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構建先進計量體系 推動電網智能化

中國國家電網公司提出,構建以信息化、自動化、互動化為特征的統一堅強智能電網。很顯然,建設智能電網,離不開對終端用戶的信息采集及應用,也就是通常所說的“先進計量體系”(Advanced Metering Infrastructure )。

  先進計量體系是指能夠按需求自動、雙向地獲取并控制用電的計量系統,由包括智能電表在內的硬件設施、通信系統以及信息采集與分析決策的軟件系統組成。

  先進計量體系究竟有多重要?筆者認為,它的重要性體現在以下方面:

  它是智能用電的基礎。電力企業要通過削峰填谷來減少投資,提高運營效率;用戶希望節省開支,合理用電。而這僅靠電費賬單是遠遠不夠的。雙方都需要了解在什么時間段用了多少電,并在必要的時刻適當控制及分配用電。

  它將有效提升分布式能源的利用率。利用儲能技術以及對用電負荷的有效預測及調控,就可提高分布式太陽能、風能等的滲透率,使其接入電網后更加“友好”。

  一方面,智能電表的雙通道、雙向計量功能可以精確記錄“受電”與“售電”的時段、電量及對電網的影響,并通過對歷史數據的深入分析,提高負荷預測的準確性;另一方面,智能電表所提供的實時電氣參數,可作為調節逆變裝置及儲能系統的依據,使風能、太陽能等間歇性能源變得可調、可用。此外,先進計量體系的高速通信網絡,也是整個微電網的通信基礎。

  它催生了新產品、新技術和新業務模式。比如,幾輛插入式混合動力汽車充電時,對電網的影響微不足道;但若有成百上千輛同時充電,它有何影響、是否控制等問題就變得很重要。而先進計量體系可以解決這些問題。

  它可提升供電質量,提高運營效率,實現電網自愈。通過先進計量體系與其他軟件平臺的集成,可以實現智能電網的許多高級應用。例如,將先進計量體系與停電管理系統進行集成,就可通過智能電表傳輸的信息自動判斷故障位置、類型及停電范圍,并生成檢修及恢復供電計劃。這將大大提升現有故障報修語音系統的效率,縮短停電時間。

  先進配電網管理的許多高級應用,也都需要利用先進計量體系的信息平臺,如網絡優化(通過電氣操作平衡負荷,降低損耗)、安全校核(分析每一步電氣操作對電網安全性的潛在影響,并提示預警方案)等。

  既然先進計量體系是智能電網的重要組成部分,那么構建先進計量體系的關鍵是什么,如何體現其先進性?

  第一,要有高速的通信網絡。可以因地制宜考慮多種組網方式,但足夠的帶寬及傳輸速率,是構建先進計量體系的必要條件。

  Wimax是一種高速無線寬帶傳輸技術,它采用點對多點的通信方式,在3.5兆的帶寬中,平均速率約為每秒18兆比特。一個建在高層建筑上的Wimax基站,覆蓋半徑可達3千米左右。現在很多城市的供電半徑還不到3千米,利用一個有光纖敷設的變電站作為一個接入點,一端是Wimax無線寬帶到戶,一端是接入光纖主干網,將是很理想的組網方式。這種方式是低成本的寬帶接入方式,尤其適用于企業專網的建設。

  第二,要有智能電表。作為連接電網與用戶的重要節點,智能電表的作用舉足輕重。125年前,GE從愛迪生手中接過了電表業務,成為世界上第一個規模生產電表企業。當時的電表計費是靠“稱重量”——在電表里面有一些化學物質,通電后重量會發生改變。科技飛速進步,今天的智能電表已從單純的計費工具,發展成為提升整個電網運營水平的智能元件,是將信息轉化成決策的知識源泉。

  與普通多功能電子電表相比,智能電表增加了兩大顯著特點:

  一是雙向通信功能,即電網不僅能從電表收集用電信息,更能將電網信息(如實時電價等)及控制命令下達給電表,電表接收并作出“智能”響應。雙向通信還包括與智能家電、其他表計的信息傳遞與控制命令。

  二是擁有基于標準的、開放接口的內置智能程序。現在很多智能電表都從多功能電子電表改進而來,即使增加了雙向通信,也都使用“問答”方式從主站被動接收指令,這種模式不適合實時性強、信息量大的智能電網要求,容易導致數據丟失、信息錯誤、通信堵塞等問題。

  GE智能電表內置的PolicyNetTM,是基于“政策”的高級應用程序,只要接收到的信息符合預先設定的邏輯,就能自主作出判斷和響應,無需等待主站再次發出指令。該程序可以實行遠程修改“政策”,進行軟件升級,維護。GE PolicyNetTM采用基于標準的開放式軟件構架,提供IP、SOAP等多種格式的交換數據信息,方便與上級軟件平臺集成,擁有更多智能功能。

  今年10月,位于澳大利亞維多利亞省的Ausnet電力公司開始大規模部署先進計量體系,GE將為其提供近70萬只基于Wimax通信的智能電表。這一體系建成后,Ausnet的電力用戶,不再是先消費、后埋單的普通用戶,而是事先預知、提前介入、決策消費的超級用戶;Ausnet電力公司也不僅僅為用戶提供用電服務,而是通過制訂“政策”引導客戶用電,并借助其消費行為改善電網運行質量,提高電網運營效率。

  隨著全球各地越來越多地應用先進計量體系,智能電網正在走向大眾,并終將改善人們的生活。

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