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北京电力:从“智能”走向“智慧”

北极星输配电网  来源:《能源评论》  作者:刘伟 曹谨 赵一  2018/10/23 9:02:58  我要投稿  

北极星输配电网讯:1994年的《北京工业年鉴》,曾对北京的电力做过这样的描述:

建国45年来,北京电力建设尽管有了很大发展,但是仍然不能满足首都日益增长的用电需要。从70年代初期开始,华北电网持续缺电已20多年。北京缺电尤为严重。缺电的根本原因,是电力建设速度跟不上用电增长的速度。45年来,北京地区的装机容量增长36倍,发电量增长了85倍,而全市用电量却增长了295倍。因为缺电,制约了首都工农业发展,给人民生活带来了种种不便,更影响到首都的政治、国际形象。

历史发展到2018年,这一年的9月,北京举办了举世瞩目的“2018年中非合作论坛北京峰会”,这是中国在2018年举办的规模最大、出席的外国领导人最多的主场外交,电力保障重要客户达62户,保障范围中包含的架空输电线路就有1342.5公里、输电电缆929公里、变电站90座。

北京电力所经受的考验,远不止中非论坛。从2008年的北京奥运会,到2009年的国庆60周年系列庆祝活动,再到2014年的APEC领导人峰会,北京的电力事业,已经经历了一次又一次大考,结果可谓“万无一失”。

盛事之外皆日常,电的考验,是无处不在的。随着社会经济的发展,北京作为国际大都市的用电负荷在不断增加,环境问题的日益凸显也要求电源结构不断向着清洁化的方向发展,电力事业的复杂程度与日俱增。2018年度夏期间,北京电网负荷连续4次创历史新高,8月3日最大负荷达到了创纪录的2356万千瓦。

电力安全,对于首都北京而言,有着特殊的含义。而电网安全的背后,是现代电力科技、尤其是智能技术的强大支撑,这正是改革开放四十年来北京电力事业发展的一条主线。

引领智能变革

2018年,北京渡过了一个不寻常的夏天,整个汛期全市平均降水479.6毫米,比常年同期多近两成,局地强降雨、冰雹、大风等强对流天气频发。此外,汛期的高温闷热天数也异常偏多,高温日是2001年以来同期最多的一年。

降低电网故障,保障特殊天气的电力供应,是现代电网的一项基本职能。但对于北京而言,做到这一点,却是一个庞大的系统工程。北京是典型的城市受端电网,70%的电力靠京外输送,国网北京电力拥有35千伏及以上变电站615座,输电线路8995公里、电缆1921公里。部分变电站和输电线路暴露在户外,有的线路要穿越山区和城乡结合部,运行环境复杂。从线路运行维护来看,在其他省市只要巡视就可完成的工作,在北京却往往需要投入几倍的人力和物力,尤其在重大活动保障期间,重点线路的每基塔下都需要专人值守。

借助科技的法宝,国网北京电力完成了这项“不可能的任务”。其开发的精准气象预警系统,覆盖到了北京地区500余座变电站及2万余座线路杆塔,可以精准到变电站和杆塔的气象分析,每10分钟更新一次气象实况和预报警信息。在7月15日至18日连续强降雨天气过程中,这套应用系统成功预测了积水、山洪、雷电34次,累计对213座变电站、571条输电线路发布预警。实现了由“严防死守”向“主动出击”、由“事后抢险”向“提前布防”、由“平均用力”向“灵活调度”的转变。

配电自动化等先进技术在更大范围内的应用,为电网的坚强运行、设备的精确运维提供了基础。2018年,国网北京电力建成了国内首套“一体双核”配电自动化主站系统,纳入系统的22万台配电终端设备随时接受指令,如果某条供电线路发生故障,系统能够立即定位故障区段,通过秒级的运算过程,计算出最佳的解决方案并远程处理故障,最快可在0.3秒内恢复供电。相比过去人工排查的方式,效率提高了几十至上百倍。

实际上,早在上世纪90年代,北京电网就开始了智能化建设的探索,最开始是在电网输变电设备方面开发应用了调度自动化、输变电设备自动化系统。从2000年开始,北京电力开始提升配电网的智能化水平,陆续在配电网应用自动化设备,2016年制定了智能配电网建设三年发展战略。目前,北京的城市区域配电自动化已经实现了100%全覆盖,2018年年底前,将实现全市区域配电自动化覆盖率100%、功能投入率100%。

对于北京这样的大都市而言,在主干网架建设之外,配电的安全程度和智慧程度是更为艰巨的挑战,这不但关系到电力资源的优化配置,也直接影响各类终端用户的用电感受。在国网北京电力副总经理刘润生看来,“一体双核”在整个配电自动化方面抓住了先机,为未来深层人工智能在配电领域的运用,打下了良好的基础。

创造未来城市

近年来,北京的“大城市病”日益突出,城市体量的迅速膨胀伴随着人口的激增、产业的高度聚集和交通压力的陡增,与此同时,空气质量问题也成为众多北京居民心头一块挥之不去的隐忧,北京,正站在一个亟需转型的十字路口。

位于北京东部通州区的北京城市副中心,正是调整北京空间格局、治理大城市病、拓展发展新空间的一次尝试,也是探索人口经济密集地区优化开发模式的先行试验,将充分体现北京“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”的要求。

示范性的项目需要示范性的电力配套工程,北京城市副中心的电网配套工程,正是北京在配电自动化方面的集大成之作,也是我国目前最先进的智能城市配电网。在不到两年的时间里,国网北京电力提前完成了含主配网建设、电力迁改在内的全部配套电力设施建设任务,创新运用世界上最先进的“双花瓣”式配电网架结构,保证每个开关站有来自3个不同方向的电源,供电可靠率达到99.9999%,年均停电时间小于21秒,超过新加坡和巴黎,达到国际领先水平。

未来城市不仅需要最高的标准、最优的质量,更需要突出绿色、低碳和可持续发展的思路,这正是副中心综合管廊的建设理念。这个综合管廊集合了水、热、电、气等多种市政管线,其中电力舱是其中的一个部分,其设计使用年限长达100年,配置了自主研发的世界首例电力管廊载人巡检设备,彻底解决抢修物资运输困难、电力舱人工巡检劳动强度大等问题;每条管廊均配置巡检及灭火机器人,巡检机器人具备红外测温、可见光视频实时监控、有毒气体超限报警等运行情况及环境情况进行实时监测功能,全部自动化监测信息将实时回传至国网北京电力综合可视化平台上,实现工作人员异地在线监测,全面提升设备精益化管理水平。一系列高科技手段的开发及运用,使管廊中电缆设备运行的维护更加智能,极大地保障了该区域电网的安全可靠运行。

北京城市副中心的建设,只是北京转型的一个缩影,还有更多的变化正以润物细无声的方式,出现在衣、食、住、行等百姓生活的各个领域。在出行方面,电动汽车正在迅速占领市场,在烹饪和取暖方面,用电也在逐步成为首选??电能替代,正是北京居民近年来在生活领域最为深刻的变化,也是北京的电力事业所面临的新挑战。以冬季取暖的“煤改电”为例,目前北京地区“煤改电”用户已经突破110万户,国网北京电力成为全市第二大供暖企业。2018年工程实施完毕后,每年可减少散烧燃煤475万吨,减排二氧化碳1235万吨、二氧化硫11.4万吨、氮氧化合物3.33万吨。

在这一变化中,智能科技也在发挥它不可替代的作用。实时跟踪主配网设备负荷变化趋势,及时采取方式调整、负荷倒路措施,确保设备负载合理可控;针对故障异常情况,及时采取远方遥控、分段试送等措施,确保全市人民安全可靠用电。

用电侧的智能化控制,是未来电网发展的方向。只有把配电自动化与用户的用电行为结合起来,实现电网的消费侧改革,让电力变成日常生活的智能配件,电网的智能化水平才能实现质的突破,实现从“智能”到“智慧”的飞跃。

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