2.2.2 日本、韩国
日本已形成以500 kV为骨干的全国互联电网,东西部地区分别采用50 Hz和60 Hz频率运行,日本电网从属于九大电力公司,电网间是弱联系,电量交换较少,且日本超高压输电的特点是距离短但容量大。韩国电力系统最高电压等级为765 kV,其发电和负荷也不均衡,有长距离、大容量输电的需求。由于日本、韩国面积较小,受地理等条件限制,均未与其他国家联网,自身规模不大,当前仿真工具和运行控制技术已能够满足要求。
在仿真领域,日本、韩国都已开始采用实时数字仿真来研究系统中的各种问题,如加拿大的实时数字仿真(real time digital simulation,RTDS)应用规模最大的就是韩国电力公司,有26个计算单元,可以模拟400多个三相节点。由于输电网规模较小,目前应用于小系统的电网仿真均可适用,技术更新的需求较小。
同样,在运行控制领域,由于电网规模较小,电网结构相对简单,运行控制问题不突出,当前主要开展基于广域监测系统(wide area measurement system,WAMS)的在线应用。日本应用WAMS技术进行在线全局动态监测,用于低频振荡研究,并在传统电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)中加入广域信号,构成广域PSS。韩国2002年投运8台相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)组成集中式系统,每15 min完成1次预想事故的稳定计算,实现暂态稳定控制。
2.3 高级量测技术
国家电网公司于2008年底全面启动用电信息采集系统建设,分析采集系统的建设现状及应用需求,深入研究采集系统建设中有关主站、采集设备、电能表、通信协议、通信接口、安全防护、检验检测、运维管理、增值服务等,制定涵盖主站、采集终端和智能电能表的标准体系,确定了标准数据模型,形成采集系统标准化设计方案,开展关键技术研发和系统建设试点工作[9]。2015年12月,国家电网公司已经安装3.16亿只智能电能表和1059万只采集终端。用电信息采集系统全面建成后,作为公司SG186信息系统的子系统,为公司加强精细化管理提供强大的数据支撑,并满足用户需求侧管理的要求,为用户提供用电信息实时查询和有针对性的用电建议等服务。
台湾地区由于地狭人多,新增电力设施困难较大,短期内难以解决电力不足问题。因此,加强电力需求侧管理并整合分布式能源成为当前技术开发的主要目标。自2010年起,台湾科技部主导推出“智能电网与读表主轴项目计划”,并注重关键技术开发与制定系统建设工作方案。2013年,台湾启动智能电能表应用和用电信息采集系统建设,在2020年完成建设目标80%,2030年前完成全部建设工作。台湾地区用电信息采集系统建设模式和技术方案与大陆地区基本相似。截至2015年10月,台湾电力公司已为全部专变用户安装了智能电能表和采集设备,并建设覆盖1万户居民用户的用电信息采集试点工程。虽然台湾地区用电信息采集系统建设起步较晚,但其规划阶段就与智能家居相结合,技术要求起点较高。此外,台湾地区智能电能表成本远高于大陆,大陆智能电能表有较大的市场输出潜力。
日本电力中央研究所于2009年7月成立了智能电网研究会;2010年开始,日本东京电力、东京工业大学、东芝公司和日立制铁机械株式会社等单位将在东京工业大学校园内联合开展日本智能电网示范工程试验。用太阳能电池板供电,剩余电量储存在蓄电池中或销售给电力企业。东京电力和关西电力等电力公司投资构建第二代智能电网,目标是除在所有家庭安装智能电能表以外,还计划加强送变电设施及蓄电装置建设。智能电能表作为第二代智能电网的核心设备,主要测量每个家庭电力消费情况,随时掌握太阳能发电量等信息。2010年起,东京电力为居民用户安装2000万只智能电能表。关西电力为居民用户新装40万只智能电能表,更换智能电能表数量约为1200万只。预计2020年前,日本智能电能表需求量约5000万只,投资计划超过1万亿日元。
韩国在济州岛开展大规模智能电网实验,采用住宅监控与智能电表等结合的模式,开展智能住宅实验计划,涉及济州岛南部地区的6000多个家庭用户,参与实验的家庭用户利用屋顶的太阳能面板发电。该实验计划持续到2013年,韩国电力公司通过获得设备的性能、居民的反应等各种反馈,来研究解决商用化过程中的各项课题。韩国拟于2016年完成为国内半数家庭安装节能智能电表的计划,以帮助消费者更准确地了解用电情况,同时具有智能信息记录功能的智能电表还可为将来阶梯电价收费等政策的制定提供参考数据,为国家电力供应提供指导。