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区域智能电网与新型城镇化发展模式的契合之路

2014年11月03日 17:17:14 来源: 新华网电力频道

    新华网电力频道10月13日电 题:区域智能电网与新型城镇化发展模式的契合之路

    能量信息科技推动低碳集约化发展

   21世纪第一个十年,没有一项科技成果可以像互联网一样,给我们的生活带来如此巨大和深刻的变化。可以预测,具有能量与信息同步传输功能的智能电网――将构建起一个全新的“能量信息互联网”,也必将在未来的时间内以惊人的速度刷新、超越人们的想象,改变人们的生产和生活形态,推动和改变新型城镇化的发展模式和进程,也许再过十年,既具小桥流水人家意境又蕴含现代智能化气息的新型城镇将成为人们的诗意栖居地。

    研究过城市的兴起的人们必然能够发现一个市场的事实,任何一座城市(镇)的兴起,都是移民的结果,也就是说,都是人口自由流动和迁徙的结果。城镇化在人类的交易层面具有最大的效用,是交易成本最小化社会生活组织形态,作为最重要的劳动力资源禀赋,人必须要向城镇,尤其是大城市集中,这样才能带来真正市场意义上更大的交易成本的降低,进而提高人类的整体福利。

    城镇化的生活方式可以说是迄今人类集体付出成本最低而集体产出最高的生产、生活形态,人类社会不同时期的生产力发展推动了各自相对应的生产关系变革,也最终决定了城镇化的发展历程。归根到底,科技技术和生产力的发展,是城镇化发展的根本动力。

    中国城镇化就是农民转为城镇居民的过程,新型城镇化既不是什么建设、也不是什么投资,新型城镇化的核心在于不以牺牲农业和粮食、生态和环境为代价,着眼农民,涵盖农村,实现城乡基础设施一体化和公共服务均等化,促进经济社会发展,实现共同富裕,根本上是要实现以人为本的城镇化。

    中国建设新型城镇化需要适应信息时代的要求,提高城镇的质量和品质,这就要大力发展城镇互联网、物联网,建设智慧城镇,将城镇化与信息化、城镇化与工业化、城镇化与农业现代化信息化有机地结合起来,实现同步发展转型升级,这些都离不开智能电网的建设。如果说,第一次城镇化以“工业科技”为特征的话,第二次城镇化,则体现出迥然不同的特色,它是以一种更加绿色、更加集约、更加智能的视角去呈现新的发展历程,“能量信息科技”将成为其典型的特点。

    同时,绿色的城镇化需要强大的绿色能量和信息化支持,随着智能电网的普及和分布式能源的上马,或将改变目前电力集中供应的格局,促进分布式能源发电的蓬勃发展。智能电网为此提供了基础,成为其核心驱动力,如何将智能电网建设与城镇化发展模式进行契合研究将是一个重要课题,而低碳和集约发展、建设资源节约型环境友好型社会将是两者的共同目标,智能电网的电压序列优化和农业能源智能化则是其中的当务之急。

    以城乡统筹、城乡一体、产城互动、节约集约、生态宜居、和谐发展为基本特征的新型城镇化与安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的智能电网具有建设资源集约型环境友好型社会的共同目标,进行智能电网建设电压序列优化是建设坚强智能电网的重要途径,也是选择走建设资源节约型环境友好型电网发展道路的重要内容。智能电网这一能量信息互联网的建设,不仅将解决分布式能源并网接入,通过与光伏农业的融合,小型风电与农业的融合,而且能几何级地推动农业生产现代化、标准化和信息化水平,使传统的农业生产转型为工业化、信息化的农业生产,更好的释放农民的自由度,同时智能电网与农业的融合,使农业生产不仅仅生产出农作物,还能生产清洁能源;农业公司加农户的商业模式又使农民成为农业工人和农业公司股东,增加收入使其有保障地进城。如果政府能形成政策集聚,出台一系列政策配套促进这一产业发展,并适时构建小城镇发展,那么就能走出以科技为先导、以生产率极大提高为核心、以促进农民收入提高为着力点、以人为本的具有中国特色的新型城镇化发展之路,超越以往任何西方资本主义国家走过的城镇化发展模式。

    智能电网为城镇化发展提供技术和能量信息支撑

    浏览新闻、聊天、收发邮件、网络社区、联机游戏、网上购物、人肉搜索、视频会议、地图查询、验证单词拼写……互联网已让我们的生活变得一“键”可达,渗透到人们生活的方方面面,影响到人们的日常生活,改变着人们的生活节奏。

    以坚强统一的物理电网为基础,以信息通信平台为支撑,以智能控制为手段,具有信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的智能电网,是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网,具有传输电能、配置资源、网络市场功能,是迄今为止最大的遍布城市与乡村的人造网络,具有能量与信息同步传输的功能。这一具有强大功能的能量信息网络就像空气和水一样,将全面“嵌入”我们的生活,变革人们的生产、生活方式。

    下班回家之前,在办公室只要请点鼠标,指令信息就会传回“智能家电信息中心”,洗衣机开始工作,电饭煲开始煮饭,热水器开始烧水,回到家就可以坐享其成;只要在电表上安装一个芯片,家里的电器就会聪明起来:低电价时段启动运行、高电价时段停止工作;夏季用电高峰时要拉闸限电,不再按片区划定停电范围,而是按照不同用电性质或负荷高低,自动“亮红灯”;电动车进了车站,不仅可以在低电价时段充电,还能在高电价时段放电,时间差带来的是车主的经济效益……这样的生活方式将不再是梦想,智能电网建设中的智能小区均可以实现这样的功能,公众也已经开始逐渐进入智能电网的建设中,嘉兴已有居民在自家楼安装太阳能等发电系统,自己家里用不完的电力就可以送到电网卖给电网公司;浙江省“五位一体”的光伏产业园区已落户嘉兴。

    在创造全新生产生活模式的同时,坚强智能电网将是未来凸显低碳环保优势、加快城镇化和工业化进程、提升相关产业升级的又一张“网”。 从产业链层面看,智能电网分为发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节,是具有透明开放、互动等特征的现代电网,不仅是连接发电和用电的电力输送载体,具有配置资源功能,还是具有网络市场功能的电能优化配置载体,这可以为城镇化发展提供强大的技术和能量信息支撑。

    国网嘉兴供电公司将转变电网发展方式融入到嘉兴城镇化建设发展中去,在智能电网建设中对配电网实行电压序列优化,以驱动城镇化低碳集约建设与发展,在实现公司发展方式转变的同时,奉献清洁能源,助推社会和城市发展方式的转变,用实际行动诠释中国城镇化发展新时期“电力再先行”的全新涵义。

    智能电网电压序列优化促进电力供应与城镇化低碳集约发展和谐融合

    智能电网的建设要与城镇化的发展和谐融合,主要为:一是节约土地资源有利于政府用地规模总量控制。严控建设用地规模,降低新增建设用地增幅,盘整存量建设用地,使全民在有限的土地上精打细算、合理使用,使土地节约集约利用水平迅速提高。二是电网目标网架提前实现有利于政府空间引导和布局优化战略的落实。有序利用土地空间格局具有更大的集约度和承载力,优化、调整土地空间布局、提高利用效率是最大的节约集约。三是节能减排有利于生态和谐发展战略。倡导节约、环保、文明的生产方式,实现人类的生产和消费活动与自然生态系统协调可持续发展。

    电力系统的基本形态是电能集中生产,然后通过电网送到千家万户,受物理规律决定,大容量电力输送只有采用高压与超高压,比如220千伏、500千伏等,才能具有可行性和经济性,但是用户则只有采用220伏及以下电压才具有安全性,那么从500千伏到220伏电压相差2723倍,只有通过一系列的变压器将电压逐步降低。为了便于设备制造、电网管理与运行,人为规定了500千伏、220千伏、110千伏、35千伏、20千伏、10千伏、380伏、220伏等标准电压,这就是电压序列。在电网的规划和建设中,面对一个具体的地区,一旦确定了电压序列,则相应的变电站的数量和分布、输电线路数量和走向则全部确定。因此,电压序列是电力系统的基础规范,决定了电网的输送容量、安全性、经济性等一系列指标。电压序列要与实际负荷分布与发展情况相匹配,否则不仅对电网而且对社会都会造成极大的资源浪费。中国大多数地区采用的电压序列是550千伏、220千伏、110千伏、35千伏、10千伏、380伏/220伏。为了解决中国能源基地和电力负荷中心不匹配的问题,国家电网公司建设±800千伏安和交流1000千伏安特高压电压,则在更高层面、更大范围通过提高电网的输送能力,来实现资源的优化配置。

    面对城镇化的发展,负荷密度越来越高的趋势,在配电网领域,电压序列优化主要是以20千伏电压等级替代原有的10千伏,并逐步弱化取消35千伏电压等级。电压序列优化的实施符合城镇化发展所倡导的土地节约集约利用、生态和谐发展战略,走出一条电网发展耗地少、结构优、效率高、可持续的土地资源利用新路子,实现三个“有利于”。

    经过多方努力,国网桐乡供电公司的电压序列优化取得了突破性效果。在社会层面上创新了电网发展方式,实现配电网和谐建设。通过降低网架密度,减少公共资源占用,中压配网采用20千伏电压等级供电后,110千伏电网规模大大缩小,布点数量大大减少,变电站由优化前的43座,减少到22座,减少占地面积0.084km2;110千伏线路减少302.29km,110千伏线路廊道占地减少7.36km2;中压配电网规模由优化前的855回减少为538回,减少中压廊道占地6.21km2。优化后110千伏及以下共减少站点和廊道用地13.654km2,土地资源的节约成果明显。

    电网损耗降低,实现系统性节能减排,采用20千伏中压配网,线损率约将下降至原来的25%,大幅度减少温室气体排放,减轻对环境的压力,根据测算,采用20千伏供电,降低线损电量12146.7万千瓦.时,相当于减少煤耗4.25万吨,相当于减少二氧化碳12.14万吨,减少二氧化硫0.36万吨。2012年桐乡市GDP为479亿元,所减少的线损可以使桐乡当年的“万元生产总值综合能耗”再下降1.83%。

    电压序列优化后,新建变电站及线路数量显著下降,电力建设对土地资源的占用减少,可以缓解电力建设需求与社会建设需求的矛盾;配电网供电半径扩大,变电站站址选择余地变大,有利于回避环境敏感点,减少工程建设中发生投诉的概率,有助于促进社会和谐。

    在电网企业层面,电压序列优化可创新企业发展方式,实现投资效益最大化。简化电网层级,提前实现目标网架,根据修编的《桐乡电网目标网架规划》,至2030年,110千伏变电所比原规划的43座减少21座,中压配电网规模由优化前的855回减少为538回,减少317回,线路长度减少2202.6km,全网综合线损率从原先4.14%降低至2.38%,经济和社会效益明显。桐乡现有网架与目标网架已基本接近,提前实现目标网架规划。

    电压序列优化还有效地降低了电网建设的成本,据统计,110/20千伏变电站比110/10千伏 变电站的单位容量造价约降低20%左右,虽然20千伏系统配套的开关设备、线缆价格比10千伏系统高15%~20%左右,但配套设施的数量大幅减少,相对来说总造价也显著下降,另外20千伏系统使110千伏变电站、配电单元数目和供电线路回数显著减少,变电站和电力线路建设征地减小,政策处理成本明显下降。另外,通过对10千伏开关柜、10千伏变压器等容量、10千伏环网柜、10千伏交联电力电缆等的升压改造,避免了电压序列优化过程中出现的大拆大建现象,实现存量资产利用最大化。

    对电力用户来说,电压序列优化不仅可以降低电费支出,而且可以增大接入容量,提升受电能力,增强今后发展扩建余地。根据国家电网公司供电方案技术导则相关规定,10千伏供电用户容量超过4000千伏安时一般需要新建专线供电,超过10000千伏安要求升压至35千伏供电,而20千伏供电用户通常容量超过8000千伏安才需要新建专线供电,容量在30000千伏安及以下仍可维持20千伏供电,无需升压至更高一级电压等级供电。供电容量范围也能扩大,在客户用电负荷增加需要扩容时,可有效减少配套电力设施的投入。利用对现有电网的改造,在配网网架基本不变的情况下,电压升高后增加供电能力近2倍。线损下降约四分之三,输送距离更远,电价沉降更小,有效提高了客户端供电质量。

    采用20千伏线路供电后,供电能力的提高可使两条环通线路的用户均能正常用电,提高了供电可靠性。用户用电成本降低,提高企业竞争实力,浙江省20千伏电价比10千伏每度电便宜2分,以桐乡2010年10千伏售电量计算,每年约可以减少4600万元电费开支,户均每年节省1.64万元。

    一系列的实际效果有力证明了智能电网的电压序列优化使得电网建设与城镇化发展和谐共赢。

    区域智能电网电压序列优化建设与实践

    位于长三角、介于沪杭两大城市之间的嘉兴地区电网紧密,大电源集中且均以500千伏上网占用大量高压廊道,特高压、跨区电网项目繁多,同时地方政府正在推进中心城镇和“两新”工程建设,需要迫切实施县域和中心城镇的电网规划和改造。

    10千伏中压配电系统容量小、布点密、通道多的现状与嘉兴经济快速发展、土地资源和通道资源有限之间的矛盾日益突出,电网发展面临四个“难以为继”:土地空间资源难以为继、友好电网建设难以为继、社会责任要求难以为继、投入人力成本难以为继。如嘉兴所辖的桐乡市如按照现在电网发展方式,到2030年预计变电站、廊道占地将超过桐乡整个区域土地面积的13.1%。开展电压序列优化成为电网发展的内在驱动和外部要求,符合城镇化发展所倡导的土地节约集约利用、生态和谐发展战略。

    在智能电网电压序列优化中,国网嘉兴供电公司做好科学论证。在浙江省公司统一部署下,先行开展嘉兴电网、桐乡电网电压序列优化的可行性研究,为后续规划及实施打下理论基础。规划引领。规划是建设的龙头,在可行性研究的基础上,结合电压序列优化工作,编制大网、配网的电压序列优化规划, 完成《嘉兴电网“十二五”发展规划及电压序列优化规划》及《桐乡配电网“十二五”发展规划及电压序列优化规划》,同时积极与地方政府沟通,将电网发展规划纳入地方“十二五”经济社会发展总体规划和土地利用规划,控制重要的站址和通道资源,确保规划成果有效落地。

    标准化建设。国网嘉兴供电公司依据中低压配电网改造技术导则等相关技术标准,组织编制了《中低压配电网建设与改造技术原则》、《电网规划设计技术原则(试行)》等标准,编制20千伏架空线路、开关站、配电站等标准化设计、20千伏升压改造工程的典型设计图册,确保工程实施的安全可靠、技术先进、经济合理。

    技术突破。为了使电压序列优化充分体现其试点的意义,在电网实施改造中首先考虑的是配电网存量资产的利用问题。经过详实的研究,并与生产厂商密切合作,实现了110千伏主变、配变的等容量;配网线路、开关柜环网柜升压改造、电力电缆升压利用,通过这些主设备的技术研究突破,实现存量资产改造利用。

    组织保障。坚强有效的组织体系是推进电压序列优化工作的重要保障,在嘉兴供电公司成立了电网规划设计工作办公室及十个专业工作小组的基础上,桐乡市供电公司结合自身实际成立了以局主要领导挂帅的电压序列优化工作领导小组和六个工作小组,确定了各小组工作职责。六个工作小组每周定期召开联席会议,互通信息、协调工作、整合资源,合力推进电压序列优化工作。

    智能电网建设中进行电压序列优化,不仅为社会提供安全、可靠、高效、环保的电力能源保障实现电网可持续发展,而且也为智能电网驱动城镇化建设提供了有效载体。

    农业能源智能化力助农民自由迁徙

    城镇化是人类生产与生活方式由农村型向城镇型转化的历史过程,表现为农村人口向城镇人口转化以及城镇不断发展与完善的过程。无论是从经济增长还是社会发展的角度考量,只有让人完成城镇化,城镇化才是完整的和真实的。从这个意义上说,城镇建设,不仅是修路盖楼办工厂,而且要更多地吸纳外来人口,更好地满足居民生活需要,更好地满足人的全面发展需要。

    新型城镇化更加注重农民的自由迁徙,新型城镇化的第一推动力是公民自由迁徙权利。事实上,任何一座城市的形成,一定是人口流动的结果,而人口流动或者迁徙,一定是市场的自发秩序,从来没有一座城市的形成,是政府的计划所为。而光伏与现代农业集成融合,实现了农业能源智能化和标准化,可大大提高农业生产效率,最大限度地释放农业劳动者,为其自由迁徙创造条件。

    分布式光伏农业一体化并网发电,就是将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业相结合, 一方面太阳能光伏系统可运用农地直接低成本发电,并将农业生产自用以外的多余电量上网卖给供电公司;另一方面通过科学合理和采用光伏组件的布置,使薄膜太阳电池做成透光的, 动植物生长所需要的主要光源可以穿透;在光伏发电的同时满足植物生长的光照需要。另外红外光也能穿透,可储存热能,提高大棚温度,在冬季有利于动植物生长,节约能源。

    光伏农业一体化关键技术、商业模式,将改变农业生产方式,使传统农业种植与光伏发电相结合,提高光伏发电项目土地的综合利用率,实现阳光、土地资源的立体高效利用,达到了农业和发电的双向收益。传统意义上的农民走上农业标准化、现代化生产的道路,从而提高农业生产效率,解放农业生产劳动者,使其自由进城。另一方面,公司加农户土地入股的商业模式,不仅使农民成为农业工厂的就业者,而且让农业拥有农业工厂的一定股份,政府出台相关一系列农业能源综合配套政策,进一步推动这一农业能源融合产业的发展,从而增加了农民的土地收入和农民的劳动收入,让农民有条件到附近的城镇上生活。

    随着农民生产率的提高和收入的提高,政府因势利导,建设和完善小城镇的公共基础设施,并加大光伏农业一体化和智能电网建设的政策扶持,让农民自然而然地变为农业工人,成为附近小城镇的居民,同时,光伏农业一体化这一现代农业能源的发展,也将带动其他产业的发展,使城外镇化发展步入良性循环。

    值得一提的是,智能电网推动城镇化发展是向自然界要资源,利用的是源源不断的太阳能,在提高劳动生产率的同时改变人们的生产和生活方式,也避免了通过完全自由化市场经济在浪费大量资源后才实现城镇化的弊端。光伏农业一体化充分利用太阳能这种清洁可再生资源,在产出蔬菜、输出电能的同时,没有任何污染物产生,对整个生态环境不造成影响。

    嘉兴地区的实践表明:智能电网电压序列优化后,新建变电站及线路数量显著下降,电力建设对土地资源的占用减少,变电站站址选择余地变大,电网损耗降低,电力用户电费支出降低,可接入容量增大,有力促进电网与新型城镇和谐发展;光伏农业一体化,开创了农业能源智能化的新时代,不仅大大提高农业生产效率,保护环境,极大限度地释放农业劳动者,将农民转变为农业工人;同时还改变了农业生产对太阳能量的单一低效的利用方式,进一步保障新型城镇能量供应,促进绿色能源发展。

    实践表明区域智能电网将是支撑城镇化的有效道路,这也或将是我国智能电网与城镇化发展有机契合的最佳路径,也必将开启中国新型城镇化发展的全新模式。(周建其 田增 李付林)

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