淺談智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

高俊

【摘 要】智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。本文分析了智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；清潔能源；三網(wǎng)融合

智能電網(wǎng)”的概念首先由奧巴馬政府的能源班子提出，后在世界各國(guó)得到相應(yīng)。各國(guó)電力公司、電科院、高新技術(shù)公司（包括IBM、Google、SUN等）對(duì)其定義也不盡相同。這里說(shuō)說(shuō)我國(guó)的情況吧。

中國(guó)式的智能電網(wǎng)，首先要滿足電力負(fù)荷需求，在前期保證輸電、變電的智能化建設(shè)，要保證供電安全可靠性，要滿足經(jīng)濟(jì)意義和節(jié)能，最后保證電能質(zhì)量和可再生能源接入。

智能電網(wǎng)從技術(shù)角度講，包括以下內(nèi)容：電網(wǎng)的自愈性（高級(jí)算法）、分布式電源（分布式應(yīng)用）、新能源的充分利用（接入與防擾動(dòng)）、用戶的分時(shí)電價(jià)（智能電表）、電動(dòng)汽車充電（充電站）等應(yīng)用，還包括智能化設(shè)備（ED）、智能化變電站等。

智能電網(wǎng)的主要特征：

（1）堅(jiān)強(qiáng)。在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)和故障時(shí)，仍能保持對(duì)用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積停電事故；在自然災(zāi)害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行；具有確保電力信息安全的能力。

（2）自愈。具有實(shí)時(shí)、在線和連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力，強(qiáng)大的預(yù)警和預(yù)防控制能力，以及自動(dòng)故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力。

（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，適應(yīng)分布式電源和微電網(wǎng)的接入，能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶的交互和高效互動(dòng)，滿足用戶多樣化的電力需求并提供對(duì)用戶的增值服務(wù)。

（4）經(jīng)濟(jì)。支持電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)和電力交易的有效開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，降低電網(wǎng)損耗，提高能源利用效率。

（5）集成。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺(tái)和模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精益化管理。

（6）優(yōu)化。優(yōu)化資產(chǎn)的利用，降低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。

智能電網(wǎng)是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它將譜寫電網(wǎng)建設(shè)的新篇章。其重要意義體現(xiàn)在以下方面：

（1）具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力。我國(guó)智能電網(wǎng)建成后，將形成結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的受端電網(wǎng)和送端電網(wǎng)，電力承載能力顯著加強(qiáng)，形成“強(qiáng)交、強(qiáng)直”的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大水電、大煤電、大核電、大規(guī)模可再生能源的跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、高效率輸送，區(qū)域間電力交換能力明顯提升。

（2）具備更高的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性將大幅提升，電網(wǎng)各級(jí)防線之間緊密協(xié)調(diào)，具備抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，能夠有效避免大范圍連鎖故障的發(fā)生，顯著提高供電可靠性，減少停電損失。

（3）適應(yīng)并促進(jìn)清潔能源發(fā)展。電網(wǎng)將具備風(fēng)電機(jī)組功率預(yù)測(cè)和動(dòng)態(tài)建模、低電壓穿越和有功無(wú)功控制以及常規(guī)機(jī)組快速調(diào)節(jié)等控制機(jī)制，結(jié)合大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)清潔能源并網(wǎng)的運(yùn)行控制能力將顯著提升，使清潔能源成為更加經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的能源供給方式。

（4）實(shí)現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度。全面建成橫向集成、縱向貫通的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在線智能分析、預(yù)警和決策，以及各類新型發(fā)輸電技術(shù)設(shè)備的高效調(diào)控和交直流混合電網(wǎng)的精益化控制。

（5）滿足電動(dòng)汽車等新型電力用戶的服務(wù)要求。將形成完善的電動(dòng)汽車充放電配套基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，滿足電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展需要，適應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的高效互動(dòng)。

（6）實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)高效利用和全壽命周期管理?？蓪?shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施全壽命周期內(nèi)的統(tǒng)籌管理。通過(guò)智能電網(wǎng)調(diào)度和需求側(cè)管理，電網(wǎng)資產(chǎn)利用小時(shí)數(shù)大幅提升，電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率顯著提高。

（7）實(shí)現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動(dòng)。將形成智能用電互動(dòng)平臺(tái)，完善需求側(cè)管理，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

多年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)大力加強(qiáng)電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)，同時(shí)密切關(guān)注國(guó)際電力技術(shù)發(fā)展方向，重視各種新技術(shù)的研究創(chuàng)新和集成應(yīng)用，自主創(chuàng)新能力快速提升，電網(wǎng)運(yùn)行管理的信息化、自動(dòng)化水平大幅提高，科技資源得到優(yōu)化，建立了位居世界技術(shù)前沿的研發(fā)隊(duì)伍和技術(shù)裝備，為建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)造了良好條件。

1）在電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)方面，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)和完善，特高壓交流試驗(yàn)示范工程和特高壓直流示范工程成功投運(yùn)并穩(wěn)定運(yùn)行；全面掌握了特高壓輸變電的核心技術(shù)，為電網(wǎng)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2）在大電網(wǎng)運(yùn)行控制方面，具有“統(tǒng)一調(diào)度”的體制優(yōu)勢(shì)和豐富的運(yùn)行技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)度技術(shù)裝備水平國(guó)際領(lǐng)先，自主研發(fā)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置獲得廣泛應(yīng)用。

3）在通信信息平臺(tái)建設(shè)方面，建成了“三縱四橫”的電力通信主干網(wǎng)絡(luò)，形成了以光纖通信為主，微波、載波等多種通信方式并存的通信網(wǎng)絡(luò)格局；SG186工程取得階段性成果，ERP、營(yíng)銷、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)已完成試點(diǎn)建設(shè)并開(kāi)始大規(guī)模推廣應(yīng)用。

4）在試驗(yàn)檢測(cè)手段方面，已根據(jù)智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的需要，組建了大型風(fēng)電網(wǎng)、太陽(yáng)能發(fā)電和用電技術(shù)等研究檢測(cè)中心。

5）在智能電網(wǎng)發(fā)展實(shí)踐方面，各環(huán)節(jié)試點(diǎn)工作已全面開(kāi)展，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、智能變電站、用電信息采集系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、配電自動(dòng)化、電力光纖到戶等試點(diǎn)工程進(jìn)展順利。

6）在大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)及儲(chǔ)能方面，深入開(kāi)展了集中并網(wǎng)、電化學(xué)儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)的研究，建立了風(fēng)電接入電網(wǎng)仿真分析平臺(tái)，制定了風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

7）在電動(dòng)汽車充放電技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)在充放電設(shè)施的接入、監(jiān)控和計(jì)費(fèi)等方面開(kāi)展了大量研究，并已在部分城市建成電動(dòng)汽車充電運(yùn)營(yíng)站點(diǎn)。

8）在電網(wǎng)發(fā)展機(jī)制方面，我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)范圍涵蓋從輸電、變電、配電到用電的各個(gè)環(huán)節(jié)，在統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、快速推進(jìn)等方面均存在明顯的優(yōu)勢(shì)。

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

特高壓輸電具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、高效率的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，能夠促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)利用。同時(shí)，特高壓電網(wǎng)可以提升電網(wǎng)抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，使堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)具備堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)架基礎(chǔ)。

因此，在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中，必須以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，連接大型能源基地及主要負(fù)荷中心，以更好地保障國(guó)家能源供應(yīng)和能源安全，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的需要。

智能電網(wǎng)的目標(biāo)是實(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，電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)，就可以稱其為智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)必須更加可靠—智能電網(wǎng)不管用戶在何時(shí)何地，都能提供可靠的電力供應(yīng)；智能電網(wǎng)必須更加安全—智能電網(wǎng)能夠經(jīng)受物理的和網(wǎng)絡(luò)的攻擊而不會(huì)出現(xiàn)大面積停電或者不會(huì)付出高昂的恢復(fù)費(fèi)用。

智能電網(wǎng)必須更加環(huán)境友好—智能電網(wǎng)通過(guò)在發(fā)電、輸電、配電、儲(chǔ)能和消費(fèi)過(guò)程中的創(chuàng)新來(lái)減少對(duì)環(huán)境的影響。進(jìn)一步擴(kuò)大可再生能源的接入。在可能的情況下，在未來(lái)的設(shè)計(jì)中，智能電網(wǎng)的資產(chǎn)將占用更少的土地，減少對(duì)景觀的實(shí)際影響。智能電網(wǎng)必須是使用安全的—智能電網(wǎng)必須不能傷害到公眾或電網(wǎng)工人，也就是對(duì)電力的使用必須是安全的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙智大.高電壓技術(shù).中國(guó)電力出版社.