1994年的《北京工業年鑒》,曾對北京的電力做過這樣的描述:

  建國45年來,北京電力建設盡管有了很大發展,但是仍然不能滿足首都日益增長的用電需要。從70年代初期開始,華北電網持續缺電已20多年。北京缺電尤為嚴重。缺電的根本原因,是電力建設速度跟不上用電增長的速度。45年來,北京地區的裝機容量增長36倍,發電量增長了85倍,而全市用電量卻增長了295倍。因為缺電,制約了首都工農業發展,給人民生活帶來了種種不便,更影響到首都的政治、國際形象。

  歷史發展到2018年,這一年的9月,北京舉辦了舉世矚目的“2018年中非合作論壇北京峰會”,這是中國在2018年舉辦的規模最大、出席的外國領導人最多的主場外交,電力保障重要客戶達62戶,保障范圍中包含的架空輸電線路就有1342.5公里、輸電電纜929公里、變電站90座。

  北京電力所經受的考驗,遠不止中非論壇。從2008年的北京奧運會,到2009年的國慶60周年系列慶祝活動,再到2014年的APEC領導人峰會,北京的電力事業,已經經歷了一次又一次大考,結果可謂“萬無一失”。

  盛事之外皆日常,電的考驗,是無處不在的。隨著社會經濟的發展,北京作為國際大都市的用電負荷在不斷增加,環境問題的日益凸顯也要求電源結構不斷向著清潔化的方向發展,電力事業的復雜程度與日俱增。2018年度夏期間,北京電網負荷連續4次創歷史新高,8月3日最大負荷達到了創紀錄的2356萬千瓦。

  電力安全,對于首都北京而言,有著特殊的含義。而電網安全的背后,是現代電力科技、尤其是智能技術的強大支撐,這正是改革開放四十年來北京電力事業發展的一條主線。

  引領智能變革

  2018年,北京渡過了一個不尋常的夏天,整個汛期全市平均降水479.6毫米,比常年同期多近兩成,局地強降雨、冰雹、大風等強對流天氣頻發。此外,汛期的高溫悶熱天數也異常偏多,高溫日是2001年以來同期最多的一年。

  降低電網故障,保障特殊天氣的電力供應,是現代電網的一項基本職能。但對于北京而言,做到這一點,卻是一個龐大的系統工程。北京是典型的城市受端電網,70%的電力靠京外輸送,國網北京電力擁有35千伏及以上變電站615座,輸電線路8995公里、電纜1921公里。部分變電站和輸電線路暴露在戶外,有的線路要穿越山區和城鄉結合部,運行環境復雜。從線路運行維護來看,在其他省市只要巡視就可完成的工作,在北京卻往往需要投入幾倍的人力和物力,尤其在重大活動保障期間,重點線路的每基塔下都需要專人值守。

  借助科技的法寶,國網北京電力完成了這項“不可能的任務”。其開發的精準氣象預警系統,覆蓋到了北京地區500余座變電站及2萬余座線路桿塔,可以精準到變電站和桿塔的氣象分析,每10分鐘更新一次氣象實況和預報警信息。在7月15日至18日連續強降雨天氣過程中,這套應用系統成功預測了積水、山洪、雷電34次,累計對213座變電站、571條輸電線路發布預警。實現了由“嚴防死守”向“主動出擊”、由“事后搶險”向“提前布防”、由“平均用力”向“靈活調度”的轉變。

  配電自動化等先進技術在更大范圍內的應用,為電網的堅強運行、設備的精確運維提供了基礎。2018年,國網北京電力建成了國內首套“一體雙核”配電自動化主站系統,納入系統的22萬臺配電終端設備隨時接受指令,如果某條供電線路發生故障,系統能夠立即定位故障區段,通過秒級的運算過程,計算出最佳的解決方案并遠程處理故障,最快可在0.3秒內恢復供電。相比過去人工排查的方式,效率提高了幾十至上百倍。

  實際上,早在上世紀90年代,北京電網就開始了智能化建設的探索,最開始是在電網輸變電設備方面開發應用了調度自動化、輸變電設備自動化系統。從2000年開始,北京電力開始提升配電網的智能化水平,陸續在配電網應用自動化設備,2016年制定了智能配電網建設三年發展戰略。目前,北京的城市區域配電自動化已經實現了100%全覆蓋,2018年年底前,將實現全市區域配電自動化覆蓋率100%、功能投入率100%。

  對于北京這樣的大都市而言,在主干網架建設之外,配電的安全程度和智慧程度是更為艱巨的挑戰,這不但關系到電力資源的優化配置,也直接影響各類終端用戶的用電感受。在國網北京電力副總經理劉潤生看來,“一體雙核”在整個配電自動化方面抓住了先機,為未來深層人工智能在配電領域的運用,打下了良好的基礎。

  創造未來城市

  近年來,北京的“大城市病”日益突出,城市體量的迅速膨脹伴隨著人口的激增、產業的高度聚集和交通壓力的陡增,與此同時,空氣質量問題也成為眾多北京居民心頭一塊揮之不去的隱憂,北京,正站在一個亟需轉型的十字路口。

  位于北京東部通州區的北京城市副中心,正是調整北京空間格局、治理大城市病、拓展發展新空間的一次嘗試,也是探索人口經濟密集地區優化開發模式的先行試驗,將充分體現北京“世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位”的要求。

  示范性的項目需要示范性的電力配套工程,北京城市副中心的電網配套工程,正是北京在配電自動化方面的集大成之作,也是我國目前最先進的智能城市配電網。在不到兩年的時間里,國網北京電力提前完成了含主配網建設、電力遷改在內的全部配套電力設施建設任務,創新運用世界上最先進的“雙花瓣”式配電網架結構,保證每個開關站有來自3個不同方向的電源,供電可靠率達到99.9999%,年均停電時間小于21秒,超過新加坡和巴黎,達到國際領先水平。

  未來城市不僅需要最高的標準、最優的質量,更需要突出綠色、低碳和可持續發展的思路,這正是副中心綜合管廊的建設理念。這個綜合管廊集合了水、熱、電、氣等多種市政管線,其中電力艙是其中的一個部分,其設計使用年限長達100年,配置了自主研發的世界首例電力管廊載人巡檢設備,徹底解決搶修物資運輸困難、電力艙人工巡檢勞動強度大等問題;每條管廊均配置巡檢及滅火機器人,巡檢機器人具備紅外測溫、可見光視頻實時監控、有毒氣體超限報警等運行情況及環境情況進行實時監測功能,全部自動化監測信息將實時回傳至國網北京電力綜合可視化平臺上,實現工作人員異地在線監測,全面提升設備精益化管理水平。一系列高科技手段的開發及運用,使管廊中電纜設備運行的維護更加智能,極大地保障了該區域電網的安全可靠運行。

  北京城市副中心的建設,只是北京轉型的一個縮影,還有更多的變化正以潤物細無聲的方式,出現在衣、食、住、行等百姓生活的各個領域。在出行方面,電動汽車正在迅速占領市場,在烹飪和取暖方面,用電也在逐步成為首選??電能替代,正是北京居民近年來在生活領域最為深刻的變化,也是北京的電力事業所面臨的新挑戰。以冬季取暖的“煤改電”為例,目前北京地區“煤改電”用戶已經突破110萬戶,國網北京電力成為全市第二大供暖企業。2018年工程實施完畢后,每年可減少散燒燃煤475萬噸,減排二氧化碳1235萬噸、二氧化硫11.4萬噸、氮氧化合物3.33萬噸。

  在這一變化中,智能科技也在發揮它不可替代的作用。實時跟蹤主配網設備負荷變化趨勢,及時采取方式調整、負荷倒路措施,確保設備負載合理可控;針對故障異常情況,及時采取遠方遙控、分段試送等措施,確保全市人民安全可靠用電。

  用電側的智能化控制,是未來電網發展的方向。只有把配電自動化與用戶的用電行為結合起來,實現電網的消費側改革,讓電力變成日常生活的智能配件,電網的智能化水平才能實現質的突破,實現從“智能”到“智慧”的飛躍。

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