綜合示范工程整體框架圖
虛擬電廠 電廠儲能 微型渦輪機辦公樓 小區工廠 燃料電池風電廠 核心提示 中新天津生態城智能電網綜合示范工程已經成功投運月余。智能電網是什么？有哪些特點？能實現什么功能？如何智能？帶著這些問題，我們再次走進這一國際上覆蓋區域最廣、功能最齊全的智能電網項目，感受智能電網的魅力，體驗這被譽為“聰明電網”的“七十二變”神通。 下班途中 一個電話開空調 從技術發展和應用的角度看，世界各國、各領域的專家、學者普遍認為，智能電網是將先進的傳感測量技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。 而對于用戶而言，這一大堆聽上去晦澀難懂的技術手段，在中新天津生態城就變為摸得著、看得見、能操控的實際應用。 生態城將嘉銘小區作為智能小區試點。智能小區什么樣？在嘉銘小區的智能小區樣板間，解說員為我們展現了智能用電的神奇之處。 在這間智能樣板間的客廳中任何角落，只要一個PAD（手持平板電腦）在手，就能遙控屋內所有智能空調、智能加濕器、智能空氣凈化器、電動窗簾、智能電視等全部智能家電的運行狀態。這個PAD就是智能交互終端，智能家居的一切控制都通過它來實現。比如在可視化的操作界面中，用手指劃到電視選項，點擊圖標，就可以選擇開或關，選擇空調選項，可以定時開空調，還能設定空調的溫度。
PAD遙控全部智能家電 不是只有智能家電能夠通過PAD控制，普通家電只要配上智能插座就能加入可遙控的隊伍。不僅如此，通過智能插座采集電器的實時用電情況，用戶還能夠在PAD安裝的能效管理平臺上查詢用電數據，進行電器耗電分析，通過能效管理量身制定合理的用電策略，實現波峰波谷措施用電等合理用電狀態。 在樣板間里，我們發現，不僅可以通過PAD來實現以上功能，根據使用習慣的不同，用戶能夠通過電視和互聯網等終端完成以上操作。更有趣的是，還可以通過打電話來遠程遙控家電狀態。 工作人員介紹，如果用戶一個小時以后到家，想提前開啟家中空調并設定溫度，這時，不管身處何方，只需要打一個電話即可將家中空調打開。 國家電網濱海供電分公司生態城營業所主任陳立東告訴我們，目前，中新天津生態城4平方公里起步區已經逐步開始智能電網的應用，“我們將國家電網公司自行研制并獲得國際專利的光纖復合低壓電纜（OPLC）技術，在嘉銘小區一期建設的418戶居民家庭中全部實現了電力光纖到戶，并結合在生態城智能營業廳建設的能效管理平臺實現了智能家居控制、智能用電、用電信息采集、安防報警、三網融合等功能�！� 隨著中新天津生態城的逐步開發建設，起步區30000戶住宅將全部實施電力光纖入戶。未來，智能電網將覆蓋全部31平方公里，成為目前國際上最大區域、最綜合的一個智能電網示范區。 存儲光電 家庭節支新方法 位于生態城和暢路的智能營業廳是智能樓宇的試點。在該營業廳樓頂，有6臺合計6kW的風機、5組合計30kW的光伏電池陣列，智能營業廳四層還建有15kW×4h的儲能裝置。 工作人員告訴我們，這就是智能電網的微電網系統。有了這些發電裝置，智能營業廳不僅可以與外部電網連接運行，也可以實現獨立運行。 微電網將清潔能源作為主要電源，當外部電網斷開時，智能電網將自動啟用微電網系統。當主網停電時，并網開關、光伏風電開關由合變分，轉為停運狀態，隨即儲能裝置進入放電狀態，對負荷進行供電，然后光伏風電開關由分變合，轉為運行狀態，實現對外發電，微電網完全可以在外部電網停電時從并網運行轉為孤網運行。 據介紹，生態城智能營業廳自帶的光伏風電發電系統，能夠實現營業廳內15kW的照明，并保證兩個汽車充電樁4小時內全部負荷的自給自足。
電動車充電樁 未來，微電網將在中新天津生態城廣泛應用。在中新天津生態城中，我們看到，很多正在建設的小區樓宇，向陽面的各層陽臺外立面看上去是外觀時尚的棕色橫條型板材，經過專家介紹才知道，那些所謂的時尚板材實際上是太陽能光伏板，能夠利用光電效應直接將太陽的光能轉化為電能，輸出直流電存入蓄電池中。 微電網“能量管理系統”，實現了分布式電源優化控制、能量經濟調度、可再生能源出力預測、無功優化和電壓控制、需求側響應、并網和孤島轉換等應用功能。不僅能夠實現不同電源之間的轉換，還可以通過智能終端為用戶提供風光儲、周分類電量、分類累計電量以及累計碳減排效益等統計數據。利用各種清潔能源發電方式存儲的電量，智能小區用戶就可以很好地通過智能用電管理系統對家庭用電進行合理規劃，從而實現節約用能，有效降低用能費用支出。 如在未來實行階梯電價時，用戶可以在用電低谷期的低電價時進行儲電，在用電高峰高電價時段則可使用儲存的電能。不僅有效利用了清潔能源，平滑能源供應，還可以降低家庭用電消費。 此外，目前中新天津生態城在污水處理廠、中央大道等處都建設了光伏發電裝置，利用光電效應將太陽能轉化為電能，供日常使用。 我們在智能營業廳四樓體驗了未來家庭微電網的基本運行模式。在多點觸控屏上，家庭微電網系統包括風能、太陽能等新能源發電模式，在模擬主網發生故障的情況下，系統會自動切換到微電網的孤島模式，利用小型風機、太陽能板以及儲能裝置為用戶提供自給自足的用電服務。 揭秘 故障排查從3小時縮至1分鐘 國家電網天津公司負責人介紹，智能電網是具備自愈功能的堅強電網。自愈就是智能電網的“免疫系統”，是智能電網最重要的特征，遇到多重故障、外力破壞和各種災害發生時，智能電網能夠快速防御，增強電網供電的安全可靠性。 在中新生態城智能營業廳三層辦公區，我們看到了智能電網調度系統。這里顯示了目前接入電網的生態城所有用戶的電網狀態。 陳立東介紹，自愈是智能配電網不同于傳統電網的一個重要特征，智能電網的自愈能力體現了供電可靠性。他用動畫演示了電網自愈的全過程，當電網發生故障時，電路開關會跳閘，故障區域和非故障區域同時停電。這時，隨機配電自動化主站就會根據采集信息迅速確定故障區域，自動隔離故障區域，并盡快將故障區域用電接入其他備用電源，恢復供電。 陳立東告訴我們，電網故障從發生到恢復過程中最耗時間的環節就是排查故障，以前故障排查要靠維修人員逐段巡線，而現在通過智能配電，故障排查從原來的2至3小時縮短到1分鐘之內，大大減少了停電的時間，在實施配電自動化的區域內配電網的供電可靠性能夠達到99.999%。 生態城智能電網通過智能變電站、配電自動化、設備狀態檢查、電能質量監控等多項內容的建設，為生態城提供了堅實的電能保障。生態城智能電網能夠實現電壓合格率達到100%，10kV故障平均隔離時間為3分鐘，故障平均定位時間小于3分鐘，供電可靠性已達到國際先進水平。 再生能源發電 年減排23萬噸 在生態城，透明開放的智能電網應用配電自動化、智能調度等技術，解決了風能、太陽能等清潔能源發電裝機容量小、能量密度低、發電不穩定等問題，形成了接納清潔能源的“高速公路”，滿足清潔能源發電自動控制、大規模輸送、分布式接入等安全并網控制要求。促進了清潔能源的開發利用，從而降低了能源消耗和二氧化碳等污染物的排放，對推進二氧化碳減排具有重大意義。 根據中新天津生態城總體規劃要求，區域內可再生能源利用比例將不低于20%，可再生能源種類包含風力發電、太陽能發電及生物質能發電3種，其總裝機容量將達到175兆瓦，預計年發電量為3.9億度左右，可以滿足約13萬普通家庭的用電需求。 目前，生態城中風力發電、太陽能發電兩種綠色能源已經投入運行，分別為薊運河口4.5兆瓦風電、污水處理廠1.1兆瓦光伏兩個項目，預計這兩座電廠年發電900萬度，可以滿足3000多戶普通家庭的綠色用電需求。 濱海供電分公司生態城營業所主任陳立東告訴我們，實現可再生能源發電的接入，將大大減少排放，他給出了一組數據。從總量上看，生態城電能年碳排放量將約為160萬噸，采用再生能源發電，比用傳統火力發電每年將減少碳排放量23萬噸。預計生態城中可再生能源發電年節省標準煤將超過11.8萬噸，伴隨電動汽車的使用，每年減少的污染物排放量為：一氧化碳9200kg、碳氫化合物800kg、氮氧化物6000kg。目前，通過提供電動汽車充換電服務，相比使用傳統燃油汽車已累計產生碳減排量562噸。 據介紹，未來將在生態城內部署更多可再生能源，共同為生態城提供源源不斷的綠色能源。智能電網在生態城推廣應用后，預計生態城單位電能碳排放量將降低至478克/千瓦時，比傳統電網降低約20%，碳減排效應明顯。 此外，智能電網對分布式可再生能源的良好接入性也提高了發電側的運行效率，預計生態城風力、太陽能年均發電利用小時數分別為2200h和1500h。可再生能源在能源消費中所占的比例將不斷提高，2020年之前將達到20%，這也為能源結構調整戰略提供有力支撐。 智能電網的建設，也促進了電動汽車的開發利用。根據生態城綠色交通規劃，至2015年生態城內電動汽車（含混合動力車）數量將達510輛。為支撐生態城電動汽車運行，規劃建設3座大型充電站、3座中型充電站和150個充電樁。 目前，生態城起步區建設了3處電動汽車充/換電設施，分別是永定洲充電站、營業廳充電點和嘉銘小區充電點。僅永定洲充電站滿負荷運行，每年的充電電量將超過100萬千瓦時，減少的二氧化碳排放量約為937噸。 來源：天津日報 |
