首发于同学的微信公众号:跨行业俱乐部
不少学电气的人坐火车时有一个习惯:喜欢观察路边各种形状的输电杆塔,还看得饶有趣味,也许还在回忆曾经的学习所得。输电杆塔是电力行业的一种典型符号,谈起电力不知道小伙伴们会联想到什么呢?钢铁般的冰冷,高压的危险,行业的垄断,或者煤电的污染?
这是一个很有意思的问题。那么实际上电力行业是什么样的呢?我试着从一个电气工程师的角度聊聊自己对电力行业的了解,也是抛砖引玉。
> 随便说说
电力系统之所以能安全可靠稳定运行,除了上面说到的这些看得见的设备支持以外,还离不开调度控制系统、继电保护等软件的支持,测量、监测、控制、保护等等功能都需要实现。对电力系统的控制体现在对发电机的控制、对各处断路器的控制、对线路上电容、电抗等设备的控制。这里涉及到诸多理论、模型、参数整定,是电力行业的一大核心技术所在。
电力设计院主要负责电力工程的规划设计,包括技术方案选择、设备选型及参数制定、系统集成等工作,这些工作主要体现在报告及图纸中,涉及到与诸多设备厂家、政府部门等沟通协调工作。目前电力设计是终身负责制,工程师需要对自己设计的图纸终身负责,关键问题容不得一点马虎。2011年,很多电力设计院从电网公司分离出来,加入了新成立的中国能源建设集团和中国电力建设集团。这两大央企主要负责电力工程的设计施工,业务涵盖火电、水电、电网、新能源等领域。
电力行业的规划和审批、一些电力标准的制定、各类电价的核算等一般由政府部门牵头完成,如国家能源局、发改委等,电规总院也在其中扮演着重要的角色。电力规划是一项与技术、政策密切相关的工作,需要根据国家产业发展规划,预测不同阶段用电负荷分布,结合能源结构调整等需求进行规划。
电力行业的设备供应商覆盖面非常广,如常规的“三大主机”(汽机、锅炉、发电机),变压器、断路器、开关柜等等。电力系统的控制系统、测量装置、保护装置也是重要的电力设备。规模较大的设备厂商如上海电气、东方电气、哈尔滨电气、特变电工、许继电气、南瑞集团、平高电气、西电集团等等。火电、核电相关的设备厂商就更多了。附录中有一段介绍开关柜结构的视频,开关柜是类似于一个微型的变电站配电装置,对电能进行测量、控制、分配、保护,保证用电设备及回路的安全运行,其中体现了很多工程师的智慧与灵巧的设计,有兴趣也可以看看。
电力系统资产主要归属发电公司、电网公司,其中绝大多数企业都是大型垄断国企。电网公司主要是国家电网、南方电网,南方电网的业务主要在广东、广西、云南、贵州、海南五省,南网成立时定位是电改试验田,在电改过程中步子更大。电力工程建好投运后,由这些企业负责运营维护,安全生产是运维的重中之重,有很多规程、措施需要学习并严格遵守,其中不少都有血的教训。跑现场的工人都很辛苦,风险也很大,他们都挺不容易的。
现在国内的电力建设高峰期基本过去。随着中国经济进入新常态,社会用电量逐渐降低,发电厂的平均利用小时数也逐步走低。2016年11月国家发布《电力发展“十三五”规划》,规划了新形势下的电力行业发展目标及方向,同时国家推行“一带一路”发展战略,鼓励在一带一路国家进行电力投资及工程建设,电力行业正面临诸多机会和挑战。
> 热点和趋势
电力行业涉及到热力、机械、材料、电气、信息等诸多技术专业,每一个细分领域都有各自的热点及创新思路。电力属于传统行业,它诞生有100多年了,然而电力行业在不断利用传统技术与新兴技术寻求改进与突破。下面简单举例介绍当前的一些热点。
1. 数字化电力工程
传统的电力工程设计依赖于CAD平面图纸,对于三维空间里的布置考虑不周全、工程材料估计不准确,影响工程效益,工程投运后的培训展示也不直观。当前电力行业正在推行数字化电厂、数字化变电站和输电线路数字化等工作,可以算智能电网、智慧电厂的一个体现。在电力工程的设计阶段就建立三维数字模型(像3D游戏里的那种),在三维数字化平台中进行工程设计及配合,并加入各个设备的编码、参数等数据统一维护。
这样使得工程设计方案更合理、工程材料量更准确、建设效率更高。设计院把设计成品以三维模型加设计数据库的方式交付给业主。业主利用三维模型及设计数据库信息辅助运维,利用AR等技术进行沉浸式培训或者演练,提高员工的安全意识及应对事故的能力,提高企业的生产效率和管理能力,并实现所有电力设备的全生命周期数据管理。这样,AR+3D+大数据+互联网等诸多新技术为电力工程的数字化、信息化、智能化提供支持。
2. 清洁能源
另一方面,风电、光伏等可再生能源也有很大优势。中国的新能源主要分布在西部地区,采用集中发电的方式。西部地区大量的新能源发电通过建设的特高压输电线路输送到东部负荷中心。之前新能源出现很多弃风弃光的现象,有多方面的原因。一个原因是新能源为大规模集中发电,而输电线路送出容量有限,如果发出太多的电就送不出来,同时也不能就地用掉。由于电能不能储存,不能用电,也就不能发电,就出现了弃风弃光的现象。另一个原因是新能源发电不稳定,电能质量不够好,尤其是在新能源发电量占当地电网用电量比例较大的情况下,新能源发电的波动性及其相应的电力电子并网装置对电网的稳定及控制带来了不利的影响,电网接收新能源的比例有限。还有一个原因是国家对新能源的不少补贴没有到位,投资新能源有时还带来亏损,发电厂自然不愿意多发电。
解决这些问题需要从技术和政策等多方面着手。技术上可以提高特高压输电线路容量,可以尝试新能源就地消纳,在西部新能源富裕地区发展高耗能产业,或者利用电能产生氢气,参与储能或者作为化工行业的原料。可以尝试增加储能环节,采用风光储联合的方式,使得电能质量更加稳定优质。可以尝试对煤电机组进行灵活性改造,使其能够深度调峰,为新能源带来更大的发电空间。应当注意的是,在解决问题时应实事求是的评估技术的经济价值,如果投资太大不经济就不应着急建设。政策上除了补贴还有其他诸多手段可以尝试,比如附录中提供了利用配额制和绿证制的方式来鼓励新能源的发展。
风电和光伏在世界上已经得到了广泛的应用,工程师正在努力提高它们的发电效率、系统可靠性,努力用技术手段解决新能源大规模并网的问题。这是技术密集型产业,有很多创新等待去实现。
除了陆地上的风电、光伏之外,还有光热发电、海上风电、地热发电等很多清洁能源,它们都在工程推广的过程中。封面的图片就是美国的一处塔式光热发电的场景,还是很壮观的吧~
3. 能源互联网
4. 电力建设
> 一点感悟
每一个行业有初创期、成长期、成熟期、衰退期等几个阶段。当行业处于初创期及成长期时有大量技术问题需要解决,企业会投入大量的人力财力在技术研发上。这样对技术人员而言,得到的锻炼多、成长快,待遇一般也比较丰厚。而当行业处于成熟期和衰退期时,有些企业对研发创新的需求可能没那么大,技术人员的话语权减少,企业更多的重心是营销、运营。因此,如果有志于技术工作,最好能选择一处有发展空间的细分领域去尝试创新,学以致用。
> 进一步了解
1. 电力行业的一些微信公众号
- 能见
- 中国能源报
- 北极星电力网
- NE电气
- 电建技术
2. 电气专业的基础课
- 电力系统分析
- 高电压工程
- 电力电子学
- 电机学
- 输配电工程
- etc
一个行业很难通过只看几篇文章就能了解,这篇文章只是泛泛而谈,以期给读者对电力行业有朦胧的印象。如果对这个行业有兴趣,可以通过推荐的公众号或者文中的关键词搜索进一步了解。本文时间仓促,由于本人学识经历所限,文中多有错误、不当之处,欢迎小伙伴们批评指教~~
3. 开关柜内部结构动画介绍
END
0 评论