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國網首座500千伏數字化變電站落地,智能變電站發展已達何種程度?
近日,國家電網系統首座500千伏數字化變電站——安徽合肥肥東500千伏長臨河變電站升級建成。該變電站搭載“數字化長臨河變”系統,具備主輔設備監測、設備狀態智能分析、數據對比分析、數據趨勢分析、班組作業管理、三位全站監視及故障聯動檢查等6大類功能。
變電站發展歷經幾個階段,最初的傳統變電站到綜合自動化變電站,后來IEC 61850變電站成功升級為數字型變電站,如今已經走到智能化階段。“智能化”一詞不僅貫穿電力行業的2024年,也將智能變電站建設推到熱潮。
據研報統計,我國智能變電站行業投資規模整體呈增長態勢,2023年國內智能變電站行業投資規模約為143.3億元,同比增長8%。穩健增長中的智能變電站,到底是什么?
簡單來說,智能變電站就是運用物聯網、大數據和人工智能等智能化技術的新型變電站,其具有自動化、智能化、數字化等特點,在實際運行中可以大幅縮短人工成本,提高運維準確率,保障運行安全。
2014年,由國家電網主編的《110(66)千伏-220千伏智能變電站設計規范》和《330千伏-750千伏智能變電站設計規范》發布。其中明確要求智能變電站應具有信息采集數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、系統功能集成化、結構設計緊湊化、高壓設備智能化和運行狀態可視化等技術特征。同時智能變電站設計應采用可靠、經濟、集成、節能、環保的技術與設備,符合易擴建、易升級、易改造、易維護的工業化應用要求。
由于智能變電站本身運用多種智能化技術的特點,在實際建設過程中催生了多樣化的技術實現路徑。這些工程在設計中有著不同的側重點,為我國智能變電站的發展探索了多種“解題方法”,提交了多種創新的“解題答案”。
智能變電站最常見的路線是利用先進技術提高日常運行效率,降低人力資源投入。
例如,2024年9月26日,湖北首座超高壓智能變電站——500千伏安福變電站投運,該站是湖北首個“空天地巡檢+室內外協同”試點變電站。該站結合軌道機器人、機器狗、無人機等設備同巡檢的方式,提高日常運維效率達93%。
除了依靠智能巡檢設備的加入,也有從硬件設備方面升級,將智能化數字化技術融進變電站建設中。
在浙江省首座新型數字智能變電站——杭州蕭山110千伏雷東變電站中,運用到了SVG、GIS、智能二次標簽等在內的多項試點技術,創新采用二次在線監測技術和二次回路智能標簽系統,可構建變電站二次系統數字孿生模型,實現了全站信息的三維可視化查詢,全面提高了智能變電站運維效率,還進一步保障安全可靠運行。
此外,還可以在芯片、系統入手,打造智能變電站,保證電站本征安全。
如2024年12月18日投運的東北首座新一代智能變電站——祥慶220千伏變電站,該站側重的便是芯片國產化方面。該站全部采用國產化芯片和國內自主研發的操作系統。祥慶220千伏變電站實現協議等全面自主可控、軟硬件整合優化、網絡架構優化、后臺平臺+APP模式四大技術改進,從根本上解決變電站二次設備所用軟件大量依靠進口的問題,消除軟件后門、漏洞和潛在風險,有效提升電網本質安全水平。
不論哪種技術路線,哪些升級方向,打造智能變電站最終都繞不開安全、便捷、智能、高效幾個詞。這些關鍵詞,也正是在政策的引領下,智能變電站產業騰躍的關鍵。
2023年3月,國家能源局發布關于加快推進能源數字化智能化發展的若干意見。其中指出,推動實體電網數字呈現、仿真和決策,探索人工智能及數字孿生在電網智能輔助決策和調控方面的應用,提升電力系統多能互補聯合調度智能化水平,支撐電網安全穩定運行。
2024年8月,兩部門印發《能源重點領域大規模設備更新實施方案》,其中提到鼓勵開展老舊變電站和輸電線路整體改造,提高電網運行安全能力。隨后,在9月發布的福建省推動能源領域大規模設備更新工作方案中提到,支持發電、輸配電企業建設智能變電站,加強數字化智能化升級改造,加強5G、量子、北斗等新技術應用,同時鼓勵開展變電站智能巡檢系統建設、推進各級變電站接入集控系統實現全覆蓋。
可以看出,我國智能變電站建設已經從政策、試點雙管齊下,一方面,政策劃定目標帶領行業前進,另一方面,通過引入物聯網、云計算、大數據等先進技術打造試點項目提供了示范樣板。
大規模、高比例的新能源接入及消納對電力系統發起挑戰,尤其在以“網絡化、信息化與智能化”為核心的第四次工業革命浪潮來臨時,能源電力和信息技術緊密融合能源體系和發展模式進入新階段,變電站正逐步將邁向數字化、智能化、品質化的新時代。