探索电网尖端科技 支撑坚强智能电网 中国电科院做了哪些工作？

六氟化硫绝缘的特高压(1000kV)输电管道，在淮南—南京—上海特高压交流工程中3个变电站成功应用;同时，国家电网公司自主研发的六氟化硫混合气体特高压输电管道样机在武汉特高压交流试验基地带电考核。国内积累多年丰富的特高压开关类设备研发和制造经验，为研制采用新环保气体的输电管道打下了坚实的基础。

目前，GE公司将新环保气体用于420kV输电管道并取得了工程应用，宣称了新环保气体应用于输电管道的可行性。但1000kV环保输电管道电压等级高，环保和绝缘要求严，设计、制造和运行需要考虑的因素多，国内外均无相关技术。“若将新型环保绝缘气体应用于特高压1000kV电压等级，需解决‘三饱和、一突破’的难题，随电压等级升高，间隙绝缘、沿面绝缘和通流能力趋于饱和，机械强度难以突破。”项目负责人高克利说。

技术挑战

项目在1000kV六氟化硫输电管道研发基础上，借鉴420kV新环保气体输电管道的研制经验，攻克环保管道输电关键技术，研制出1000kV环保输电管道用新环保气体、支撑绝缘子及输电管道样机。“项目需解决新气体绝缘性与环保性的矛盾和基于新气体的气固绝缘系统设计难题，重点突破环保绝缘气体中气固绝缘体系的放电规律和气固相容性、1000kV输电管道用三支柱绝缘子设计和制造关键技术，及环保输电管道运维检修技术。”课题负责人周文俊介绍。

国内外仅对少量潜在六氟化硫替代气体及混合气体开展了气固绝缘体系放电特性研究，我国尚未掌握新环保混合气体绝缘技术，需开展放电物性参数、绝缘特性及介质恢复特性研究。气固材料相容性是保障输电管道可靠性的前提，需掌握新环保气体及其分解气体与固体材料的相互作用规律，提出气固相容调控方法。

输电管道运行时需承受电、热和力等多应力作用，新环保气体特性使得环保输电管道及支撑绝缘子的绝缘、通流和结构强度设计等方面存在较大的难度;1000kV输电管道用三支柱绝缘子的制造工艺控制、绝缘子表面形态调控和输电管道内部金属微粒抑制等面临较大的挑战。需攻克1000kV新环保气体输电管道三支柱绝缘子设计和制造技术，为输电管道单元样机研制提供关键部件。

新环保气体的混合制备、性能检测、储存运输，及输电管道的故障检测与定位、运行状态监测和评价等技术，均与现有的六氟化硫及其设备运维技术存在较大的差异，有必要开展新环保气体的运维监测技术研究，为环保型输电管道可靠运行提供充分的保障。

围绕上述三方面的科学和关键技术难题，项目开展环保绝缘气体介质放电的物性参数及绝缘特性研究、环保气体中气固材料相容性和界面绝缘性能研究、1000kV输电管道用支撑绝缘子设计制造技术、1000kV环保管道输电系统研制与运维技术等方面的研究。

项目预期研制出1000kV环保输电管道用环保绝缘气体、盆式绝缘子和三支柱绝缘子及长18m的输电管道标准单元样机。采用的环保气体相同压力下气体绝缘性能达到六氟化硫的80%，液化温度不高于-15℃。项目的研究成果将为解决特高压、远距离、复杂地理环境下的输电瓶颈提供强力支撑，并可推广应用于其他电力设备，持续引领设备环境友好性升级，具有显著的经济社会效益。

为我国特高压交直流混联大电网安上智慧大脑——大电网智能调度与安全预警关键技术研究及应用

调度是控制电网安全稳定运行的大脑，是维系电力生产过程的基础，是保障智能电网运行和发展的重要手段。相比于国外，我国电网调度控制技术研究起步较晚，但发展迅速，很多技术已达到世界领先水平。其中，2008年国家电网公司组织研发的智能电网调度控制系统(D5000)，基于一体化平台集成了实时监控与预警等4大类应用，获得国家科技进步二等奖，目前已推广至国网运营范围内全部省级以上及众多地区电网调度机构。

电网调度控制面临新挑战

当前，我国特高压交直流混联电网规模不断扩大，电网运行特性发生深刻改变，电网调度控制也面临了新的更大的挑战。一方面，特高压长距离、大功率输电，跨越多个气候区，运行环境复杂多变，亟须各级调度同步掌控电网运行态势;另一方面，特高压电网送受端、交直流强耦合，存在局部故障影响全局的安全风险，需要在全网层面实时进行跨区一体化安全预警和风险防控;此外，大范围源—网—荷资源的优化配置，亟须提升市场条件下全网范围精益化调控的决策支撑能力。

新架构、新技术，为大电网安全经济运行保驾护航

据国家重点研发计划项目“大电网智能调度与安全预警关键技术研究及应用”负责人、国家电力调度控制中心许洪强副主任介绍：“现有调度控制系统沿袭了电网弱互联阶段的体系架构，难以支撑大型交直流混联电网调度运行的需求。迫切需要开展大型交直流混联电网一体化智能调度与安全预警关键技术研究，构建基于云计算理念的‘物理分布、逻辑统一’的智能调控平台，实现大电网整体协调控制，提升大电网运行安全预警能力。”

项目围绕特高压大型交直流混联电网调度运行控制重大需求设置了五个课题，即智能调控平台体系架构和实时透明访问技术，调控系统按需建模与广域数据分布式处理技术，计及源荷双侧不确定性的大电网智能调度控制技术，大电网一体化在线安全风险防控和智能决策技术，以及面向大电网的一体化运行智能调控平台开发和应用。

智能调控平台体系架构和实时透明访问技术面向大型交直流混联电网的一体化调度运行的监视、控制和决策的业务需求，以云计算、网络科学、信息物理融合等理论为指导，提出支持“物理分布、逻辑统一”的分布式异地多活智能调控平台体系架构;以数据资源的网络化、服务化为基础，按权限和需求对任意位置的电网信息透明访问，实现数据资源的需则可用,为后续课题提供基础技术支撑。

调控系统按需建模与广域数据分布式处理技术着重解决大电网模型的灵活定义、图模多版本管理、分布式源端维护与按需共享，提出数据流式处理方法，实现广域数据需则可用及高速并行处理、数据分布式存储和高效访问技术，实现基于大数据的主子站广域协同处理和故障诊断，为后续课题提供模型、数据支撑。

计及源荷双侧不确定性的大电网智能调度控制技术通过研究异质电源与柔性负荷响应不确定性统一模型和电力系统大规模分析及优化的计算方法，采用计及置信区间的多周期多目标调度计划生成电网经济运行域，结合数据挖掘和智能学习技术对大电网运行状态进行多维度实时评估，从而得到电网最优运行点，并指导和实施分区电网源荷协同优化控制。

电网一体化在线安全风险防控和智能决策技术提出计及源荷双侧不确定性的大电网安全风险评估方法，采用数据挖掘技术对大电网进行多时间尺度快速安全风险前瞻预警，对高风险预警场景进行大电网安全风险预防控制策略优化，并跟踪系统状态对三道防线和系统保护进行协同校核，实现大电网一体化安全风险防控和智能决策。

项目预期将研发高可扩展性和高性能的智能调控平台并实现示范应用，实现电网负荷峰谷差降低5%、新能源消纳能力提高3%。项目的实施，将改变调控中心各自孤立进行分析决策的现状，为我国特高压交直流混联大电网安上智慧的大脑，实现全网范围内的精益化调控决策，显著提升大电网调度“预想、预判、预控”能力和智能化水平，实现电网优化运行的“自动巡航”和安全风险防控的“智能决策”。在节约系统建设成本、降低电网负荷峰谷差、提高新能源消纳水平、避免重大停电事故等方面可产生显著的经济和社会效益。
 

【攻克送端系统稳定控制 促进可再生能源跨区消纳——可再生能源发电基地直流外送系统的稳定控制技术】

大力发展可再生能源是我国保障能源安全、应对气候变化的重要举措，风力发电和光伏发电是我国可再生能源利用的主要方式。根据“十三五”规划，到2020年我国风、光发电装机容量将达到3.2亿千瓦，其中2亿千瓦位于“三北”地区。为解决“三北”地区可再生能源消纳问题，已建、在建和规划建设特高压直流外送通道有8条，目前和将来一段时间，大基地、直流送出将是我国可再生能源开发利用的主导形式。

高比例电力电子装备接入安全稳定问题突出

与以同步发电机为主导的传统电力系统相比，可再生能源发电基地直流外送系统最大的特征在于高比例的电力电子装备接入，主要包括风光发电、动态无功补偿、直流输电等。以新疆哈密天中直流送端系统为例，风光发电容量超过10GW，动态无功补偿容量超过2GW，直流输电容量8GW，而同步发电机容量仅为5GW，电力电子装备容量远大