分布式供电主要方式分布式发电方式多种多样,根据燃料不同,可分为化石能源与可再生能源;根据用户需求不同, 有电力单供方式与热电联产方式(CHP),或冷热电三联产方式(CCHP);根据循环方式不同,可分为燃气轮机发电方式,蒸汽轮机发电方式或柴油机发电方式等。表1 列出了主要的分布式供电方式。 在产业革命后的200 年中,煤炭一直是世界范围内的主要能源,而随着科技、经济的发展,石油在一次能源结构中的比例不断增加,于20 世纪60 年代超过煤炭[2]。此后,石油、煤炭所占比例缓慢下降,天然气比例上升;同时,新能源、可再生能源逐步发展,形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。然而,虽然可再生能源是取之无尽的洁净能源,但其能源密度低,稳定性较差,需要蓄能调节,长期稳定运行困难,且由于技术不够成熟,可再生能源一次投资较大,经济性差;而化石能源的发电技术不仅更加成熟,而且效率更高。因此,作为分布式供电的发电技术,化石能源是主要方向。分布式供电主要动力- 微型燃气轮机以化石能源为能源动力的分布式供电方式多种多样(见表1)。随着微型燃机技术的不断完善, 微型燃机发电机组已成为分布式供电的主力。 微型燃气轮机(Micro Turbines)是功率为数百kW 以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为 燃料的超小型燃气轮机。它的雏形可追溯到60 年代,但作为一种新型的小型分布式供电系统和电 源装置的发展历史则较短。微型燃气轮机大都采用回热循环。通常它由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控 制部分组成,从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热,然后进入燃烧室与燃料 混合、燃烧。大多数微型燃气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机,发电机与压气机、透平 同轴,转速在50 000~120 000 r/min 之间。一些单轴微型燃气轮机设计,发电机发出高频交流电, 转换成高压直流电后,再转换为60 Hz 480 V 的交流电[5]。目前,开发微型透平的厂商主要集中在北美,欧洲有瑞典和英国。表2 为部分新一代微型燃气 轮机的主要技术参数。微型燃机先进技术特征与柴油机发电机组相比,微型燃机具有以下一系列先进技术特征[5-12]:(1) 运动部件少,结构简单紧凑,重量轻,是传统燃机的1/4;(2) 可用多种燃料,燃料消耗率低、排放低,尤其是使用天然气;(3) 低振动、低噪音、寿命长、运行成本低;(4) 设计简单、备用件少、生产成本低;(5) 通过调节转速,即使不是满负荷运转,效率也非常高;(6) 可遥控和诊断;(7) 可多台集成扩容。因此,先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式供电的最佳方式, 使电站更靠近用户,无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。制造商们相信,一旦达到适当的批量,微型燃气轮机有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说,与其它小型发电装置相比,微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。分布式供电发展方向- 冷热电三联产系统虽然回热等有效提高微型燃气轮机系统热转功效率的手段得到应用,微型燃机发电效率已从 17%~20%上升到当前的26%~30%[6],但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功 效率依然远小于大型集中供电电站。如何有效提高分布式供电系统的能量利用效率是当前分布式供 电技术发展所面临的主要障碍之一。正如常规的集中供电电站可以通过功热并供提高能源利用率一样,分布式供电系统在用户需要 的情况下,同样可以在生产电力的同时提供热能或同时满足供热、制冷两方面的需求。而后者则成 为一种先进的能源利用系统-冷热电三联产系统。 与简单的供电系统相比,冷热电三联产系统可以在大幅度提高系统能源利用率的同时,降低环 境污染,明显改善系统的热经济性。因此,三联产技术是目前分布式供电发展的主要方向之一。目前我国正处在经济高速发展时期,提高资源综合利用效率,是我国能源工业能否持续支撑国 家现代化建设的关键所在。我国能源利用水平距世界发达国家还有很大的差距,日益增长的电力需 求远未得到满足,“大机组、大电厂、大电网”的大规模、集中式的电网供电依然是我国目前能源 工业的主要发展方向。但是,我国需要分布式供电。这是因为:(1)我国幅员辽阔,但物产资源相对贫乏,而且经济发展不平衡。对于西部等偏远、落后地区而 言,由于其远离经济发达地区,形成一定规模的、强大的集中式西北电网系统需要很长时间 和巨额的投资,这无法满足目前西部经济快速发展的需要。而分布式供电系统可以借助西部 天然气资源丰富、可再生能源有多种多样的优势,在短时间内,以较小的投资为代价,为西 部经济发展提供有利的支撑;对于东南沿海经济发达地区,由于生活水平的日益提高,已经 出现了类似于西方发达国家的对于能源产品需求多样化的趋势,与集中式供电相比,分布式 供电可以为解决上述问题提供更加圆满的方案。(2)随着经济建设的飞速发展,我国集中式供电电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性 问题是不容忽视的,如纽约市、台湾岛二次大停电已为我们敲响了警钟。为了及时抑制这种 趋势的蔓延,只有合理地调整供电结构、有效地将分布式供电和集中式供电结合在一起,构 架更加安全稳定的电力系统。(3)纵观西方发达国家的能源产业的发展过程,可以发现:它经历了从分布式供电到集中式供电, 又到分布式供电方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平的需求,而且也是集中式 供电方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑,随着社会的发展,我国能源产业也将面临类 似的问题。因此,虽然从目前能源产业的发展情况来看,集中式供电是我国能源系统发展的 主要方向,但从长远看,构造一个集中式供电与分布式供电相结合的合理的能源系统,增加 电网的质量和可靠性,将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。所以,我国近期应发展大机组、大电厂,同时,不失时机、因地制宜地兴建分布式供电设施。 可以预见,随着西部大开发的深入进行,特别是“西气东输”工程的开展,我国沿线区域和边远地 区的分布式供电将得到极大的发展。
关于智能技术在变电站中应用探究论文
在日复一日的学习、工作生活中,大家一定都接触过论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。写起论文来就毫无头绪?以下是我帮大家整理的智能技术在变电站中应用探究论文,仅供参考,大家一起来看看吧。
随着科技的不断创新、改革,当前电力企业当中,智能技术有了突飞猛进的发展,具备智能化、集成化、标准化等特点。智能技术在变电站中的应用非常广泛,能够应用在设备层面、间隔层面以及站控层面,智能技术的合理应用不仅能够降低变电站对人工的依赖性,还能够显著提升变电站数据的收集、数据正常性判断的准确性等。本文主要分析变电站中智能技术的应用。
近些年,智能化技术在不断的创新,越来越多的先进技术在各个行业当中逐渐普及。智能技术在当前已经较为成熟,在工业产业当中,智能技术本质上就是代替人工进行一些分析、操作。相关研究报道,合理应用新型设备、自动化设备、电子计算机、新技术以及新工艺等智能技术能够显著改善电力行业的经济价值,能够达成高效、高产、低能耗以及低成本的企业目标。
1、智能技术在变电站的使用现状
我国当前主要的枢纽性变电站数量大约有1000座左右,其中大部分已经基本实现自动化管理、运作。智能技术在其中有着较多的使用,并且取得的经济效益十分是显著。采用先进的智能数据整理、收集与对比系统,能够给予变电站非常多的自动化、智能化功能。在新型变电站中,主要有全部分散、局部分散以及集中配屏等多种模式,智能系统在多个模式当中具备的功能大致相同,具备基本的监控功能、保护、防误操作、事故紧急修复、经济运维处理、设备实施管理等等。传统变电站与智能技术变电站而言其体系结构全然不同,其信息的交替效率也有所不同。想要将传统变电站全面改造成为智能化变电站,在技术上、安全性上以及造价成本等方面都有相当的难度。对此,智能技术应用在变电站中的优化工作重点应当是新变电站的建设方面。
我国终端站以及受控站的数量大约有1万左右,其因为人力资源以及资金等方面的限制,当前还无法真正、全面的实现智能化。在当前,新建变电站已经能够全面完成智能化管理。而对于常规变电站而言,变电站的无人化、自动化问题仍是问题解决重点。在未来的工作中,应当尽量将变电站向无人值班转变。对此,就需要电气设备具备更加强大的自动控制功能和更高的安全性。
2、智能技术在变电站当中的应用
引入控制端
引入计算机终端,促使变电站具备自动化控制功能。计算机终端系统能够按照实际的要求检测变电站的电能转变、运输等情况,判断运输电力时的电压、时间等情况,从而判断故障的发生。此外,计算机终端还能够通过数据的实时监控,实现自动化控制的功能,从而降低突发事件所引发的变电站故障,从而提升供电的可靠性。
分级控制技术
基于电力安全运输、管理的要求所创造的分级式控制技术,在站控层、间隔层以及设备层等方面实现了基本相对应的分级控制模式,这不仅能够显著的降低中央处理设备的负荷,还能够促使设备体现较高的使用效率,从而实现集中式控制,并且消除潜在的安全风险。
光纤技术的应用以及电力装置的集成性
智能变电站能够借助光纤技术完成变电站与变电站之间的各个控制层局域网管理目的,在控制中心可以分别对站控层、间隔层以及设备层的实时信息,实现自动传播信息。与此同时,局域网当中的控制层能够借助光纤技术更加稳定、可靠的传输各类数据。电力装置的集成性配合光纤技术能够将电力装置的所有运行参数进行集成化传输、管理,从而节约数据收集的时间,节约设备的维护繁琐性。
实现全局或局部智能控制
智能设备在变电站当中的合理使用能够基本满足智能化控制的需求。通过对变电站各级设备的优化控制,能够完成电流闭锁装置、电流互感器以及控制柜等设备的智能化管控,从而实现设备半自动、全自动化管理。
智能技术在变电站中的突出应用
智能技术在变电站当中的应用能够促使变电站实现高压配电设备具备智能化,完成小范围内的智能化电网建设工作。基于智能传感器的实时监控能力,监控电力设备的运行状况,并根据监控结果进行实时的调整、控制。智能技术在变电站中能够使一次变电设备实现一体化控制、检测。对于高压设备的断路器实现一体化设计,从而实现一体化管理的目的。
智能技术在变电站中基于计算机终端,通过站控系统便可以实现全面的设备检测,并可以按照实际需求不断的完成电力设备运行数据的实时监测以及各类型智能变电装置的工作信号的监控,检测变电站的输出、输入状态。智能技术在变电站当中大量应用,能够极大程度的控制无效数据的采集量,并提升变电站的整体监控效率。
采用先进的数据采集智能系统,能够促使智能变电站具备相当庞大的信息收集能力。基于先进的数据处理技术,智能变电站便具有非常显著的信息处理效果。借鉴在线处理技术以及数据库模型技术,智能变电站能够具备基本的故障诊断能力以及状态监测能力,工作人员需要将变电站内部的设备正常工作状态时的特性、参数输入到数据库当中,系统便可以根据输入的参数、特性与当前检测到的数据是否一致来判定变电站是否处于正常工作状态,并在协议允许范围之内进行自主整改、调整,能够在一定周期之内完成变电站基本设备的实时工作状态监测、评估以及上报等工作。
3、总结
综上所述,智能技术在变电站当中的巧妙应用,不仅能够降低工作的复杂性、繁琐性,还能够极大程度的提升变电站的自动化程度,对于变电站而言有着极其重要的意义。电力企业的创新必然需要依靠智能技术,通过改善智能技术优化电力企业变电站的运维质量,从而实现智能化发展。
摘要
随着科技的发展,社会的进步,国家电网快速发展,智能变电站的建设也越来越多,智能变电站由智能设备和智能高级应用两个特征,具有多信息融合,智能化监控设备状态、智能化变电站防误闭锁等高级功能。智能变电站的普及为实现我国变电站的自动化运行和管理会带来深远的影响,具有重大的技术和经济意义。
【关键词】智能变电站防误
智能化变电站由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)以及网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建,它建立在IEC61850标准和通信规范基础上,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能变电站为采用先进、可靠、集成、低碳、环保智能设备,并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,采用自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,能够实现变电站运行操作自动化、变电站信息共享化、变电站分区统一管理、利用计算机仿真技术实现智能化电网调度和控制的基础单元。智能变电站体现了集成一体化、信息标准化、协同互动化的特征。
1、智能变电站的智能特征
智能变电站是与传统电网相对而言的一种新型电网,其智能主要包含智能设备和智能高级应用在两个方面。
智能变电站的智能设备
智能变电站的智能设备由一次设备和智能组件有机结合而成,智能变电站系统由过程层、间隔层和站控层3层组成,
智能变电站的过程层由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端组成,能够完成变电站电能的分配、变换、传输、测量、控制、保护、计量以及状态监测等相关的功能。
智能变电站的间隔层设备一般由继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备构成,能够实现使用一个间隔的数据并作用于该一次设备的功能,即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。
智能变电站的站控层功能高度集中,能够在一台计算机或嵌入式装置中实现,同时也可在多台计算机或者嵌入式装置中实现。它主要由自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统构成,能够实现面向全站或者一个以上一次设备的测量和控制功能,能够完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。
智能变电站的智能高级应用
智能变电站的智能是与传统的变电站相对而言,传统的变电站大都也实现了自动化控制,但是这种自动化是被动式的,与现在意义上的智能变电站是有区别与差异的。智能变电站具有良好的互动功能,可以与调度机构友好互动,其采集数据信息量非常大,全景采集,经站内信息一体化平台和电站自动化系统高级应用模块,来对数据进行初步的挖掘、分析,以便实现智能告警、顺序控制、设备状态可视化、事故综合分析决策等智能功能
2、 多信息融合,智能化监控设备状态功能
智能变电站采用信息融合(数据融合)技术对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化。多信息融合技术能够从多视角进行处理及综合,可以得到各种信息的内在联系和规律。智能变电站现在已经实现了广泛的在线监测,可有效获取电网运行状态数据,掌握各种智能电子装置的故障动作信息及信号同路状态。而状态监测与诊断系统的有机结合,可以对变电站设备进行综合故障诊断:根据获得的被监测设备状态数据,利用多信息融合技术、结合被监测设备的结构特性和参数对设备进行综合故障诊断,结合其运行历史状态记录以及环境因素,对被监测设备工作状态和剩余寿命做出科学、合理的正确评估,以减少故障,确保设备安全、稳定运行。
3、智能化变电站防误闭锁功能
智能化变电站防误闭锁系统根据IEC61850标准三层架构体系构建,分为站控层防误主机、间隔层智能防误装置、过程层智能闭锁单元、机械和电气锁具、闭锁附件,及电脑钥匙等部分。其中防误主机、智能防误装置层以及智能闭锁单元之间所采用的均为IEC61850规范完成变电站内各种操作的防误闭锁,能够有效实现智能变电站防误闭锁的强制性和全面性要求,同时实现与监控系统站内模型信息共享,监控系统与防误闭锁系统信息交互免配置等功能。其主要功能特点如下:
标准统一、信息共享
智能化变电站各设备及系统之间数据采用统一的IEC61850标准进行交互,为防误闭锁装置和自动化装置互联与互操作性提供了技术上的支持,所以两者之间的数据能够好的进行交互访问,能够在误闭锁装置独立的基础上实现信息统一和共享。
全面防控、强制闭锁
智能化变电站系统根据IEC61850标准三层架构体系构建,能对五防主机和监控系统提供设备操作的所有五防功能,实现了间隔层防误。同时,为了防止过程层网络GOOSE报文错误或者监控系统未经防误系统解锁直接操作智能电动开关设备而可能导致的误操作,在过程层上设置智能闭锁单元,能够实现防误闭锁的强制性要求,智能闭锁单元同时支持就地操作时使用电能钥匙对其进行解闭锁操作功能。
顺控操作
顺控操作由间隔层智能防误闭锁装置和监控系统配合完成,顺序控制操作方式是指通过监控中心的计算机监控系统下达操作任务,再由计算机系统独立地按顺序分步骤地实现操作任务。按防误操作方式可分为:远、近控均采用逻辑防误加本间隔电气节点防误。智能防误闭锁装置具有良好的开放性以及互操作性,融合了从权限管理、唯一操作权限管理、模拟预演、实时逻辑判定、闭锁元件五个方面,能够完整的实现对设备操作的防误功能,最大限度地实现防误功能。
智能变电站是智能电网的重要基础和支撑,同时是变电站建设和发展的方向,我们要结合我国智能电网发展的情况,充分发挥智能变电站的功能,做好我国智能变电站的建设工作,为促进我国电网向自动化、信息化发展做出应有的贡献。
参考文献
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作者简介
董德永(1981-),男,现为国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司工程师。研究方向为高电压电气设备绝缘。
作者单位
国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司辽宁省辽阳市111000
摘要:介绍智能变电站的涵义、结构、应用,分析其关键技术并提出智能变电站的一些应用。智能化变电站是在数字化变电站的基础上,根据标准的通信协议体系,考虑到智能电网中分布式电源的大量接入和与用户的互动性要求,应用数字化测量等智能技术构建的智能电网枢纽;智能变电站建设是智能电网发展的基础。
关键词:智能变电站技术功能
中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:1007—3973(2012)009—042—02
1、引言
目前,国家电网公司正在大力推广智能电网的建设,作为智能电网的一个重要组成部分智能变电站正在越来越称为今后电网建设的主流,虽然关于智能变电站的相关技术、规范还处于不断的改进、修订过程中,智能变电站在实际工程中的应用已经在不断的扩大,技术、经验也已经不断的成熟。下面我们对智能变电站的一些技术、功能等方面作一简单介绍。
2、智能变电站的涵义
目前,广为认可的对智能变电站的定义是“采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站”。
3、智能变电站的结构
智能变电站内的设备
智能变电站内的设备按照功能的不同可分为三大类(有时常被称为三层):
过程层:主要指一次设备,变压器、断路器、互感器、刀闸等;
间隔层:主要指二次设备,保护装置、测控装置、在线监测装置、自动装置等;
站控层:基于计算机主机的后台系统、监控系统、远动、视频安防。
智能变电站与传统变电站的区别
智能变电站与传统变电站相比一个很大的区别在于:二次设备和一次设备的功能重新定位,并且一次设备的智能化改变了传统变电站中继电保护设备的结构。
其中,一次设备的变化主要体现在一次设备的智能化:
(1)互感器方面的变化。由电子式互感器取代以前的常规互感器,这里包括电流、电压互感器。AD变换装置移入电子式互感器,并配备高速数据接口。(2)开关方面的变化。由智能化开关取代以前的常规开关,开关量输出DO、输入DI移入智能化开关,保护装置发布命令,由一次设备的执行器来执行操作。表1为常规互感器与电子式互感器优缺点的比较。
电子式互感器就其结构原理分为有源式和无源式两种类型,目前广为采用的是有源式结构。
从电压等级上区分,大体上也分为两种:
(1)110kV及以上采用数字输出的电子式互感器,需要合并单元;
(2)10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器直接接入就地四合一智能单元。与电子式互感器配合使用的设备被称为“合并单元”,它是实现电子式互感器与二次设备接口的关键装置。它的作用主要有以下几个方面:
1)数据合并:合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号,并按照IEC60044—8或IEC61850—9—2格式输出;单间隔内IEC61850—9传输,跨间隔60044—8/FT3传输;
2)数据同步:合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号同步;
3)信号分配:智能二次设备从合并单元获取一次电流电压信息;
4)激光供能(户外支柱式电流互感器);
5)完善的自检功能,如CT断线等。目前,真正意义上的智能开关还未得到广泛的生产及应用,在实际中应用较多的是在传统开关上,安装智能装置,提供开关量输出DO、输入DI,接收保护装置发出的命令,由一次设备的执行器来执行操作。实现此功能的设备被称为“智能终端”,通过它实现输出DO、输入DI信号的光电转化。
它的作用主要有以下几个方面:
a)给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口,接入GOOSE网络和MMS网络;
b)在开关端子箱安装智能终端:对刀闸等进行状态采集和控制,就地操作箱功能;
c)在变压器端子箱安装智能终端,实现变压器测控功能:采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态,控制风扇和档位。
可见,目前被广泛使用的“智能开关”是由一个“传统开关”,一个“合并单元”以及一个“智能终端”组成的集合体。它所实现的功能已经基本具备了真正意义上的“智能开关”的一些常用的功能了。
在电子式互感器进行采样时,涉及到同步的问题,即需要使相关的几种设备之间传输、交换的数据达到相对的同步。这有点类似于传统变电站保护测控装置中的所使用的GPS对时功能。
在这里我们采用的是在过程层构建独立的采样同步网,这里我们采用了IEEE1588精密对时协议,它的优点主要体现在以下几个方面:
(1)硬件对时精度在ns级别,满足计量需要;
(2)与数据网络合一,减少了故障点,增加了系统的可靠性;
(3)支持绝对时间;
(4)光纤纵差保护可以借助硬件1588实现与合并单元的同步;
(5)软件1588可以实现事件“打时标”的要求。
说到信息通信,我们不得不提到GOOSE网络,它与传统变电站中的通信网络系统相比有以下几个特点:
(1)GOOSE(面向通用对象的变电站事件)以快速的'以太网组播报文传输为基础,代替了传统的智能电子设备(IED)硬接线的通信方式,为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法;
(2)GOOSE服务支持由数据集组成的公共数据的交换,主要用于保护跳闸、断路器位置、联锁信息等实时性要求高的数据传输;
(3)GOOSE服务的信息交换基于发布/订阅机制基础上,同一GOOSE网中的任一智能电子设备,既可以作为订阅端接收数据,也可以作为发布端为其他设备提供数据。这样可以使得设备之间通信数据的增加和更改变得更加容易实现。
可以说,引入了GOOSE通信技术后,变电站内的信息通信系统变得更加强大了。
目前,对一次设备进行智能化改进,主要包括:断路器智能化、变压器智能化。
其中,断路器智能化方案包括:
(1)研制功能合一化的智能组件装置;
(2)合并单元+开关控制器合一的智能组件;
(3)保护+测控+开关控制器+合并单元,四方面功能合一的智能组件;
(4)监测功能组主IED;
(5)优化检测设备传感器的配置;
(6)一体化设计智能组件与机构,简化回路;
(7)使用软件联锁替代硬件联锁;
(8)研制机构控制器;
(9)简化断路器和刀闸机构;
(10)从机构到智能组件柜实现光纤替代电缆;
(11)用自动控制替代手动控制。
同时,当以GIS设备为代表的等设备的智能化方案中,GIS智能组建柜内包括:主IED、断路器机械特性在线控制IED、局部放电IED、SF6密度及微水监测IED、避雷器在线监测IED、智能终端、合并单元。
现在普遍使用的变压器智能化方案,主要是采用“传统的变压器+智能终端”的方法,实现以下几个方面:
(1)现阶段智能终端已实现的功能;
(2)档位上传与控制;
(3)中性点地刀控制;
(4)非电量及其他信号测量;
(5)主变温度等测量;
(6)冷却控制。
变压器智能组件柜内包括:主IED、控制测量IED、冷却控制IED、局放监测IED、油中气体在线监测IED、分接开关监测IED、套管在线监测IED、非电量保护、合并单元、本体保护。
保护与控制系统和传统保护控制设备的主要区别:
(1)接口。传统保护只需支持传统的5A/100V的模拟量接口,数字化保护需支持GOOSE和SV点对点模式、组网模式等多种接口,接口方式多样。(2)通讯规约。传统保护为103规约,数字化保护需支持IEC61850规约。
4智能变电站的智能高级应用
智能变电站系统除具备以上最基本的应用功能外,还包括以下方面的高级应用功能。
一体化信息平台
在实现传统综自变电站当地监控功能的基础上,利用一体化信息平台,对变电站的全景数据进行综合分析和应用,以实现支持电网的安全优化运行。一体化信息平台的主要功能包括:
(1)实时自动控制;
(2)智能调节;
(3)在线分析决策;
(4)协同互动;
(5)其他高级功能。
从而提高运行管理的自动化程度,减少系统的维护工作量,减轻变电站和调控运行人员的劳动强度。
图形化的配置工具与源端维护
其中,“源端维护”是指利用SCD文件直接生成一体化信息平台的数据库,图形可导出为SVG格式供远端系统使用,从SCD文件导出变电站一次设备连接的拓扑关系,并且从SCD文件导出符合IEC61970标准的CIM模型。
智能告警及分析决策
在目前的变电站监控系统中,告警的方式比较单一,功能也比较有限,基本上信息按照时间顺序全部显示,未作筛选和推理判断处理。一旦发生事故后,信息多,值班人员很难从大量的信息中获取到重要告警信息,影响对事故的正确判断。因此,智能告警与分析决策能够实现:分类告警、信息过滤、在线实时分析和推理变电站运行状态、自动报告变电站异常并提出处理指导等功能。
智能视频
可以实现视频系统与监控系统联动。
(1)正常遥控时。操作人员点击主接线图面上的设备进行遥控时,视频系统能够通过调度编号等信息定位显示设备现场画面,并且在监控机上显示现场的视频。
(2)事故异常时。当发生事故导致站内设备动作时,视频系统能够通过事故总和SOE告警信息主动推出动作设备的现场视频。
此功能需遥视设备厂商与监控系统厂商合作进行。
设备在线监测
采集主要一次设备(变压器、断路器等)的状态信息,进行状态可视化展示并发送到上级系统,为实现优化电网运行和设备运行管理提供基础数据支撑。
采集的数据主要包括:
一体化在线五防
(1)五防规则在监控系统统一制定,在监控系统实现防误闭锁功能;
(2)五防规则由监控系统传递到间隔层测控装置,取消传统电脑钥匙,遥控回路采用硬接点闭锁;对于手动操作设备采用在线式锁具闭锁。
此功能需五防设备厂商与监控系统厂商合作进行。
程序化顺控
(1)可接收和执行调度/集控中心和本地后台系统发出的控制命令,经安全校核正确后,自动完成相关运行方式变化要求的设备控制,具备投退保护软压板功能,具备急停功能,可在站内和远端实现可视化操作。
(2)在顺控控制过程中,变电站可以及时向调度/集控中心反馈执行过程的信息,如当前执行步骤、遥控超时、逻辑闭锁等,以便远端系统能更全面的掌控。
5、结语
智能化变电站是数字化变电站的升级和发展,在数字化变电站的基础上,结合智能电网的需求,对变电站自动化技术进行充实以实现变电站智能化功能。智能化变电站的相关技术及应用正在不断的成熟与积累经验的过程中,相信在不久的将来,智能化变电站的相关技术将越来越成熟、完善,能够为我国电网的建设、运行提供越来越多的帮助。
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[5]包红旗.HGIS与数字化变电站[M].北京:中国电力出版社出版,2009.
计算机论文是计算机专业毕业生培养方案中的必修环节。学生通过计算机论文的写作,培养综合运用计算机专业知识去分析并解决实际问题的能力,在以后的工作中学以致用,不过我是没时间写,直接联系的诚梦毕业设计,一切搞定而且品质还很高。
可以。分布式交换机的优点,不属于某一个ESXI,属于vCenter环境。横跨多个ESXI组成的集群的单一交换机。高级属性(比如减少vMotion迁移不必要的麻烦)和普通交换机的相同之处,都是为VM,管理流量,Vmkernel等提供链接的。都是要使用物理网卡来关联,实现Uplink链路。都是需要使用Vlan来实现对网络的逻辑隔离。
分布是交换机主要是对于大量ESXI主机创建虚拟交换机的时候更为方便的部署方法,其次就是提供了更多功能,例如流量控制、捆绑什么的,其它的跟普通交换机没啥大区别。但是分布式交换机需要授权支持。
分布式系统在互联网时代,尤其是大数据时代到来之后,成为了每个程序员的必备技能之一。分布式系统从上个世纪80年代就开始有了不少出色的研究和论文,我在这里只列举最近15年范围以内我觉得有重大影响意义的15篇论文(15 within 15)。1. The Google File System: 这是分布式文件系统领域划时代意义的论文,文中的多副本机制、控制流与数据流隔离和追加写模式等概念几乎成为了分布式文件系统领域的标准,其影响之深远通过其5000+的引用就可见一斑了,Apache Hadoop鼎鼎大名的HDFS就是GFS的模仿之作;2. MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters:这篇也是Google的大作,通过Map和Reduce两个操作,大大简化了分布式计算的复杂度,使得任何需要的程序员都可以编写分布式计算程序,其中使用到的技术值得我们好好学习:简约而不简单!Hadoop也根据这篇论文做了一个开源的MapReduce;3. Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data:Google在NoSQL领域的分布式表格系统,LSM树的最好使用范例,广泛使用到了网页索引存储、YouTube数据管理等业务,Hadoop对应的开源系统叫HBase(我在前公司任职时也开发过一个相应的系统叫BladeCube,性能较HBase有数倍提升);4. The Chubby lock service for loosely-coupled distributed systems:Google的分布式锁服务,基于Paxos协议,这篇文章相比于前三篇可能知道的人就少了,但是其对应的开源系统zookeeper几乎是每个后端同学都接触过,其影响力其实不亚于前三篇;5. Finding a Needle in Haystack: Facebook's Photo Storage:facebook的在线图片存储系统,目前来看是对小文件存储的最好解决方案之一,facebook目前通过该系统存储了超过300PB的数据,一个师兄就在这个团队工作,听过很多有意思的事情(我在前公司的时候开发过一个类似的系统pallas,不仅支持副本,还支持Reed Solomon-LRC,性能也有较多优化);6. Windows Azure Storage: a highly available cloud storage service with strong consistency:windows azure的总体介绍文章,是一篇很好的描述云存储架构的论文,其中通过分层来同时保证可用性和一致性的思路在现实工作中也给了我很多启发;7. GraphLab: A New Framework for Parallel Machine Learning:CMU基于图计算的分布式机器学习框架,目前已经成立了专门的商业公司,在分布式机器学习上很有两把刷子,其单机版的GraphChi在百万维度的矩阵分解都只需要2~3分钟;8. Resilient Distributed Datasets: A Fault-Tolerant Abstraction forIn-Memory Cluster Computing:其实就是 Spark,目前这两年最流行的内存计算模式,通过RDD和lineage大大简化了分布式计算框架,通常几行scala代码就可以搞定原来上千行MapReduce代码才能搞定的问题,大有取代MapReduce的趋势;9. Scaling Distributed Machine Learning with the Parameter Server:百度少帅李沐大作,目前大规模分布式学习各家公司主要都是使用ps,ps具备良好的可扩展性,使得大数据时代的大规模分布式学习成为可能,包括Google的深度学习模型也是通过ps训练实现,是目前最流行的分布式学习框架,豆瓣的开源系统paracell也是ps的一个实现;10. Dremel: Interactive Analysis of Web-Scale Datasets:Google的大规模(近)实时数据分析系统,号称可以在3秒相应1PB数据的分析请求,内部使用到了查询树来优化分析速度,其开源实现为Drill,在工业界对实时数据分析也是比价有影响力;11. Pregel: a system for large-scale graph processing: Google的大规模图计算系统,相当长一段时间是Google PageRank的主要计算系统,对开源的影响也很大(包括GraphLab和GraphChi);12. Spanner: Google's Globally-Distributed Database:这是第一个全球意义上的分布式数据库,Google的出品。其中介绍了很多一致性方面的设计考虑,简单起见,还采用了GPS和原子钟确保时间最大误差在20ns以内,保证了事务的时间序,同样在分布式系统方面具有很强的借鉴意义;13. Dynamo: Amazon’s Highly Available Key-value Store:Amazon的分布式NoSQL数据库,意义相当于BigTable对于Google,于BigTable不同的是,Dynamo保证CAP中的AP,C通过vector clock做弱保证,对应的开源系统为Cassandra;14. S4: Distributed Stream Computing Platform:Yahoo出品的流式计算系统,目前最流行的两大流式计算系统之一(另一个是storm),Yahoo的主要广告计算平台;15. Storm @Twitter:这个系统不多说,开启了流式计算的新纪元,几乎是所有公司流式计算的首选,绝对值得关注;
是能期待一下更先进的常规潜艇出现了,但是对于五大常任理事国来说毫无卵用,因为核潜艇秒杀一切常规潜艇
作为一种新型的清洁能源,肯定会得到广泛地利用,也会提升船的科技水平。
相关技术及市场仍不成熟
氢燃料电池燃料能量密度最大,高于锂离子电动车及燃油车,能效比上占据优势。考虑全生命周期后,能源效率约为29%,高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在续航方面,氢燃料电池汽车传统燃油车相似,续航里程约在600公里左右,优于锂离子电动车;此外氢燃料电池汽车还具有无噪音,充能时间短,耐低温,事故严重性小等优点。
然而目前,氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步,技术和市场仍不成熟,处于幼稚期,未来发空间巨大;且氢燃料电池汽车应用领域不具有普适性,这也是未来氢燃料电池汽车技术需要革新和研究之处。
产量受到疫情影响严重
根据高工产业研究院(GGII)的数据显示,2016-2020年中国氢燃料电池汽车产量逐年上升,受到疫情影响,2020年产量下滑至1199辆。这表明中国氢燃料电池汽车市场正在成长,产量的增加一定程度上代表了市场需求增加。未来,氢燃料电池汽车的发展前景较好。
市场进入商业化初期
2016-2020年,中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升,受到疫情影响,2020年销量有所下滑。截止2020年底,我国氢燃料电池汽车年销量1177辆,保有量7352辆,标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳,氢燃料汽车进入商业化初期。
商用车是研发方推广重点
与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是,我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年,我国燃料电池汽车销量中,全为商用车。其中,客车销量占比达98%,货车销量占比为2%。截至2020年底,我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里,以氢燃料电池物流车和客车为主。
政策指引保驾护航
中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(版)》是为我国氢能发展道路提出了更为明确的要求与指引。随着国家“碳中和”、“碳达峰”任务的推进,氢能这一绿色能源受到国家的重视和大力推动。未来目标中就风光能电解水制氢,加氢站等基础设施建设,氢燃料电池汽车等进行了详细规划。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
氢燃料电池研发成功,意味着全世界能源产业不再依靠石油产业了。很大力度的保护了地球资源。
浅谈常减压蒸馏装置的减压拔出现状和改进措施论文
论文摘要: 着重介绍了中国石化系统内蒸馏装置减压系统的拔出现状和提高拔出率的措施,指出在加工原油重质化的趋势下,提高常减压蒸馏装置减压系统的拔出水平可发挥原油重质化的效益。
论文关键词: 常减压蒸馏装 置减压系统 拔出
随着原油供需矛盾趋紧和原油价格持续走高,中国石化炼油企业原油采购日益重质化,造成部分常减压蒸馏装置的减压系统超负荷,蜡渣油分割不清,蜡油馏分流失到渣油当中,渣油量的增大又造成炼油厂重油装置能力吃紧和不必要的能量消耗,部分企业还不得以出售渣油,削弱了加工重质原油的应有效益。为了缓解加工原油变重对二次加工装置的影响,提高重油加工装置的营运水平,充分发挥原油采购重质化的效益,提高蒸馏装置减压系统的拔出水平显得尤为重要。
1国内蒸馏装置减压系统的拔出现状
目前,国内还未真正掌握减压深拔成套技术,少数几套装置虽然从国外SHELL和KBC公司引进了减压深拔工艺包,但对该项技术的吸收掌握还需要一段时间。通常来讲,国外的减压深拔技术是指减压炉分支温度达到420oC以上,原油的实沸点切割点达到565~620℃。中国石油化工股份有限公司近几年新引进的减压深拔技术是按原油的实沸点切割点达到565℃设计,也即是国外减压深拔技术的起点,其余减压装置未实现深度拔出的主要原因是装置建成时问较早,当时多按原油实沸点切割点为520~540℃设计,无法实现减压深拔。
2影响减压系统拔出率的因素
减压塔汽化段的压力和温度是影响减压拔出深度的两个关键因素。炉管注汽量、塔底吹汽量、进料量、洗涤段的效果等对总拔出率也有影响。
汽化段压力由汽化段到塔顶总压降和塔顶抽真空系统操作决定,汽化段真空度越高,油品汽化越容易,减压拔出深度越高(国外的先进设计,汽化段残压可以达到1.33~2.00kPa)。汽化段温度的提高受限于炉管的结焦和高温进料的过热裂化倾向,在汽化段压力不变的情况下,以不形成结焦和过热裂化为前提,应尽量提高汽化段温度。汽化段温度升高,油品汽化程度也会增加,减压拔出深度提高。
3存在的主要问题
通过分析系统内有必要实施减压深拔操作的20余套减压装置的函调数据,未达到深度拔出的装置主要表现出以下几个问题。
3.1常压系统拔出率不足造成减压系统超负荷
多数装置的常压渣油350oC馏出为5%以上,最高达到15%。常压渣油中的柴油组分过多会增加减压炉的负荷,增大减压塔的汽相负荷,并加大减压塔填料层(或塔盘)的压降,直接影响到减压塔汽化段的真空度。
3.2减压炉出口温度较低造成油品汽化率较低
多数减压装置为了减少炉管结焦的风险,减少渣油发生热裂化反应,减压炉分支温度多在400℃以下,减压塔汽化段温度多在385℃以下,常压渣油在此温度下的汽化程度不足。提高减压炉出口的温度主要受以下几个因素制约。
(1)炉管的材质。多数装置的减压炉辐射管采用Cr5Mo,已经不能适应提温后的炉管热强度,也不能抵抗高温下的环烷酸腐蚀,应进行材质升级,尤其是扩径后的几根炉管。
(2)炉管吊架材质。通常,设计时减压炉的炉管吊架材质选择一般比炉管材质要低,需要升级以适应提高炉温后的炉膛辐射温度。
(3)注汽流程。多数装置都有注汽流程,但部分装置在日常操作中没有投用,注汽操作在日常生产中仅作为低炼量或事故状态下防止炉管结焦的手段,而不是为了防止大炼量高炉温下的油品结焦。此外,部分炉管注汽点设在减压炉的进料线上,蒸汽在炉管内的气化加大了油品的`总压降,进而影响到减压汽化段的真空度。合理的注汽位置应设在对流转辐射的炉管内,此点注汽能很好的起到降低炉管内的油膜温度和缩短油品停留时间的作用,降低油品在炉管内的结焦风险。
(4)减压炉负荷。部分老装置的减压炉炉管表面热强度已超过设计值,无法进一步提温深拔,若要大幅提高减压炉出口温度,需对减压炉进行扩能改造。
3.3汽化段的真空度较低造成油品汽化率不足
部分装置减压进料段的真空度较低,直接影响了常压渣油的汽化率和减压系统的拔出深度。汽化段的真空度主要受以下两方面的限制。
(1)塔顶真空度。塔顶真空度越高,在一定的填料(或塔盘)压降下,进料段真空度越高。
(2)塔内件压降。提高进料段真空度的关键是减少塔顶至进料段之间的压降。塔内件压降大的原因主要为塔板与填料混用、填料段数多、填料高度大及减压塔塔径小、汽相负荷大等。
3.4无急冷油流程而无法控制提温后塔底的结焦风险
老装置由于设计时未考虑减压深拔操作,一般没有顾及提高进料段温度后会造成塔底温度升高,易造成管线、换热器、控制阀、塔底结焦、减压塔塔底泵抽空等影响,很多减压装置未设置急冷油流程,无法控制提温后塔底的结焦风险和塔底裂解气的产生,对装置的长周期运行和塔顶真空度的控制有着不利影响;部分装置虽没有设置专门的急冷油流程,但设有经过一次换热后的减压渣油作为燃料油再返回减压塔底的流程,同样可以起到降低塔底温度的作用。
3.5机泵封油的性质和流量对减压渣油5oo℃馏出有影响
通常,减压塔塔底泵采用减压侧线油作为封油,但仍有部分装置使用直馏柴油作封油。直馏柴油或封油(蜡油)量较大会提高减压渣油中500℃馏出量,还可能造成减压塔塔底泵抽空。
3.6减压塔底汽提蒸汽过小或未投影响了塔底的提馏效果
部分装置减压塔的负荷已经较大,为避免降低塔顶真空度而未投减压塔底吹汽或吹汽量较小。另外,少量装置本来按湿式操作设计,在生产中为了降低装置能耗而停止吹汽。
4提高减压系统拔出率的措施
提高常减压蒸馏装置减压系统的拔出深度是一项综合工程,首先要从完善减压塔的设计及塔内件的选择人手,其次要根据原油性质变化及时调整操作参数,在确保安全和不影响装置运行周期的情况下,提高减压系统的操作苛刻度。
4.1提高蒸馏装置减压系统的设计水平
(1)减压炉和转油线的设计对汽化段的压力有较大影响。采用炉管扩径,注汽等可提高汽化段温度,提高炉出口汽化率;转油线温降小可有效降低炉温,从而较少裂解和保证高拔出率所需温度。
(2)采用低压降、高分馏效率、大通量的塔盘和填料,不但可以提高馏分油的收率和切割精度,还可以大幅提高分馏塔的处理能力。采用填料的减压塔一般全塔压降小于20rnrnHg,而板式减压塔压降明显大,是填料塔的一倍以上。
(3)改进抽真空系统的设备水平,提高塔顶真空度。目前蒸汽+机械抽真空和液力抽真空的应用效果都较好。
(4)改进减压进料分布器的结构,适当增加进料口上方的自由空间高度,可减少雾沫夹带量。
(5)为避免减压塔底结焦和减少裂解气体生成,减压塔底部应设置急冷油流程,控制塔底温度不超过370℃。
(6)常压塔的设计要着力考虑降低塔底重油中350℃以前馏分的含量,防止过量的应在常压塔拔出的柴油组分进入减压塔,致使减压塔顶部负荷偏大,顶温高,真空度低,影响总拔出率。
4.2提高常压系统的拔出率
常压系统的拔出率对减压深拔的影响很大,应根据加工原油性质的变化尽可能地提高常压塔的拔出率,降低常压渣油中350oC含量到4%以下。主要措施有控制合理的过汽化率,提高常压炉出口温度、降低常压塔顶压力、调整常压塔底吹汽量和侧线汽提蒸汽量、提高常压侧线的拔出量(尤其是常压最下侧线)。
4.3提高减压炉出口温度和减压塔进料温度
在拥有相关工具软件的情况下,应根据加热炉的设计参数和进料性质进行模拟计算,绘制加热炉的结焦曲线,以模拟结果为指导逐步提高炉温;即使没有炉管结焦曲线的模拟软件,也可小幅提高炉温并增大炉管注汽,观察减压塔操作工况确定合适的炉温并维持操作,首先要达到设计温度,在此基础上再增加炉管注汽,继续提温。
4.4提高减压塔顶真空度
优化减压塔顶抽空器和抽空冷却器的运行,减少抽空系统泄露,保证塔顶真空度。
4.5合理分配炉管注汽和塔底吹汽
合理分配炉管注汽和塔底吹汽的流量,控制减压系统总注汽量,减少对真空度的影响。
4.6优化洗涤段的操作
要确保洗涤段底部填料保持润湿,即合理的喷淋密度能够保证总拔出率和减压馏分油的质量,洗涤段操作效果好,可以降低过汽化率,在同样的烃分压和蜡油质量的前提条件下可以提高拔出率。
4.7优化减压塔取热分配
为提高装置总拔出率,减压塔的取热可作适当调整,降低减压塔下部中段回流取热量,以增加减压塔上部气相负荷。
4.8控制合理的减压塔底温度
投用减压塔底急冷油流程,控制塔底温度不超过370oC即可,过多的急冷油量会影响塔底的换热效率。
5提高减压系统拔出率应注意的事项
(1)应根据减压渣油的加工流向确定是否适合深拔操作,减压渣油作延迟焦化原料和减压渣油虽作催化裂化原料,但由于催化消化不完还有减压渣油作燃料油或外售的蒸馏装置。
(2)原油实沸点切割达到565oC时,减压塔最下侧线的干点必然在580oC以上,若有携带现象还将导致蜡油中的沥青质和重金属含量上升,可能会给加氢裂化装置带来操作问题,建议实施深拔后重新考虑重蜡油的流程走向,由现在的进加氢裂化改进蜡油加氢处理或催化裂化装置等。
(3)减压拔出深度的提高需要高的炉出口温度、高的进料段真空度,还需要增加注汽量和增设急冷油流程等,蒸馏装置的能耗相应会有所上升,但从全炼厂角度,减压深拔操作能实现节能和增效的双重收益。
贵阳市以能源结构调整促进低碳经济发展的思路论文
摘要: 发展低碳经济是我国经济可持续发展的重要途径。本文在梳理贵阳市能源消费及结构的基础上,分析研究现阶段贵阳市能源消费及能源结构调整方面存在的问题,提出了适合贵阳市未来能源结构调整发展路径及促进碳减排的对策,从而推动低碳经济发展。
关键词: 能源 结构调整 低碳经济 对策
1 贵阳市能源消费现状
能源消费情况
贵阳市是一个资源相对匮乏的中心城市,石油、天然气自给率几乎为零,煤炭资源储量相对丰富,但煤炭资源赋存条件差,自给率较低。贵阳水能资源可开发潜力有限,可开发的风能、太阳能等可再生资源相对贫乏,同时又缺少稳定的天然气供给来源,因而以煤为主的能源结构在短期内很难改变。而以煤为主的能源资源禀赋在日益趋紧的全球和国家碳约束下将成为新的劣势。
“十二五”期间,贵阳市能源消费总量从1639万吨标准煤增长到2107万吨标准煤,年均增长。能源消费以第二产业为主,占全市能源消费总量的。2010-2012年的能源消费增长率呈上升态势,2011年达到,为近几年来增速最快的一年;之后国家开始对高耗能产业进行宏观调控,能源消费增速开始下降,2015年能源消费增速为。
能源结构情况
2010年到2015年贵阳市能源消费总量逐步增加,2015年能源消费总量相比2010年增加了。其中2015年煤炭消费总量相比2010年增加了;2015年石油消费总量相比2010年增加了;2015年天然气消费总量相比2010年增加了;2015年电力消费总量相比2010年增加了。
在近年来贵阳市能源消费结构中,煤炭仍是最主要的能源消费品种,2010年以后比重始终维持在30%以上。
2010年及2015年贵阳市能源消费结构中的煤炭、石油、天然气、电力的比重分别为、、、和、、、。
2 贵阳市能源消费及结构方面面临的问题
贵阳是一个典型的能源受端城市,主要能源更多依赖外部调入,原煤、本地电力产量有限,油品、天然气则完全依赖外部调入。
贵阳市仍处于工业化中期阶段,经济总量相对较小,发展经济、改善人民生活仍然是首要任务,能源消费还将持续增长。贵阳市煤炭资源仅能满足40%左右的需求;成品油供应主要由中石油、中石化统一调拨,天然气依靠“中缅”及“中卫”长输管道输送;“十二五”期间一次能源自给率为18%左右。新能源资源禀赋较差,难以在短期内大幅提升。以煤为主的能源消费结构短期难以改变,二氧化碳减排面临巨大挑战。
贵阳市2015年能源消费总量为万吨标准煤,其中煤炭、石油、电力及天然气消费量占比分别为:34%、31%、30%及5%。
能源消费结构高碳特征明显
煤炭消费占比较大
贵阳市2015年煤炭消费总量为万吨标准煤,在贵阳市能源消费总量中占比最高,达到34%。
由于煤炭温室气体排放因子在化石能源中最大,因此应有效降低其消费占比,提高非化石能源比重、寻求天然气等替代燃煤的途径。但贵州省是我国长江以南的主要产煤区,煤炭使用优势明显,而且火电、建材、化工等高耗能行业的煤炭用量短期内不会减少甚至会出现一定量的增长,对贵阳市减少碳排放造成较大压力。
石油消费量持续增加
贵阳所有石油都靠省外调入,主要通过管道、铁路、公路运输。贵阳市2015年石油(包含汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气和石油制品)消费量为万吨标准煤,占贵阳市能源消费总量的。作为国家绿色循环低碳交通城市区域性试点城市,贵阳市目前公共交通营运车辆推广使用LNG、甲醇、气电(油气)混合动力的改造已完成,私家车辆推广使用新能源汽车的相关配套设施尚不完善,暂不具备大规模推广使用条件。随着汽车保有量的不断增加,社会对石油的消费需求进一步增强,石油消费量持续增加,比重可能会提高。而石油作为温室气体排放因子较高的能源,其用量的持续增加,是贵阳市实现低碳发展面临的又一难题。
可再生能源开发潜力有限
根据《贵州风能资源详查和评估报告》成果,贵阳市有一定的风能资源,主要集中在花溪、修文、息烽、乌当、清镇等地,能进行少量开发利用。贵阳市水能资源较为丰富,但开发利用程度较高,进一步开发的空间十分有限。由于贵阳市自身资源禀赋原因,风能、太阳能等可再生能源匮乏,开发难度大,开发空间十分有限。
天然气消费比重较低
“十二五”期间,贵阳市已基本完成焦炉煤气的置换工作。随着各地LNG供气站的建设以及长输管道天然气入黔,贵阳市城市燃气气源结构调整成以天然气为主、其他气源为辅的格局。
贵阳市2015年天然气消费量为万吨标准煤,仅占能源消费总量的。
作为清洁能源的天然气占比较低,目前贵阳市的天然气消费以民用建筑物为主,工业的天然气使用比例不高,天然气消费与全国、世界的平均水平差距较大。同时,贵阳市天然气价格调控机制不完善,价格调节作用没有充分发挥,目前的天然气价格机制并没有充分体现其对天然气消费结构的调节作用,用气结构不合理,市场发展不能统筹兼顾。
能源价格形成机制不合理
煤炭是能源活动中温室气体排放的主要来源,在常规能源品种中其排放因子最高,因此,对煤炭消费量的有效控制是实现减少碳排放控制的有效途径。
在煤炭使用方面,“十二五”时期,贵阳市提出要优化能源结构、合理控制煤炭消费总量,并采取了一系列的.政策措施,但因为煤炭的价格优势以及经济快速增长的需要,煤炭消费总量2010-2015年均增速,虽低于同期能源消费总量增速个百分点,但实际控煤措施取得的效果并不明显。
我国目前的能源比价关系特征为煤炭较油气价格偏低。因此在煤炭的主要替代能源方面,由于天然气价格调控机制不完善,价格调节作用没有充分发挥,导致天然气价格偏高,除部分经济效益好的企业自觉进行燃煤改燃气外,多数企业出于自身成本考虑,都不会主动寻求改变,更多只能依靠政策推动企业实施煤改气工程。
能源价格形成机制不合理,导致的煤炭价格相对较低,天然气价格高,光伏发电和风力发电成本高,都是阻碍贵阳市能源结构优化的主要障碍。
人口快速增长导致生活能源消费量增速过快
人口城镇化加快,经济增长比预期的快,对资源的需求超过预期,环境压力增大。人口增长是影响能源消费的长期因素,随着城镇化率、经济水平和生活水平的提高,人们对能源的需求亦在快速增长,2010年到2015年,贵阳市平均人均生活消费能源能耗从人增加到人,生活能源消费总量从万吨标准煤增加到万吨标准煤,而且生活能源消费对经济总量贡献率几乎为零,加大了贵阳市能源消费总量和强度控制难度。
技术节能潜力有限
“十二五”期间,贵阳市节能目标任务全面完成,淘汰落后产能力度逐年增强。2011年—2015年,全市淘汰落后产能万吨。由于“十二五”时期贵阳市落后产能淘汰已基本结束,继续挖潜的潜力不足,工业部门的节能潜力已非常有限。
3 实施能源结构调整促进低碳经济发展的对策
加大对可再生能源利用的鼓励力度
贵阳可再生能源政策应加大对太阳能和生物质能发电项目的鼓励力度。扩大其他可再生能源的投入项目数量,加大财政补贴和税收优惠力度,更多地将政策的关注点转向太阳能等其他的可再生能源,降低其他可再生能源的度电成本,使可再生能源产业实现均衡发展。
合理开发可再生能源
虽然加大可再生能源的投入能够有效地减少煤耗,带来环境效果,但由于可再生能源的开发和利用技术不够成熟,其成本较高,过分地扩大可再生能源比例也会带来成本的过度增长,因此应该在环境效果和成本增长之间找到平衡点,确定较为合适的可再生能源比例。
限制煤炭等化石能源使用量
优化电源结构,严禁新增燃煤发电机组,严控新增煤炭消耗项目。加大扶持力度,对工业企业进行“煤转气”改造,完善工业企业“煤转气”价格补偿机制。制定民用燃煤使用政策,严格限制民用燃煤的使用量,并在城镇逐步取缔民用燃煤的使用。
提高天然气等清洁能源使用率
随着“中缅油气输送管道”及“中贵联络线”分别建成通气,贵阳天然气使用量逐年提升。加快贵阳燃气管网等基层设施建设,扩大天然气使用范围,由中心城和新城向乡镇及农村地区拓展。利用天然气助推贵阳市能源结构向清洁、低碳转型。
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(1)油气资源丰富,发展潜力较大。
国际上通常用“资源量”、“储量”、“可采储量”和“剩余探明储量”等概念来描述和界定油气资源的多少。油气资源量是指聚集在地下岩层中的油气总量,它会因发现条件的变化而变化。储量是指经过勘探证实了的并在现有条件下有经济价值的资源。可采储量则是指在现代经济技术条件下能够从地下储层中开采出来的储量。剩余探明储量是总储量减去已开采出石油后的剩余量,通常可以反映一个国家或地区的资源潜力。
根据新一轮全国油气资源评价,我国石油可采资源总量为150亿~200亿吨。其中2020年以前可供勘探利用的资源总量为150亿吨,2020—2050年随着技术进步和领域拓展,可供勘探利用的资源总量有望再增加50亿吨,达到200亿吨。石油资源总量列世界第六位、亚洲第一位。我国天然气可采资源总量为14万亿~22万亿立方米,其中2020年前可勘探利用的资源总量为14万亿立方米,2020—2050年可勘探利用的资源总量再增加8万亿立方米,达到22万亿立方米。天然气资源总量列世界第五位。
截至2005年底,我国已探明石油可采储量69亿吨,探明天然气可采储量万亿立方米,油气资源探明率(已经勘探证明可采的储量占总储量的比率)分别为35%和14%。总体上看,我国油气资源的探明程度都不高。至2005年底,全国石油和天然气的累计采出产量为亿吨和4324亿立方米。
尽管我国油气资源比较丰富,但人均占有量偏低。我国石油资源的人均占有量为~吨,仅为世界平均水平73吨的1/6~1/5;天然气资源的人均占有量为万~万立方米,是世界平均水平7万立方米的1/7~1/5,与耕地和淡水资源相比,我国人均占有油气资源的情形更差些。
在我国,油气资源已经成为一种十分紧缺的战略资源。我国油气资源总量比较丰富,目前石油勘探程度尚处于中期阶段,天然气勘探尚处于早期阶段。通过加大勘探投入和依靠技术创新,还可以获得新发现、增加新储量,油气工业的发展仍具有比较雄厚的资源基础。
(2)油气资源分布不均衡。
全国含油气区主要分布情况是:东部,主要包括东北和华北地区;中部,主要包括陕西、甘肃、宁夏和四川地区;西部,主要包括新疆、青海和甘肃西部地区;西藏区,包括昆仑山脉以南,横断山脉以西的地区;海上含油气区,包括东南沿海大陆架及南海海域。
根据目前油气资源探明程度,从东西方向看,油气资源主要分布在东部、西部和中部,从南北方向上看绝大部分油气资源在北方,这种油气资源分布不均衡的格局,为我国石油工业的发展和油气供求关系的协调带来重大影响。从松辽到江汉和苏北等盆地的东部老油区占石油储量的74%,以鄂尔多斯和四川盆地为主体的中部区占,西北区占,南方区占,海域占。而海域中渤海占全国储量的4%,2000年随着更多的渤海大中型油田被探明,海上也表现出石油储量北部多于南部的特点。
目前,我国陆上天然气主要分布在中部和西部地区,分别占陆上资源量的和。天然气探明储量集中在10个大型盆地,依次为:渤海湾、四川、松辽、准噶尔、莺歌海—琼东南、柴达木、吐哈、塔里木、渤海、鄂尔多斯。资源量大于1万亿立方米的有塔里木、鄂尔多斯、四川、珠江口、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、准噶尔9个盆地,共拥有资源量万亿立方米。
近海天然气总资源量为万亿立方米,海上天然气储量为4211亿立方米,占近海天然气资源量的9%。10个海上盆地大多集中在南海和东海,占总量的。
(3)石油生产处于稳定增长阶段,天然气产量快速增长。
新中国成立之初,石油工业十分落后,石油年产量仅12万吨,主要靠进口“洋油”维持国民经济发展。1959年发现大庆油田后,从根本上改变了石油工业的落后面貌,1965年实现石油自给。20世纪60—70年代,又相继发现胜利、大港、辽河、华北和长庆等油田,石油产量迅速增长。2005年,我国石油产量 亿吨,天然气产量500亿立方米,分别列世界第五位和第十二位。
经过50多年的勘探,一些整体性较好、易发现的大型和特大型油气田多数已经被找到,今后勘探发现新油田的难度将进一步加大。但从我国油气资源赋存的地质特点和剩余油气资源潜力来看,2020年以前,我国石油探明储量可以继续保持稳定增长,大体每年增加地质储量8亿~10亿吨,相当于增加可采储量亿~亿吨左右。天然气年增探明可采储量的规模大体在1800亿~2500亿立方米。
我国以大庆油田和胜利油田为代表的老油田,总体上已进入高含水和高采出程度的“双高”阶段,产量递减在所难免。我国老油田现阶段石油产量的综合递减率大体为5%。如果没有新储量投入生产的话,我国每年都将会有一个近千万吨规模的大油田消失。要保持我国石油产量稳定增长,每年发现的新储量首先要弥补老油田的产量递减之后,石油产量才能“爬坡”。实现这一目标是可能的,但并不容易。
综合各方面因素,预计今后15年内,我国石油产量可以实现稳中有升。如果石油产量大体以每年250万吨左右规模增长,到2020年,我国石油产量可保持在亿吨以上。我国天然气工业是新兴产业,发展比石油约晚30年。21世纪前30年是我国天然气工业大发展时期,储量和产量在今后相当长的时期内都将保持快速增长。随着全国天然气管网建设、市场完善和拓展,天然气产量也将快速增长。预计2010年我国天然气产量在1000亿立方米左右,2020年产量达到1200亿立方米以上。届时,天然气在我国一次能源①一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。它包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。一次能源可以进一步分为可再生能源和非可再生能源两大类。可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等,它们在自然界可以循环再生。而非可再生能源包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。消费结构中的比例将由目前的3%增至8%~10%。
(4)石油消费进入快速增长时期,供需差额逐渐加大。
改革开放以来,随着我国国民经济持续快速增长,我国石油需求迅速走过了由平缓增长到快速增长的过程。2000年我国石油消费量达到亿吨,比改革开放前大体增长了一倍,平均增长速度为4%左右,以石油消费增长翻一番支撑了GDP翻两番。
最近五年,石油消费明显加快。2005年全国石油消费量达到亿吨,比2000年净增亿吨,年均增长1880万吨,平均增长速度达。
从现在到2020年还有14年时间。这期间我国经济仍将保持较高速度,工业化进程将进一步加快,特别是交通运输和石油化工等高耗油工业的发展将明显加快。此外,城镇人口将大幅上升,农村用油的比重也将增加。多种因素将使我国石油需求继续保持快速增长。在全社会大力节油的前提下,如果以平均每年的石油需求量大体增加1000万吨的规模估计,到2020年,我国石油需求量仍将接近5亿吨,进口量亿吨左右,对外依存度(进口量占总消费量的比率)约60%,超过国际上公认的50%的石油安全警戒线。我国石油安全风险将进一步加大。
年份81200220032004产量(万吨)进口量(万吨)对外依存度(%)
近年来我国原油产量、进口量及对外依存度资料来源:《中国能源统计年鉴2005》,国家统计局工业交通司及国家发展和改革委员会能源局编,中国统计出版社,2006年6月。
(5)石油利用效率总体不高,节约潜力很大。
我国既是一个石油生产大国又是一个石油消费大国,同时也是一个石油利用效率不高的国家。以2004年为例,我国GDP总量为万亿美元,万美元GDP消耗石油吨。这个数字是当年美国万美元石油消费量的2倍,日本的3倍,英国的4倍。目前,国内生产的汽车发动机,百千米油耗设计值比发达国家同类车要高10%~15%。我国现阶段单车平均年耗油量为吨,比美国高21%,比德国高89%,比日本高115%。要把我国2020年的石油总消费量控制在亿吨以内,就要求在过去15年石油消费的平均增长水平上,每年降低 25%以上。
上述状况,一方面说明我国节约用油的潜力很大;另一方面也反映出节约、控制石油消费过快增长的难度相当大。