构建省级能源网架体系，着力推进“六推动、五提升、三促进、三加强、一保障”重点工作，如图所示。图能源网架体系实践路径示意图 能源网架体系构建（）能源转换环节着力推进“四推动”重点工作。推动常规能源持续发展，科学有序推进黄河上游水能资源保护性开发，积极推进规划内大中型水电站有序建设，以及后续水电前期研究论证工作；立足建设清洁能源示范省，秉持清洁绿色的发展模式，不再新增煤电电源。推动新能源规模化增长，探索开展“光热光伏”模式创新，推动新能源规模化、集约化发展，建成全国最大的太阳能发电基地及技术发展高地；结合区域资源条件，推进规模化风电场、小规模集中和分散式风电项目建设；鼓励生物质多种形式综合利用，有序推进垃圾焚烧发电项目建设。推动燃煤电厂高效转型，优化煤电定位，推动煤电电工技术新能源系统与设备 向“调节服务”转型，开展煤电转调相机或紧急备用电源建设，使煤电在系统中仅发挥支撑调节和紧急备用功能。推动燃气调峰适度开发，燃气机组启停快、运行灵活，可为清洁能源、负荷波动等提供灵活调节，是电力调峰的优质选项。（）能源存储环节着力推进“两加强一推动”重点工作。加强抽水蓄能电站合理布局，保障高比例新能源电力系统安全稳定运行。推动黄河上游梯级电站储能工厂建设，采用常规水电、可逆式机组、储能工厂协同开发模式，实现电力系统长周期储能调节。加强电源侧与用户侧电化学储能推广，实施“新能源储能”发展路径，鼓励发电企业、第三方储能运营企业联合投资电网侧“共享储能”，构建储能产业发展集群，推进储能先行示范区建设。（）能源传输环节着力推进“五提升一加强一保障”重点工作。提升省内省际电能输送能力，围绕特高压直流、主网架基本建成坚强送端电网。提升大电网安全稳定运行水平，将电网分层分区思路纳入电网规划。保障新能源电厂合理送出，合理安排新能源电力送出工程，满足新能源并网需求。加强重点领域防范，提升电网抵御严重故障的能力。提升配电网可靠供电能力，服务区域协调发展和乡村振兴战略。提升配电网负荷承载能力，强化配电网的资源配置作用，加强配电网互联互通和智能控制，促进分布式新能源就地消纳。提升配电网适应能力，满足多种清洁能源耦合互补，电动汽车、大数据等需求响应。（）能源消费环节着力推进“三促进一推动”重点工作。促进消 费 侧 多 能 融 合 互 补，通 过 以 电 能 为 核 心，电、气、热、冷的多能融合互补手段，建设以综合能源站为主要载体的综合能源系统，通过消费侧多种能源的相互转换、联合控制、互补应用，提升综合能源利用效率以及能源供给的灵活性、可靠性与经济性。促进消费侧多元聚合互动，建设灵活可控的柔性负荷单元，接受电网统一调度，实现清洁能源消纳、削峰填谷、独立调频和调峰、应急保障等多场景服务运营模式。促进终端消费电气化，通过推动电能替代工作，提高工业、交通、商业和城市居民、农村等领域的电气化水平。推动偏远地区微电网建设，保障偏远农牧区生产生活用电。信息支撑体系路径研究 总体思路以“智感、智通、智汇、智运、智防”的“五智”建设为抓手，以优化信息支撑体系架构、完善信息支撑体系功能、拓展信息支撑体系覆盖范围为重点，推进电网向智能化、数字化转变，驱动能源流、信息流、业务流的多流合一。通过信息采集感知、信息传输网络、信息处理平台、信息业务应用、信息安全防护五个环节间的统筹协同建设，逐步实现信息支撑体系的“四覆盖”，即采集感知的多目标覆盖、传输网络的全层级覆盖、处理平台及业务应用的多专业覆盖、安全防护的全场景覆盖，如图所示。构建省级信息支撑体系，着力推进“四提升、四推动、四保障、三深化、三赋能、两构建”重点工作，如图所示。图信息支撑体系实践路径架构图图信息支撑体系实践路径示意图 信息支撑体系构建（）信息采集感知着力推进“四提升”重点工作。提升变电站智能监测水平，推进新一代智能变电站建设，通过在运变电站一次设备智能化改造和二次系统设备集成化建设，提升电网装备智能化水平；深入推广小型化、工具化机器人应用与全时段视频监控应用，以及变电站远程自主的智能巡检体系建设。提升输电线路通道在线监测水平，对架空输电线路重要区段和电缆隧道差异化配置输电线路通道在线监测系统终端；围绕无人机应用开展输电线路协同自主巡检体系建设。提升配电自动化有效覆盖率，配置配电自动化终端、智能配变终端。提升用户侧信息采集覆盖范围，持续开展 智能电能表的升级改造与配套采集设备的同步建设；综合考虑未来多元化负荷与分布式电源发展趋势，积极参与充换电与储能市场建设，并推进多种类型用户侧信息采集终端配套建设。（）信息传输网络着力推进“四推动”重点工作。推动传输网结构优化，保障光缆配套建设、完善通信光缆新能源系统与设备电工技术路由配置、优化完善省级通信网传输网平面、新建省地一体化 平面。推动业务网换代升级，优化核心骨干链路结构，全面升级链路带宽，升级省级骨干核心网骨干设备，改造网内老旧设备。推动支撑网功能完善，合理规划同步分区，优化定时链路组织，建立省市县一体的时钟同步系统，实现完善的主从同步体系和容灾机制。推动终端通信接入网广泛覆盖，采用光纤和无线方式全面实现配电终端的通信全覆盖，实现设备侧物联网、客户侧物联网等各类物联终端全面接入，实现不同业务的集中接入和资源共享。（）信息处理平台着力推进“三深化两构建”重点工作。深化云平台建设，围绕基础设施、组件服务、云边协同、资源贯通、业务迭代开发等方面开展。深化物联平台建设，围绕物联平台管理、应用推广、运营等方面开展。深化数据中台建设，围绕数据的纳管、处理、应用以及中台中心建设等方面开展。构建业务中台体系，围绕电网资源中台、客户服务中台、项目管理中台等方面开展。构建技术中台体系，围绕人工智能、区块链、电力时空等方面开展。（）信息业务应用着力推进“三赋能”重点工作。赋能生产运营业务，推进电网发展、电网建设、设备管理等方面应用建设。赋能营销服务业务，推进智慧营销、智慧交易等方面应用建设。赋能调度运行业务，推进调度端、厂站端、配电自动化等功能应用建设。（）信息安全防护着力推进“四保障”重点工作。保障边界安全，推进网络布局立体防护架构优化、边界安全装备集中管理与性能提升