電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃探究
——以智能電網(wǎng)為例

劉剛 王學(xué)申

黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150000

電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃探究
——以智能電網(wǎng)為例

劉剛 王學(xué)申

黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150000

電網(wǎng)運(yùn)行管理體制近年發(fā)生的重要變革和現(xiàn)代社會(huì)電網(wǎng)可靠性的高要求，迫切需要發(fā)展新的電網(wǎng)技術(shù)。本文以智能電網(wǎng)技術(shù)的介紹來闡述電網(wǎng)規(guī)劃在電力系統(tǒng)規(guī)劃中的作用。

智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)

一、電力技術(shù)的發(fā)展（智能電網(wǎng)的發(fā)展）

應(yīng)對能源短缺的挑戰(zhàn)，技術(shù)進(jìn)步帶來的機(jī)遇，現(xiàn)代社會(huì)對電力技術(shù)的需求和高技術(shù)與傳統(tǒng)電力技術(shù)交叉、融合的發(fā)展趨勢；電力高效、潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲(chǔ)存和使用的新技術(shù)極其有市場前景。

智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全，正是電力技術(shù)發(fā)展的成果，并且適應(yīng)了市場發(fā)展的需要。

2005年，坎貝爾發(fā)明了一種技術(shù)，利用的是（Swarm)群體行為原理，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發(fā)明了一種無線控制器，與大樓的各個(gè)電器相連，并實(shí)現(xiàn)有效控制。從此，揭開了智能電網(wǎng)時(shí)代的序幕。

1、智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感量測技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)與能源電力技術(shù)以及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。

2、智能電網(wǎng)的特征

智能電網(wǎng)具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成和優(yōu)化的特征。其具體表現(xiàn)如下：自愈，所謂的自愈能力顧名思義即現(xiàn)代化的電網(wǎng)可以針對自身的故障及問題做到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)及反應(yīng)，并進(jìn)行快速的解決，減少停電的時(shí)間，降低經(jīng)濟(jì)損失?；?dòng)，即現(xiàn)代化的電網(wǎng)中，各電力用戶可以明確看到電費(fèi)的價(jià)格，并用可以選擇適用自身實(shí)際情況的供電方案及價(jià)格。安全，在電網(wǎng)的建設(shè)初期就將徹底安全性考慮進(jìn)去；經(jīng)濟(jì)，針對電網(wǎng)的資產(chǎn)做進(jìn)一步的優(yōu)化，只需少量新建的基礎(chǔ)設(shè)施，但是可以提供更多的能量，因此運(yùn)行維護(hù)成本大大地降低，從而其運(yùn)營效率得到了大幅度的提高。兼容，現(xiàn)代化電網(wǎng)允許即插即用的與包括電能儲(chǔ)存設(shè)備及可再生能源等任何電源相連接，具有很強(qiáng)的兼容性。此外，現(xiàn)代化的電網(wǎng)不存在電壓尖刺、電壓跌范以及擾動(dòng)和中斷等質(zhì)量問題，因此更加適應(yīng)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫以及電子自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，且智能電網(wǎng)支持持續(xù)的全國性交易，地方性和局部可以先進(jìn)行革新。

3、智能電網(wǎng)的智能化主要體現(xiàn)在：

（1）智能電網(wǎng)具有可觀測

采用先進(jìn)的傳感量測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的準(zhǔn)確感知。

（2）智能電網(wǎng)具有可控制

可對觀測對象進(jìn)行有效控制。

（3）實(shí)時(shí)分析和決策

智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)、信息到智能化決策的提升。

（4）自適應(yīng)和自愈

智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整和故障自我恢復(fù)。

4、智能電網(wǎng)中應(yīng)用到的先進(jìn)技術(shù)

（1）高速雙向通信技術(shù)

高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其最重要的特征—自愈特征。它還可以監(jiān)測各種擾動(dòng)，進(jìn)行補(bǔ)償，重新分配潮流，避免事故的擴(kuò)大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備（IEDs）、智能表計(jì)、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。

（2）智能固態(tài)表針

智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計(jì)及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進(jìn)行雙向通信的智能固態(tài)表計(jì)。基于微處理器的智能表計(jì)將有更多的功能，除了可以計(jì)量每天不同時(shí)段電力的使用和電費(fèi)外，還有儲(chǔ)存電力公司下達(dá)的高峰電力價(jià)格信號(hào)及電費(fèi)費(fèi)率，并通知用戶實(shí)施什么樣的費(fèi)率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費(fèi)率政策，編制時(shí)間表，自動(dòng)控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。

（3）FACTS 裝置應(yīng)用

智能電網(wǎng)將主要應(yīng)用三個(gè)方面的先進(jìn)技術(shù)：電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)以及大容量儲(chǔ)能技術(shù)。通過采用新技術(shù)和在電網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)來提高電能質(zhì)量。通過應(yīng)用和改造各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，如基于電力電子技術(shù)和新型導(dǎo)體技術(shù)的設(shè)備，來提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中要引進(jìn)許多新的儲(chǔ)能設(shè)備和電源，同時(shí)要利用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。

二、智能電網(wǎng)規(guī)劃在電力系統(tǒng)規(guī)劃中的意義

1、電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)規(guī)劃

我國有線電路由于規(guī)劃工作不細(xì)致、不到位，線路新建投運(yùn)不到一年就出現(xiàn)超負(fù)荷情況；有的輸電線路建成后的長期負(fù)荷率低于10%；有的地方由于輸電線路滯后，電站建設(shè)無施工電源，工程進(jìn)展速度慢，增加了建設(shè)成本和施工難度；有的地方產(chǎn)生了“四無水電站”項(xiàng)目，導(dǎo)致工程建設(shè)質(zhì)量無法保證，同時(shí)也埋下了重大的安全隱患。

另外，電網(wǎng)與電源發(fā)展不協(xié)調(diào)的矛盾，電網(wǎng)輸電能力不強(qiáng)，西部、北部的電力難以輸送到負(fù)荷密集的中、東部地區(qū)，加劇了煤炭供應(yīng)和交通運(yùn)輸緊張局面，降低了能源配置效率。同時(shí)，互聯(lián)電輸電能力嚴(yán)重不足，大電網(wǎng)的優(yōu)越性得不到發(fā)揮；區(qū)域電網(wǎng)之間水火互濟(jì)和跨流域補(bǔ)償能力明顯不足。

再次是現(xiàn)有電網(wǎng)難以滿足遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需要。

2、智能電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向互動(dòng)的智能傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度；

（2）可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，遇到電力供應(yīng)的高峰期之時(shí)，能夠在不同區(qū)域間進(jìn)行及時(shí)調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口，從而達(dá)到對整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理；

（3）智能電網(wǎng)能夠?qū)⑿滦涂商娲茉唇尤腚娋W(wǎng)，比如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，?shí)現(xiàn)分布式能源管理；

（4）可以提高供電效率，減少能量損耗，改善供電質(zhì)量，解決電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)；

（5）智能電表可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動(dòng)電力部門以其終端用戶為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信、寬帶業(yè)務(wù)或傳播電視信號(hào)。

3、智能電網(wǎng)的應(yīng)用對電力系統(tǒng)規(guī)劃的意義

智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產(chǎn)將被連續(xù)不斷地用到其極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時(shí)需要，每個(gè)資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進(jìn)行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時(shí)降低成本。

可以說接納可再生能源的間歇性發(fā)電是智能電網(wǎng)最突出的優(yōu)勢以及發(fā)展動(dòng)力，智能電網(wǎng)的這種優(yōu)勢真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，從而使電網(wǎng)的功能形態(tài)由單純的電能輸送提高至可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排的高度，突出了電網(wǎng)的社會(huì)性。其互動(dòng)的特點(diǎn)為用戶提供了更加經(jīng)濟(jì)的電能，在未來的發(fā)展中，還可以逐步實(shí)現(xiàn)和電信、電視以及廣電等網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一。此外，智能電網(wǎng)的自愈的功能對于電網(wǎng)供電的安全性是一次革命。電網(wǎng)企業(yè)一個(gè)重要的考核指標(biāo)即是對安全的考核，電網(wǎng)的安全性提高，那么對于電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展也起到一個(gè)很大的促進(jìn)作用，由此可見，智能電網(wǎng)的發(fā)展既是出于企業(yè)自身的發(fā)展所需，也是出于企業(yè)實(shí)踐社會(huì)責(zé)任所需。將智能電網(wǎng)對電力規(guī)劃的影響進(jìn)行總結(jié)歸納，其就表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：首先電網(wǎng)規(guī)劃要更加關(guān)注我國能源戰(zhàn)略計(jì)劃的發(fā)展，尤其是可再生能源；其次，電網(wǎng)的規(guī)劃要列加注重用戶側(cè)的特性；最后，電網(wǎng)規(guī)劃要更加注重電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特點(diǎn)。

一個(gè)概念解放一個(gè)時(shí)代，把握一個(gè)概念煥發(fā)一個(gè)行業(yè)的潛能，而界定電網(wǎng)信息化的概念是確定一個(gè)國家電網(wǎng)現(xiàn)代化的基本前提。中國電網(wǎng)升級化路線應(yīng)該定義為智能電網(wǎng)的變革，智能電網(wǎng)的發(fā)展是全球工業(yè)和信息業(yè)的一次新產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命，應(yīng)該以此為基礎(chǔ)制定中國高起點(diǎn)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略發(fā)展路線。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.028