闷热潮湿的夜空下,孩童围坐在蜡烛边写作业,大人们摇着蒲扇聊着家长里短……旧时的停电场景,可能已经成为许多市民尘封的记忆。这份“陌生感”的背后,是南方电网广东广州供电局数十年如一日的坚守,以安全、可靠、优质的电力供给,为广州高质量发展提供坚实的能源支撑。
近年来,广州供电局推动十二个高可靠性示范区的建设,建成全国最大规模的自愈配电网,推进落实数字化生产运维模式。2022年,广州地区用户平均停电时间首次小于20分钟,优于纽约、伦敦、旧金山等国际先进大都市。供电服务水平在政府公共服务满意度评价中获广东省、广州市社情民意调查十四连冠和二十二连冠。
网架“扛得起”突发意外,“顶得住”用电高峰
什么是供电可靠性?供电可靠性是指供电系统持续供电的能力,作为国际公认的衡量供电质量的重要指标,对市民最直观的感受就是不停电,停电次数越少越好,停电时间越短越好。如何实现目标,这需要整个电网的网架系统、设备技术、管理水平等共同支撑起本质可靠的管理机制。
“在网架层面,可靠性有两方面的内涵,一是安全性,二是充裕性。”广州供电局电力调度控制中心电网规划科高级经理郭挺说。所谓安全性,就是电网承受极端天气、外力破坏、设备故障等扰动的能力,“扛得起”突发意外。充裕性是指电网满足用户需求的能力,“顶得住”用电高峰。
广州电网主网规划的总体思路是全力保障电力供应,要求防范化解网架风险。2021年,广州构建坚强局部电网获得国家能源局南方监管局组织的验收,得到包括三位院士在内的专家组鉴定通过,这是国内省会城市第一个验收的坚强局部电网,达到了国内领先水平。
2022年,广州供电可靠性再上一层楼,率先全面化解220千伏电网不满足“N减1”风险,成为大湾区的第一城。郭挺解释:“‘N减1’可以这样简单直观理解,‘N’相当于整个电网中大量的元器件,‘减1’就是其中任何一个元器件发生故障,电网仍然能够正常可靠地稳定运行。”
充裕性又是如何?广州2020年的供电能力是2200万千瓦,刚好满足负荷需求,接近满载。广州电力需求旺盛,处于中高速增长阶段。广州供电局采取近远结合、超前规划的思路,按照国土空间规划要求已经做到了2035年规划,超前布局变电站,满足未来广州电力负荷的快速增长。
2023年3月2日,位于黄埔区新龙镇的500千伏科北变电站正式投产使用,这是广州第十座500千伏变电站,化解了广州中心城区供电能力不足的风险,极大提升了电网的供电能力。
截至2023年,广州已建成406座变电站,作为国内拥有公用变电站最多的省会级城市。规划的变电站投产之后,预计2025年广州供电能力提升到3200万千瓦,届时预计用电需求是2700万千瓦,可留有更大的安全冗余。
“自愈”规模全国最大,规划建设有数字化独门技术
如果把网架比喻为电网的骨骼和血脉,那么设备和技术就好比器官,器官是否运作稳定,影响着整个城市的供电可靠性。广州的配电网拥有“自愈”属性,“生病”之后可在极短时间内让线路恢复供电,让用户少停电或感觉不到停电。早在2021年,广州就成为了全国第一个实现公用馈线自愈全覆盖的城市。
“配电网自愈经历了两个阶段,从无到有,从粗到精。”广州供电局电力调度控制中心自动化科高级经理吴任博说,2019年到2021年是1.0阶段,广州配网实现公用馈线100%全覆盖,建成了全国最大规模自愈配电网,单馈线故障复电时间由原来的小时级缩短至2分钟左右。
2022年进入自愈2.0阶段,依靠云技术缩短自愈动作时间,母线失压造成的多馈线故障复电时间由半小时缩短至10分钟之内,单馈线故障复电时间由2分钟缩短至80秒左右。
截至2023年8月15日,自愈有效动作456次,用户平均停电时间减少0.18小时。母线失压自愈动作8次,成功率100%,故障平均处置时间8分32秒。广州自愈不仅规模最大,成效最优,而且形成了独具特色的技术体系,极大地提高了供电可靠性水平。
在设备规划建设方面,广州供电局也有“独门技术”。假如一条供电线路上需要安装10个设备,全部安装投入太大,选择建设其中哪些设备可以最大程度提升供电可靠性?吴任博介绍:“我们研发了配网安全能力分析工具,测算出10个点之中最适合更新的2到3个点,花最少的钱来达到最优的复电效果,实现最高的投入产出比。”
智能分析工具是怎么炼成的?广州供电局对全市的配网线路进行评估,包括不同线路的负荷、设备负责的供电用户数等多种因素,综合计算出在哪些地方更新设备的投资效益比最大。广州的这项技术得到了电力行业的认可,正在研究把广州经验在全网推广,让钱花在刀刃上。
推动技术升级,全面落实“能供不停”
电网设备投入运行后会有损耗老化,需要定期对它进行“体检”与“治疗”。“以前开展检修作业,基本都需要用户停电,特别是在夏季用电高峰时期,很多用户都苦不堪言。”广州供电局配网管理部技术专家梁国开说。为了减少停电时间,广州供电局把难题留给自己,以“减少用户停电感知、提升用户体验”为目标,通过加大新技术应用,以不停电作业的方式开展电网设备检修维护和升级改造,有效降低检修停电对用户带来的影响,推动电力检修迈向用户停电零感知时代。据统计,去年广州不停电作业达30043次,不停电作业化率高达99.8%,减少用户平均停电时间5.67小时。
供电可靠性没有最好只有更好。在全面提升技术水平的基础上,广州供电局在全市建设了12个高可靠性示范区。广州供电局配网部供电可靠性中心高级经理代晓丰介绍,示范区涉及广州11个行政区,覆盖越秀、荔湾老城区、珠江新城CBD等中心城区,以及南沙自贸区、科学城、中新知识城等城市重点发展引擎所在地,示范区内通过数字化建设、网格化运作,实现了高供电能力、高电能质量相关“7个指标100%”的任务目标。
其中南沙明珠湾起步区,将在年底前建成配网智能运维体系,结合南沙“天眼”系统,实现5G/光纤通信全覆盖及无人机机巢、视频监控全覆盖。
在全面推进供电可靠性标杆建设的过程中,广州供电局提出,探索构建面向客户的低压可靠性管理体系。“目前我国可靠性管理,仍以中压配电变压器作为统计点,尚未延伸至低压用户。”代晓丰说,“广州供电局接下来要把管理的广度和深度再拓展,延伸到低压的广大居民。”
从中压到低压,一字之差,背后是完全不同的数量级,是从9万多个中压变压器,到640多万个低压用户的改变,管理体量和难度差异巨大。
目前,全国首个“3×100%”高品质供电引领区已在越秀区建成,通过“多台区协同互联”的网格化供电架构,已实现“100%负荷零损失、100%发电车零使用、100%停电零感知”的高品质供电。
下一步,广州供电局将持续提升网架、设备、系统、服务、基础管理水平,把广州供电可靠性打造成为国际新标杆。“十四五”期间计划在广州新增投产110千伏及以上变电站94座,并努力突破城中村供电难题,推动整体供电能力从当前的2300万千瓦提升到3200万千瓦,为广州高质量发展提供强大支撑。
文/李天研 龚甸
编辑/倪家宁