【導(dǎo)讀】智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備（系統(tǒng)）

　　

【正文】 制風(fēng)光儲聯(lián)合示范電站的綜合 SCADA 系統(tǒng)。 E) 風(fēng)電機組控制系統(tǒng)接入導(dǎo)則符合性檢測平臺 研制內(nèi)容 ： 1）建設(shè)滿足風(fēng)電場接入導(dǎo)則的檢測平臺試驗電網(wǎng)和電網(wǎng)故障 試驗設(shè)備； 2）建立符合當(dāng)前主流機型的雙饋和直驅(qū)風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)檢測平臺； 3）建設(shè)符合風(fēng)輪機特性的模擬試驗平臺； 4）建設(shè)風(fēng)電機組大功率變流器的有功和無功調(diào)節(jié)及低電壓穿越等檢測平臺； 5）研究符合電網(wǎng)接入導(dǎo)則的風(fēng)電機組控制系統(tǒng)檢測規(guī)范。 F) 兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變器 研制內(nèi)容： 研究光伏逆變器并網(wǎng)特性，研制 MW 光伏并網(wǎng)逆變器；開展現(xiàn)場示范運行；掌握光伏逆變器并網(wǎng)特性測試方法、接入技術(shù)導(dǎo)則的測試方法。制定光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)規(guī)范。研究光伏并網(wǎng)系統(tǒng)有功出力以及出力變化率控制的技術(shù)；研究利用光伏逆變器無功能力 進行接入點電壓動態(tài)調(diào)節(jié)的技術(shù)；研究逆變器對接入點的諧波污染、光伏電站的出力變化引起的接入點電壓波動等電能質(zhì)量問題以及抑制方法。 G) 大規(guī)模間歇式電源接入網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制 研制內(nèi)容： 實現(xiàn)考慮電網(wǎng)、電站和機組安全約束下的風(fēng)電場 /光伏電站 AGC數(shù)學(xué)模型和求解算法；實現(xiàn)風(fēng)電場、光伏電站有功和無功控制裝置與電網(wǎng)調(diào)度 AGC 協(xié)調(diào)控制技術(shù)；實現(xiàn)風(fēng)電場、光伏電站與機組一次調(diào)頻協(xié)調(diào)控制技術(shù)；實現(xiàn)電網(wǎng)事故涉及送出系統(tǒng)時風(fēng)電場、光伏電站協(xié)助電網(wǎng)調(diào)度智能應(yīng)急事故處理技術(shù)。 實現(xiàn)考慮電網(wǎng)、電站和機組安全約束的風(fēng)電場、光伏電站無功控制與 無功補償優(yōu)化配置；實現(xiàn)常規(guī)電站與風(fēng)電場、光伏電站協(xié)調(diào)控制技術(shù)。 8 H) 兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng) 研制內(nèi)容： 研究兆瓦級垂直軸控制技術(shù)，研制兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的變流器，重點解決垂直軸風(fēng)電機組的變速恒頻控制技術(shù)。研制垂直軸槳葉調(diào)節(jié)控制裝置。研制垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組主控系統(tǒng)。 大規(guī)模儲能 A) 大型抽水蓄能電站智能調(diào)度運行控制系統(tǒng) 研制內(nèi)容： 研制大型抽水蓄能電站現(xiàn)地單元控制裝置；研究抽水蓄能電站各工況狀態(tài)定義、轉(zhuǎn)換控制流程、啟動條件、事故停機流程；研究大型抽水蓄能電站各 LCU 間信息交換技術(shù) ； 實現(xiàn)可視化展示技術(shù)；實現(xiàn)運行設(shè)備仿真技術(shù)； 實現(xiàn)廠網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)；研制大型抽水蓄能電站監(jiān)控系統(tǒng)。考慮到在智能電網(wǎng)作用下對節(jié)能發(fā)電調(diào)度體系的要求，從抽水蓄能電站自身特點出發(fā)，實現(xiàn)抽水蓄能電站優(yōu)化調(diào)度工程實用化的控制目標(biāo)、數(shù)學(xué)模型及其求解方法，綜合考慮抽水蓄能電站的靜態(tài)經(jīng)濟效益和動態(tài)經(jīng)濟效益的最大化。建立抽水蓄能電站智能調(diào)度運行控制系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試、現(xiàn)場試驗、驗收、并網(wǎng)運行相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 B) 大容量化學(xué)電池模塊化集成系統(tǒng) 研制內(nèi)容： 開展鈉硫、液流和鋰離子電池核心部件和關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)，開展電池組串并聯(lián)設(shè) 計方案研究，開展鈉硫電池模塊系統(tǒng)設(shè)計和工藝設(shè)計，研制生產(chǎn)裝備、建設(shè)測試平臺，最后研制出大容量、高可靠性、高性能 100kW、 MW及 10MW 級鈉硫、液流和鋰離子電池模塊；依托集成技術(shù)、成套技術(shù)和測試技術(shù)，分階段開展鈉硫電池儲能系統(tǒng) 100kW、 MW 級及 10MW 級化學(xué)電池儲能裝置在間歇式電源接入、電網(wǎng)削峰填谷、大型應(yīng)急電源及用戶側(cè) UPS 等方面的示范應(yīng)用，并根據(jù)試運行評估結(jié)果，逐步完善大容量化學(xué)電池儲能技術(shù)。 C) 大容量化學(xué)電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換裝置 研制內(nèi)容： 針對化學(xué)電池儲能的特性，研制與其相適用的電池儲能能量轉(zhuǎn)換裝置及其附屬控制保護設(shè)備，研究高轉(zhuǎn)換效率的變流（整流、逆變）器主電路拓?fù)?，探討器件級?lián)、多電平、變壓器多重化、逆變橋并聯(lián)和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)等技術(shù)，以增加能量轉(zhuǎn)換容量和提高耐壓水平，并進行主回路的優(yōu)化設(shè)計。 D) 大容量化學(xué)電池儲能裝置綜合能量管理系統(tǒng) 研制內(nèi)容： 研制化學(xué)電池儲能裝置監(jiān)控系統(tǒng)中的控制單元、保護單元、在線9 監(jiān)測單元以及綜合信息管理單元，使各個部分協(xié)調(diào)運行，以實現(xiàn)化學(xué)電池儲能系統(tǒng)的高效儲能并快速響應(yīng)電力系統(tǒng)的功率變化以穩(wěn)定系統(tǒng)的功率或電壓。 E) 集成儲能的間歇式能源功率平滑調(diào)節(jié)裝置 研制內(nèi)容： 建立儲能裝置 的數(shù)學(xué)模型，分析可再生能源發(fā)電系統(tǒng)對儲能系統(tǒng)容量和動態(tài)特性的要求，實現(xiàn)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)，開展兼顧最大功率跟蹤、間歇性功率波動調(diào)平、電壓波動調(diào)節(jié)、無功補償、低電壓穿越、孤島運行、軟并網(wǎng)和軟解列的優(yōu)化控制策略研究；研制集成儲能的間歇式能源功率平滑調(diào)節(jié)裝置工業(yè)樣機，并進行工程示范。 10 2 輸電環(huán)節(jié) 國內(nèi)外現(xiàn)狀 目前歐美日等非常重視輸電線路安全運行技術(shù)及 IT 技術(shù)在管理和運行維護中的應(yīng)用，研究對輸電線路進行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲的方法，研究使用新的診斷工具和方法評估運行中設(shè)備的預(yù)期使 用壽命、風(fēng)險和維修策略。 國內(nèi) 目前 已有多家研究機構(gòu)和公司研制開發(fā)出多種輸電線路本體、氣象及通道環(huán)境監(jiān)測裝置，包括導(dǎo)線溫度、導(dǎo)地線微風(fēng)振動、舞動，絕緣子串風(fēng)偏，絕緣子泄漏電流、鹽密，桿塔傾斜、桿塔振動，微氣象、圖像 /視頻，桿塔防盜等監(jiān)測裝置，這些裝置已在特高壓交流示范工程、 30 多個大跨越線路、跨區(qū)線路以及各電壓等級的重要線路中投入使用。因線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用時間并不是太長，加上專業(yè)性要求高，對桿塔和基礎(chǔ)類運行狀態(tài)參數(shù)如桿塔應(yīng)力、基礎(chǔ)滑移、接地腐蝕等進行監(jiān)測的裝置還未投入廣泛使用。 柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù) (Flexible AC Transmission Systems， FACTS)技術(shù)最早由國外學(xué)者提出，隨后 ABB、西門子等跨國公司均成功研制了各種裝置，并迅速進行技術(shù)推廣，創(chuàng)造了良好的社會經(jīng)濟效益。 我國主要的 FACTS 裝置如 SVC、TCSC、 STATCOM、 CSR 等，無論電壓等級還是通斷容量均與國際先進水平保持一致，與國外先進水平基本保持同步，但更為先進的柔性直流關(guān)鍵設(shè)備研究尚處于理論討論階段，技術(shù)差距較大。 直流輸電技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備的核心自主設(shè)計、制造以及集成技術(shù)仍然被國外，如 ABB、 SIEMENS 以及 AREVA 等跨國公司所壟斷。但在智能化高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域國外也處于概念研究階段，還有許多基礎(chǔ)理論性的問題需要解決。國內(nèi)關(guān)于柔性直流輸電技術(shù)的研究起步較晚， 90 年代末期，在國家自然科學(xué)基金等項目資助下，浙江大學(xué)、華北電力大學(xué)和華中科技大學(xué)等高等院校開展了這方面的跟蹤性基礎(chǔ)理論研究。中國電科院正在研制一臺容量為 20MW、電壓等級為 50kV 的柔性直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，并通過相關(guān)的試驗驗證，于 2021 年在上海南匯風(fēng)電場掛網(wǎng)運行。 11 中國電力科學(xué)研究院已經(jīng)全面完成自主研發(fā)換流閥的電氣特性、數(shù)值場分析、電氣設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計工作 ，正在開展換流閥關(guān)鍵零部件 和 特高壓換流閥樣機的研制工作。高壓直流輸電關(guān)鍵電氣設(shè)備（換流閥、換流變壓器、平波電抗器、直流斷路器等）的核心自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)設(shè)計及生產(chǎn)制造等方面我國與其他先進國家 尚 有著一定的差距。 發(fā)展趨勢 與智能電網(wǎng)實現(xiàn)線路監(jiān)測裝置和巡檢技術(shù)的智能化及線路安全、高效巡視的目標(biāo)相比，線路本體、氣象及通道環(huán)境監(jiān)測裝置的研發(fā)和應(yīng)用還存在諸多差距 ，線路狀態(tài)監(jiān)測裝置的研制 需 朝標(biāo)準(zhǔn)化、智能化化和開放性的方向 進一步 發(fā)展。 目前 線路在線監(jiān)測 系統(tǒng)廠家提供的產(chǎn)品和系統(tǒng)均自成一套，采用的通訊規(guī)約、數(shù)據(jù)接口 ，系統(tǒng)實現(xiàn)的功能各不相同，對運行維護單位造成信息分散、重復(fù)建設(shè)等局面，不能體現(xiàn)規(guī)模效益，對已有的區(qū)域性集中監(jiān)測系統(tǒng)，存在系統(tǒng)互聯(lián)性 不夠、信息整合程度不高等情況，難以滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。因此 對輸電線路狀態(tài)監(jiān)測工作進行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一建設(shè)，開發(fā)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心系統(tǒng)顯得尤為重要和迫切。 智能電網(wǎng)建設(shè)要求系統(tǒng)設(shè)備和裝置能夠?qū)ο到y(tǒng)運行參量和故障狀態(tài)進行有效的調(diào)節(jié)和控制，以提高輸電，提高控制水平，因此， FACTS 裝置擁有廣闊的發(fā)展空間。 經(jīng)過十幾年的發(fā)展，柔性直流輸電已證明了其良好的技術(shù)和商業(yè)價值，但在一些方面還存在需要改進的地方，關(guān)鍵設(shè)備的運行可靠性，換流閥成本，換流閥損耗，擠壓式電纜等領(lǐng)域的研究還有待深入。 目前，我國高壓直流輸電工程數(shù)量已經(jīng)位居世界第一，但其主要功能仍然局限點對點形式的長距離聯(lián)網(wǎng)或相鄰電網(wǎng)的互聯(lián)應(yīng)用，無法解決我國能源與負(fù)荷中心分布不合理的突出矛盾。因此必須研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的換流閥和直流場關(guān)鍵設(shè)備。 現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備水平尚不能完全滿足 今后特高壓設(shè)備大容量、遠(yuǎn)距離、更經(jīng)濟、效率更高的要求。 一是現(xiàn)有特高壓變壓器、斷路器的容量有待提高，出線裝置、套管等關(guān)鍵組部件沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化，特高壓高端 直流設(shè)備的研制能力相對薄弱，同時需要通過研制特高壓柔性輸電設(shè)備、提高特高壓直流輸電電壓以提升12 輸送容量和輸電距離。二是為了節(jié)省土地資源，更好地保護環(huán)境，需要采用緊湊型、同塔多回等緊湊化輸電技術(shù)應(yīng)用于新的特高壓線路建設(shè)。三是輸變電設(shè)備智能化方面，變壓器智能化、智能開關(guān)和設(shè)備可靠性評估等關(guān)鍵技術(shù)尚待突破。與國外發(fā)達國家相比，我國在特高壓輸變電技術(shù)方面處于國際領(lǐng)先水平。 主要研發(fā)裝備 提升特高壓輸送能力關(guān)鍵技術(shù) A) 大容量（ 1500MVA）及升壓特高壓交流變壓器研制 研制內(nèi)容 ： 研制出單相 1000kV 大容量（ 1500MVA）及升壓特高壓交流變壓器樣機。研制出國產(chǎn)化的 1000kV 級交流變壓器出線裝置等。 B) 1100kV、 63kA 大容量開關(guān)設(shè)備研制及關(guān)鍵技術(shù)研究 研制內(nèi)容 ： 研制成功具有 63kA 短路開斷能力的 1100kV 斷路器及 GIS，實現(xiàn)全部部件及配套產(chǎn)品的設(shè)計、制造自主化。建立滿足試驗電壓 1100kV、試驗電流 63kA、時間常數(shù) 120ms 特高壓斷路器試驗回路。 C) 特高壓緊湊化線路關(guān)鍵技術(shù) 研制內(nèi)容 ： 提出特高壓緊湊型、同塔多回輸電線路絕緣配合原則、防雷特性分析方法和防護方法以及電暈損耗、地面電 場、無線電干擾和可聽噪聲等參數(shù)的計算方法和控制限值。提出交直流線路并行時地面混合電場、離子流場的計算方法、測量方法和控制值。提出交直流并列運行對直流換流變偏磁的影響特性、抑制措施。 D) 177。 1000kV 特高壓設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究 研制內(nèi)容 ： 提出177。 1000kV 特高壓換流閥基礎(chǔ)理論和成套設(shè)計技術(shù)方案；提出177。 1000kV 高端換流變壓器、穿墻套管的關(guān)鍵技術(shù)問題解決方案；完成177。 1000kV直流隔離開關(guān)、避雷器、電流互感器和絕緣子樣機研制。 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置 A) 輸電線路導(dǎo)線運行狀態(tài)集成監(jiān)測裝置 研制內(nèi)容 ： 研制導(dǎo)線覆冰、微風(fēng)振動、舞動、溫度、風(fēng)偏、弧垂的多參數(shù)組合與集成監(jiān)測裝置，開發(fā)出線上集成監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對以上參數(shù)中兩種及以上的集中監(jiān)測，降低產(chǎn)品制造成本，提高監(jiān)測裝置使用效率。 B) 輸電線路氣象在線監(jiān)測裝置 13 研制內(nèi)容 ： 研究各類氣象參數(shù)的多傳感器融合技術(shù)，新型風(fēng)速風(fēng)向儀的應(yīng)用技術(shù)，以及光纖傳輸技術(shù)，開發(fā)能適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境、高集成度、高傳輸可靠性、遵守標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的氣象在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度、氣壓、雨量和光輻射等參數(shù)的集中監(jiān)測以及高效可靠傳輸。 C) 輸電線路視頻 /圖像監(jiān)控裝置 研制內(nèi) 容 ： 研究輸電線路視頻監(jiān)控裝置的能量供應(yīng)與控制技術(shù)、光纖通信技術(shù)，開發(fā)出能在 10 天以上時間內(nèi)連續(xù)不間斷工作，具備紅外、加熱功能以及電源、紅外、加熱控制功能，采用 OPGW 傳輸視頻信號、遵守標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的視頻監(jiān)控裝置，實現(xiàn)視頻信號的高速流暢傳輸，以及對被監(jiān)控對象的全天候監(jiān)控。 D) 輸電線路桿塔集成監(jiān)測裝置 研制內(nèi)容 ： 研究導(dǎo)線覆冰、桿塔傾斜、桿塔振動、氣象參數(shù)的多參數(shù)組合與集成技術(shù)，開發(fā)出遵守標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的塔上集成監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對以上參數(shù)中兩種及以上的集中監(jiān)測，減低產(chǎn)品制造成本，提高監(jiān)測裝置使用效率。 E) 電 纜狀態(tài)監(jiān)測裝置 研制內(nèi)容 ： 結(jié)合相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，從分布式光纖溫度在線監(jiān)測及載流量預(yù)警技術(shù)、金屬套接地電流在線監(jiān)測和分析技術(shù)，以及電纜線路在線局部放電監(jiān)測技術(shù)等方面開展電纜線路智能化設(shè)備研究，研制電纜狀態(tài)監(jiān)測裝置。 F) 車載移動式 輸電線路電磁環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng) 研制內(nèi)容 ： 1）自動監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成； 2）自動監(jiān)測系統(tǒng)的承載車輛的選擇； 3）自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)和編制。 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心系統(tǒng) 研制內(nèi)容 ： 研制輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心系統(tǒng)，對重要輸電線路、災(zāi)害多發(fā)區(qū)的環(huán)境參數(shù)和運行狀態(tài)進行集中監(jiān) 測，實現(xiàn)重要輸電線路的安全預(yù)警，為生產(chǎn)管理提供決策信息支持，為調(diào)度提供輔助決策信息。 應(yīng)實現(xiàn)以下功能： 1） 狀態(tài)監(jiān)測：實時掌握輸電線路本體運行狀態(tài)、氣象環(huán)境、通道狀況，使輸電線路運行狀態(tài)在控、能控、可控，實現(xiàn)輸電線路的數(shù)字化和可視化管理。 2） 故障診斷：依據(jù)線路設(shè)備的特征參數(shù)和損傷模式，應(yīng)用損傷診斷技術(shù)、14 特征量性質(zhì)的診斷方法、數(shù)學(xué)診斷方法等，進行分析診斷，查找故障和事故原因，提出防治措施。 3） 在線預(yù)警：在出現(xiàn)可能的線路隱患時，及時通過多種有效的方式發(fā)布報警信息，以及對被報設(shè)備進行定位。在監(jiān)測到出現(xiàn)極端惡劣氣 候條件，以及嚴(yán)重外力破壞、火災(zāi)、地質(zhì)等線路災(zāi)害時，能及時進行災(zāi)害預(yù)警、定位。 4）輔助決策：對輸電線路狀態(tài)進行預(yù)測和趨勢分析，采用狀態(tài)評估標(biāo)準(zhǔn)、可靠性評價標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)等，對線路部件及線路總體進行評估，評估結(jié)果為線路生產(chǎn)、運行、調(diào)度單位提供決策信息支持。 5）狀態(tài)檢修：根據(jù)綜合狀態(tài)信息的線路狀態(tài)評估結(jié)果，按相關(guān)狀態(tài)檢修導(dǎo)則，逐步實現(xiàn)基于狀態(tài)評估、可靠性評估、