智能電網(wǎng)建設(shè)中的相關(guān)問題與對策研究

賈啟升

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)社會工業(yè)化與信息化的融合與發(fā)展，國家電網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)平臺均得到了很大的發(fā)展。智能電網(wǎng)在能源利用、電網(wǎng)體系運(yùn)行管理等方面均有明顯優(yōu)勢，我國已將智能電網(wǎng)的建設(shè)列為重要發(fā)展戰(zhàn)略之一，智能電網(wǎng)的建設(shè)是一項(xiàng)龐大的工程項(xiàng)目，不同國家、不同技術(shù)背景所面臨的問題各不相同。本文分析了我國智能電網(wǎng)建設(shè)特點(diǎn)、現(xiàn)狀與問題，認(rèn)為智能電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)從技術(shù)研發(fā)與利用、配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化、用電設(shè)施現(xiàn)代化幾個方面進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；建設(shè)；問題；對策

1.智能電網(wǎng)特點(diǎn)與建設(shè)現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)的建設(shè)及運(yùn)行融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代化通信技術(shù)、傳感技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)，以現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)與先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)為主要支撐，對傳統(tǒng)電網(wǎng)中的技術(shù)設(shè)備、人員、控制系統(tǒng)及管理目標(biāo)有機(jī)融合與一體，并采用先進(jìn)的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效的電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)信息采集、處理、存儲、傳輸工作，幫助電網(wǎng)系統(tǒng)對電網(wǎng)拓展及運(yùn)行過程中搜集處理的設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行、客戶需求、市場變化、經(jīng)營控制中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)、深入的分析整合，為社會提供更全面、更及時、更可靠、更優(yōu)質(zhì)的電網(wǎng)服務(wù)。

智能電網(wǎng)的建設(shè)和利用已經(jīng)成為未來電網(wǎng)行業(yè)競爭與發(fā)展的必然趨勢，越來越受到全球各國、各領(lǐng)域的高度重視。近年來，世界各國都逐漸根據(jù)各自的基本國情及技術(shù)設(shè)備的實(shí)際狀況，制定出了相應(yīng)的智能電網(wǎng)建設(shè)方案。西方國家智能電網(wǎng)的建設(shè)與規(guī)劃主要圍繞傳統(tǒng)電網(wǎng)中監(jiān)控系統(tǒng)及用電設(shè)備的替換與改造開展和實(shí)施，其智能電網(wǎng)建設(shè)的主要目的是提升用戶用電體驗(yàn)、加強(qiáng)電網(wǎng)用電與配電管理。我國智能電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)在于改造與完善當(dāng)前的大電網(wǎng)系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用、大容量、長距離輸電線路的建設(shè)及發(fā)電、輸電、變電環(huán)節(jié)功能的整合統(tǒng)一。

2.智能電網(wǎng)建設(shè)中的問題分析

2.1發(fā)電、輸電、變電等環(huán)節(jié)存在的問題

從智能電網(wǎng)建設(shè)與應(yīng)用的環(huán)節(jié)來看，系統(tǒng)的發(fā)電、輸電等環(huán)節(jié)均存在一些問題：

傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)主要通過低電壓穿越完成，而智能電網(wǎng)主要通過對風(fēng)能等的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)發(fā)電功能，當(dāng)前，我國網(wǎng)廠協(xié)調(diào)能力、風(fēng)電調(diào)峰能力都存在明顯不足，使智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展受到了制約。因此，我國擬定了構(gòu)建大能源建設(shè)基地的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。

我國幅員遼闊，水電分布極度不均勻，直接導(dǎo)致智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。輸電設(shè)備與輸電控制系統(tǒng)電壓、容量負(fù)荷及輸電過程的監(jiān)控機(jī)制是制約輸電環(huán)節(jié)的一大原因。

我國現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)明顯不滿足智能電網(wǎng)建設(shè)要求，主要體現(xiàn)在配電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性不足、缺乏自動化與數(shù)字化技術(shù)支撐。

用電環(huán)節(jié)的靈活化和人性化是智能電網(wǎng)建設(shè)的一大亮點(diǎn)。當(dāng)前，我國智能電網(wǎng)的用電環(huán)節(jié)仍未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與人員的無縫銜接和有機(jī)結(jié)合，用電管理系統(tǒng)也沒有足夠的兼容性與可拓展性，不能支持用戶與電網(wǎng)的高效互動。

2.2社會與市場環(huán)境問題

隨著社會能源的日漸緊張，政府對行業(yè)建設(shè)用地的要求標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，對行業(yè)及項(xiàng)目建設(shè)中的能源利用率、調(diào)度工作和系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行等方面提出了越來越高的要求；社會經(jīng)濟(jì)及行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展迅速、變化過快，給智能電網(wǎng)各項(xiàng)系統(tǒng)建設(shè)的靈活性、可拓展性及能源利用的高效性帶來了挑戰(zhàn)。

2.3電網(wǎng)內(nèi)部建設(shè)問題

隨著電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行過程風(fēng)險因素的增加和日趨復(fù)雜，大面積停電對電網(wǎng)建設(shè)工作影響巨大；我國很多地區(qū)短路電流全面接近限額，基于此種問題的普遍性，很難通過簡單的局部調(diào)整與改善解決當(dāng)前的問題。

2.4新能源接入后的電網(wǎng)穩(wěn)定性問題

新能源接入后的電網(wǎng)問題主要體現(xiàn)在輸電環(huán)節(jié)。近年來，我國智能電網(wǎng)大力引入FACTS等輸電技術(shù)，但未能研發(fā)出適用于我國電網(wǎng)特點(diǎn)的輸電技術(shù)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)整體穩(wěn)定性和可靠性；另外，在配電與調(diào)度方面，也難以協(xié)調(diào)新能源與電網(wǎng)運(yùn)行過程安全、穩(wěn)定之間的矛盾。

3.智能電網(wǎng)建設(shè)對策

在社會經(jīng)濟(jì)與行業(yè)發(fā)展的新時期，智能電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)工作應(yīng)堅(jiān)決以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略作為中心指導(dǎo)思想，依據(jù)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)方向與建設(shè)理念，理清建設(shè)工作重點(diǎn)，著重從現(xiàn)代化的技術(shù)研發(fā)與利用、配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化、用電設(shè)施現(xiàn)代化等方面實(shí)施智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。

3.1相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與利用

當(dāng)前，我國智能電網(wǎng)建設(shè)工作尚處于探索與初步發(fā)展階段，迫切需要現(xiàn)代化的技術(shù)作為支撐。不論從電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)建設(shè)來看，還是從監(jiān)控系統(tǒng)、管理控制系統(tǒng)等項(xiàng)目內(nèi)容來看，現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)、現(xiàn)代化通信技術(shù)、傳感技術(shù)等都是不可或缺的核心支撐點(diǎn)。近年來，我國智能電網(wǎng)建設(shè)過程中積極引入和使用了很多的現(xiàn)代化、智能化電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)，雖然在技術(shù)融合與應(yīng)用存在一些問題，但仍然大大改善了我國智能電網(wǎng)建設(shè)狀況，如近年來，我國智能電網(wǎng)大力引入FACTS等輸電技術(shù)，一定程度上改善了智能電網(wǎng)建設(shè)狀況，但未能研發(fā)出適用于我國電網(wǎng)特點(diǎn)的輸電技術(shù)，使用效果不盡如人意。

可見，我國智能電網(wǎng)建設(shè)中，仍需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)節(jié)、項(xiàng)目內(nèi)容選取和開發(fā)適宜的現(xiàn)代化技術(shù)，對于發(fā)電環(huán)節(jié)，引入變頻逆變技術(shù)和儲能技術(shù)提升發(fā)電效力；輸電環(huán)節(jié)則采用現(xiàn)代化的在線監(jiān)測設(shè)備、有源電力濾波器和靜止無功補(bǔ)償器和超導(dǎo)技術(shù)；加強(qiáng)用電環(huán)節(jié)智能用電信息采集系統(tǒng)和智能電表建設(shè)；同時在調(diào)度工作環(huán)節(jié)積極發(fā)展調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)和完善。

3.2優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

配電網(wǎng)絡(luò)中的電纜設(shè)備一律進(jìn)行地下管道鋪設(shè)，并建立完善的電纜運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力合理分擔(dān)和輸送。電纜監(jiān)控系統(tǒng)裝置主要安裝與配電網(wǎng)的電纜主線上，為配電網(wǎng)絡(luò)提供全面的環(huán)境監(jiān)測、負(fù)荷承載、運(yùn)行狀態(tài)等監(jiān)控功能，還負(fù)責(zé)配電網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心的通信工作。監(jiān)控系統(tǒng)安裝和運(yùn)行之后，可對配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時檢測和分析，并通過預(yù)設(shè)的處理方式對火災(zāi)等意外故障作出相應(yīng)的應(yīng)急處理；監(jiān)控系統(tǒng)檢測到電纜超負(fù)荷運(yùn)行時，可根據(jù)預(yù)設(shè)的控制程序?qū)ε潆娋W(wǎng)絡(luò)的輸送負(fù)荷進(jìn)行靈活、合理的調(diào)整；通過電纜線路溫度變化及溫度分布特點(diǎn)檢測分析，及時發(fā)出異常警報，并準(zhǔn)確顯示溫度異常區(qū)域圖像，通過通信功能傳輸至調(diào)度中心，方便調(diào)度中心及管理部門及時判斷配電線路運(yùn)行狀況，并作出正確的處理決策。

3.3建設(shè)智能化的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)

3.3.1監(jiān)控工作智能化

將智能電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況預(yù)設(shè)入電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控裝置中，監(jiān)控裝置通過對線路及系統(tǒng)負(fù)荷、溫度等的監(jiān)控和分析，將系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)中的異常狀況合理分類、分級，并自動匹配處理方案。如配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)通過電纜線路溫度變化及溫度分布特點(diǎn)檢測分析，及時發(fā)出異常警報，并準(zhǔn)確顯示溫度異常區(qū)域圖像，通過通信功能傳輸至調(diào)度中心，方便調(diào)度中心及管理部門及時判斷配電線路運(yùn)行狀況。

3.3.2調(diào)節(jié)工作智能化

建設(shè)多個平行電網(wǎng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，方便用戶以不同的途徑和形式與電網(wǎng)互動溝通。例如，用戶不僅可通過網(wǎng)絡(luò)的形式實(shí)現(xiàn)人與電網(wǎng)的互動，還可通過電話實(shí)現(xiàn)自動化的電網(wǎng)的故障分析定位、故障處理及建議等等。另外，智能化的調(diào)節(jié)工作系統(tǒng)可為用戶提供及時、準(zhǔn)確的信息支持。

3.3.3用戶管理體系智能化建設(shè)

通過電能和電流平衡法兩種技術(shù)的引入和利用，建立智能化的防竊及意外處理機(jī)制；以WEB為基礎(chǔ)，建立信息采集、查詢、管理平臺，方便客戶通過WEB實(shí)現(xiàn)用電信息查詢、用電業(yè)務(wù)辦理、用戶信息錄入等功能，實(shí)現(xiàn)個性化的用電量、使用費(fèi)用遠(yuǎn)程查詢。

3.4用電設(shè)施現(xiàn)代化建設(shè)

推行現(xiàn)代化、個性化、符合節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略的用電設(shè)施。當(dāng)前受到廣泛關(guān)注的主要有風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)，此種用電設(shè)備融合了太陽能用電設(shè)備與風(fēng)能用電設(shè)備的優(yōu)勢與特點(diǎn)，可自主收集風(fēng)能或光能儲存至蓄電池之內(nèi)，并進(jìn)行獨(dú)立供電運(yùn)行，同時能夠通過自動的光感應(yīng)控制設(shè)備的開關(guān)。未來很長一段時期，我國將致力于此類高品質(zhì)、高性能的用電設(shè)備的研發(fā)與利用，推動智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。

4.結(jié)語

目前，智能電網(wǎng)正處于不斷嘗試和探索、整合的高速發(fā)展時期，不僅融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代化通信技術(shù)、傳感技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)，還具有兼容、互動、優(yōu)化、自愈和集成等諸多特點(diǎn)。鑒于智能電網(wǎng)建設(shè)工作具有極強(qiáng)的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，受社會環(huán)境、技術(shù)環(huán)境及行業(yè)環(huán)境影響很大，我國應(yīng)以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略作為中心指導(dǎo)思想，依據(jù)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)方向與建設(shè)理念，結(jié)合國內(nèi)技術(shù)與行業(yè)背景，從技術(shù)研發(fā)與利用、配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化、用電設(shè)施現(xiàn)代化幾個方面全面開展智能電網(wǎng)建設(shè)工作。

【參考文獻(xiàn)】

[1]丁民丞.應(yīng)對挑戰(zhàn).響應(yīng)需求——關(guān)于穩(wěn)步推進(jìn)中國特色智能電網(wǎng)建設(shè)的思考[J].國家電網(wǎng)，2012，（9）：55-57.

[2]李靖科.淺析智能電網(wǎng)建設(shè)面臨的問題及信息化發(fā)展趨勢[J].科技與企業(yè)，2012，（14）：196.

[3]仝偉，仝娜，宋寧寧，等.智能電網(wǎng)建設(shè)中輸電線路部分關(guān)鍵技術(shù)探討[J].安徽電力，2012，29（2）：78-82.

[4]董旭柱，夏清，饒宏，等.對南方電網(wǎng)開展智能電網(wǎng)建設(shè)的思考[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2012，6（3）：1-6.