淺析智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王金亮?劉洪飛?李龍敏

[摘 要]近年來(lái)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)作為一項(xiàng)新興的電力技術(shù)已成為世界主流國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)能為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更穩(wěn)定可靠的電力保障。本文從國(guó)內(nèi)、外智能電網(wǎng)研究應(yīng)用情況，歸納和評(píng)述了智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)；電力技術(shù)；功能

智能電網(wǎng)，就是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶(hù)、抵御攻擊、提供滿(mǎn)足用戶(hù)需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

一、智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

1.智能化通信技術(shù)。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，就是要建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)，智能電網(wǎng)的諸多特點(diǎn)都是通過(guò)高速雙向信息通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。把通信技術(shù)作為基礎(chǔ)的智能電網(wǎng)，不僅僅是能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)信息的高速雙向傳輸來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)與電網(wǎng)的實(shí)時(shí)互動(dòng)，更重要的是能夠利用先進(jìn)的量測(cè)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、連續(xù)不斷地自我監(jiān)測(cè)與校正，再利用先進(jìn)的信息技術(shù)體現(xiàn)電網(wǎng)各系統(tǒng)的自愈功能，實(shí)時(shí)的收獲完整的電網(wǎng)信息，從而真正的達(dá)到提高供電可靠性、安全性和優(yōu)化電網(wǎng)性能這一目標(biāo)。

2.智能化量測(cè)技術(shù)。所謂智能化量測(cè)技術(shù)就是智能電網(wǎng)基本的組成部件。智能電網(wǎng)利用高速雙向信息通信系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再把檢測(cè)到得電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息，提供給智能電網(wǎng)的各個(gè)系統(tǒng)使用，從而及時(shí)獲取完整的電網(wǎng)信息，對(duì)電網(wǎng)的安全性、可靠性進(jìn)行綜合評(píng)估，提高能源的利用效率。同時(shí)，在通知用戶(hù)正在實(shí)施的費(fèi)率政策的情況下，利用微處理器的智能表計(jì)、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， 用戶(hù)也可自動(dòng)控制電力的使用。

3.智能化控制技術(shù)。智能化控制技術(shù)要求引進(jìn)預(yù)設(shè)的專(zhuān)家系統(tǒng)，在智能電網(wǎng)中自動(dòng)診斷、分析并預(yù)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，不能超出專(zhuān)家系統(tǒng)的范圍，采取恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐构╇娭袛嗪碗娔苜|(zhì)量擾動(dòng)，上述即是智能化控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)合理分配了電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率。先進(jìn)的自愈性電網(wǎng)控制技術(shù)不僅為控制裝置提供動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)也為運(yùn)行人員提供有效信息，自動(dòng)決策向系統(tǒng)運(yùn)行人員提供最優(yōu)的處理辦法和解決方案，極大地提高了電網(wǎng)的可靠性。

4.智能調(diào)度技術(shù)。智能電網(wǎng)建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是智能調(diào)度。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)全面提升縱深風(fēng)險(xiǎn)防御能力、效調(diào)控能力、科學(xué)決策管理能力、公平友好市場(chǎng)調(diào)配能力、靈活高效調(diào)控能力和調(diào)度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)和進(jìn)行資源優(yōu)化配置的能力。

5.智能化決策支持技術(shù)?，F(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)度人員的決策時(shí)間有著嚴(yán)格的要求和限制，智能化決策支持技術(shù)通過(guò)可視化的界面，利用動(dòng)態(tài)著色技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)等，將復(fù)雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)運(yùn)行人員以理解的信息，協(xié)助工作人員認(rèn)識(shí)、分析和處理緊急問(wèn)題，極大地縮短做出決策的時(shí)間，提高運(yùn)行人員的決策能力，促進(jìn)電力調(diào)度由經(jīng)驗(yàn)型向智能分析型的轉(zhuǎn)變。

6.智能化設(shè)備技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)更大限度的提升電力系統(tǒng)的性能，智能電網(wǎng)啟用新一代的電力設(shè)備，充分利用新型電力電子、分布式能源接入等先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，用以提高電力生產(chǎn)效率、功率密度電網(wǎng)的輸送容量、輸配電系統(tǒng)的性能和供電可靠性，同時(shí)在電網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)，以此來(lái)提高電能質(zhì)量。新一代的電力設(shè)備和技術(shù)可以使新能源得到更有效的利用，為智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供有力的保障。

（1）電力電子技術(shù)：所謂電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換及控制的現(xiàn)代技術(shù)。目前，半導(dǎo)體功率元器件向高壓化、大容量化發(fā)展，以SVC為代表電力電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以高壓變頻為代表的電氣傳動(dòng)技術(shù)；以智能開(kāi)關(guān)為代表的同步開(kāi)斷技術(shù)；以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)以及柔性交流輸電技術(shù)；以靜止無(wú)功發(fā)生器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的用戶(hù)電力技術(shù)等。

（2）分布式能源接入技術(shù)：構(gòu)建具備自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力與智能判斷的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的核心。該系統(tǒng)可對(duì)電網(wǎng)信息以及用戶(hù)用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控，并且最經(jīng)濟(jì)最安全的輸配電方式給終端用戶(hù)輸送電能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的最優(yōu)利用和配置，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性和能源利用效率。分布式電源（DER）包括很多種類(lèi)，比如風(fēng)力發(fā)電、光伏電源、小水電、燃料電池和儲(chǔ)能裝置。大量的并于中壓或低壓配電網(wǎng)上運(yùn)行的分布式電源，徹底改變了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)單向潮流的特點(diǎn)，使用新的保護(hù)方案、電壓控制和儀表來(lái)滿(mǎn)足雙向潮流的需要。高級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)把這些分布式電源無(wú)縫集成到電網(wǎng)中協(xié)調(diào)運(yùn)行，這樣不僅僅節(jié)省了對(duì)輸電網(wǎng)的投資，更提高了全系統(tǒng)的可靠性和效率，也因此對(duì)電網(wǎng)緊急功率和峰荷電力提供有力的支持帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

二、我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

2009年5月，北京召開(kāi)了“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”，在會(huì)議上國(guó)家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展戰(zhàn)略。同年8月，國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)體系研究與制定、智能化規(guī)劃編制、重大專(zhuān)項(xiàng)研究和試點(diǎn)工程研究檢測(cè)中心建設(shè)等一系列工作。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)就是指以特高壓電網(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，具有互動(dòng)化、信息化、自動(dòng)化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電、配電、輸電、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)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能電網(wǎng)是世界電力發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，而且智能電網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展前景比較樂(lè)觀。但是，智能電網(wǎng)的建設(shè)是一項(xiàng)高度復(fù)雜的長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，不僅僅需要解決眾多的技術(shù)難題，更要深入研究與之配套的宏觀政策、市場(chǎng)機(jī)制、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展戰(zhàn)略、經(jīng)營(yíng)管理等等相關(guān)方面的軟科學(xué)類(lèi)問(wèn)題。我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)開(kāi)展關(guān)于能源發(fā)展與智能電網(wǎng)相結(jié)合的調(diào)研并進(jìn)行深入分析，結(jié)合國(guó)外的研究成果及建議，立足我國(guó)電網(wǎng)自身的特點(diǎn)以及現(xiàn)有的信息、控制、管理系統(tǒng)發(fā)展水平，綜合考慮未來(lái)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展方向，構(gòu)建符合我國(guó)能源戰(zhàn)略和社會(huì)發(fā)展要求的智能電網(wǎng)。通過(guò)智能電網(wǎng)的各種關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)更新完善，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的自愈、安全、兼容、交互、集成、協(xié)調(diào)、高效，優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)，從而完成對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的快速響應(yīng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫志.智能電網(wǎng)的運(yùn)用與發(fā)展[J].科技信息，2011，17：I0354.

[2]陳文峰.淺析我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策[J].科技資訊，2011，15：143.

[3]白曉民.智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究[D].中國(guó)電力科學(xué)研究院，2010.4.