堅強智能電網的發展,使得電網功能逐步擴展到促進能源資源優化配置、引導能源生產和消費布局、保障電力系統安全穩定運行及電力市場運營等多項功能。堅強智能電網作為我國重要的能源輸送和配置平臺,從投資建設到生產運營的全過程都將對促進我國經濟社會發展產生巨大作用。美國的相關研究表明,智能電網的建設每投入100億元,可以帶來4倍以上的經濟社會綜合效益。
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占領技術制高點的重要依托
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堅強智能電網的建設將為我國電力裝備制造企業技術進步提供平臺,是我國電力工業自主創新、趕超世界先進水平的重要依托,促進裝備制造及電子信息等產業技術升級。近年來,特高壓輸變電試驗示范工程的建設使得國內輸變電設備制造企業的制造水平得到了跨越式的飛躍,特高壓設備研發和制造,推動了常規750千伏和500千伏及以下電壓等級產品的設計優化和可靠性提升,使得國內高壓設備制造技術更加成熟,顯著提升了我國電氣裝備制造業的國際競爭力。此外,堅強智能電網不僅會帶動傳統行業如電氣機械及器材制造業的發展,還將加快與智能電網相關的新能源、新材料、信息網絡技術、節能環保等高新技術產業和新興產業的發展。同時,由于用電方式變化,智能家電等相關產業將形成巨大市場,將為我國電力工業及相關電子、信息通信、控制、電動汽車等行業帶來重要的跨越式發展機遇。
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刺激經濟發展的強大引擎
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由于國際金融危機的影響,世界經濟陷入二戰以來最嚴重的衰退。加強堅強智能電網等基礎設施建設是拉動經濟增長的重大投資戰略。堅強智能電網的發展將相應地帶動電動汽車、新能源、信息服務等新產品和新服務市場的發展,開發巨大的市場空間,催生新的商業投資機會。據測算,每投資500億元建設堅強智能電網,將帶動數倍的社會投資,直接創造就業機會約14萬個。
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應對可持續發展挑戰的支點
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為了應對全球氣候變暖,降低對化石能源的依賴程度,實現能源產業的可持續發展,智能電網作為主要的低碳能源技術將引領新能源革命。堅強智能電網通過提高發電效率、輸電效率和電能在終端用戶的使用效率,以及推動水電、核電、風能及太陽能等清潔能源的大規模開發利用,可以帶來巨大的節能減排和化石能源替代效益,更充分地發揮電網在應對氣候變化方面的重要作用。智能電網通過集成先進的信息、自動化、儲能、運行控制和調度技術,能夠對包括清潔能源在內的所有能源資源進行準確預測和優化調度,改善清潔能源發電的功率輸出特性,解決大規模清潔能源接入帶來的電網安全穩定運行問題,有效提高電網接納清潔能源的能力,促進清潔能源的可持續開發和消納。據分析,在堅強智能電網發展模式下,實現跨大區資源優化配置,2020年我國風電發展規模將達到1億千瓦以上,較風電的省內消納方式提高風電開發規模1倍以上。
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此外,堅強智能電網能夠通過錯峰、調峰等聯網效益及電網與用戶的友好互動,引導用戶將高峰時段的用電負荷轉移到低谷時段,降低高峰負荷,減少負荷峰谷差,減少火電機組出力調節頻次和幅度,降低發電機組煤耗。據模擬測算,到2020年,堅強智能電網與傳統電網相比將使火電單位發電煤耗下降4~6克/千瓦時,單位發電成本下降約1~1.5分/千瓦時。
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優化配置能源資源的重要平臺
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近年來,我國能源資源開發中心不斷向西部和北部地區轉移,跨區能源輸送規模和距離進一步增大。根據國家能源發展規劃,規劃建設的西部和北部大型煤電基地、西南水電基地、“三北”地區的千萬千瓦級風電基地、西北地區的大型太陽能發電基地等都與中東部負荷中心地區的距離在800~3000公里,要實現能源基地的大規模電力外送,必須依托堅強智能電網,建設電力輸送的“高速公路”,提升電網的能源資源優化配置能力。同時,由于我國風能、太陽能、煤炭資源富集地區分布比較一致,電力外送可以共用輸電通道。加強堅強智能電網建設,統籌考慮西部和北部的煤電基地和可再生能源基地建設,實現成本較低的火電和成本較高的風電、太陽能電力的“打捆”外送,提高輸電通道的利用效率,可以有效降低電力供應成本,提高電力系統安全穩定運行水平。根據國家電網公司堅強智能電網發展規劃,2020年我國跨省跨區輸電能力可達4億千瓦,將發揮西電東送和南北互濟運行的巨大效益,能夠統籌協調區域經濟發展,更好地保障中東部地區能源供應,促進能源及電力發展方式的轉變和全國范圍內的電力布局優化調整,引導我國能源及電力走上可持續發展道路。
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提高能源供應安全的有效通道
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2009年,我國石油消費的對外依存度已達到52%。其中,汽車是除工業外最主要的用油行業,目前新增石油需求的2/3來自于交通運輸業。建設堅強智能電網,通過推動蓄能電池充電技術的發展,能夠友好兼容各類電源和用戶接入與退出,促進電動汽車的規模化快速發展,改變終端用戶用能方式,提高電能在終端能源消費中的比重,實現對石油的大規模替代,大量減少交通運輸業的石油消耗,降低經濟社會發展的對外石油依存度。據測算,到2020年,全國按電動汽車保有量3000萬輛計算,電動汽車充電消耗600億千瓦時電量,可替代燃油1750萬噸,降低石油依存度2個百分點。如果電動汽車發展進一步加快,替代效益將大幅度提高。
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此外,堅強智能電網建設開辟了向中東部地區輸送能源與電力的新途徑,構建輸煤輸電并舉的綜合能源輸送體系,將有效緩解煤炭運輸的壓力,實現輸煤輸電兩種能源輸送方式的優勢互補,促進能源輸送方式的多樣化,增強中東部區域能源供應的保障能力。
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增強電力系統抗災能力
確保電網安全運行和可靠供電
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近年來,嚴重自然災害頻發,必須著力加強電網抵御自然災害能力建設,滿足經濟社會快速發展對供電可靠性、安全性越來越高的要求。建設堅強智能電網,能有效加強對電網運行狀態的監測和評估,提升災害預警能力,增強電網運行的靈活性,建立強大的相互支援互補能力,從而提高電網的安全穩定運行水平和供電可靠性。堅強智能電網具有強大的“自愈”功能,可以將電網中有問題的元件從系統中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下使系統迅速恢復到正常運行狀態,有效抵御自然災害、外力破壞等各類突發事件給電力系統造成的影響。
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改善電能質量減少停電損失
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現代社會用電設備的數字化,對電能質量越來越敏感,電能質量問題可以導致生產線的停產,對社會經濟發展帶來重大損失。智能電網通過安裝在全網的傳感器組件反饋的信息,將迅速識別電能質量問題,并準確地提出解決電能質量問題的方案。同時,智能電網將應用超導、材料、儲能以及改善電能質量的電力電子技術減少由于閃電、開關涌流、線路故障和諧波源引起的電能質量擾動。
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近10年來,我國的用戶平均停電時間約為12.3小時/年,而美國、法國、日本的停電時間平均分別為1.6小時/年、1.2小時/年和0.1小時/年。與發達國家相比,我國配電網的自動化還有待提高。堅強智能電網的建設將借助智能化的設備和先進技術實現配電網的高度自動化,達到系統的實時監測和快速反應,系統能夠自動尋找可能引發較大事故的隱患,評估這些隱患可能帶來的后果,確定補救方案,并模擬每種方案的實施效果,將最有效的解決方案提供給調度員,減少停電的發生率。