淺談智能電網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)分析與發(fā)展趨勢(shì)

潘君

【摘 ? ?要】智能電網(wǎng)涉及發(fā)電、輸電、配電、用電等各領(lǐng)域，有效融合通信技術(shù)、電力電子技術(shù)以及IT技術(shù)等多種技術(shù)形式，以滿足智能電網(wǎng)的感知、決策、控制的智能化功能，本文結(jié)合2013年國(guó)際智能電網(wǎng)論壇中各國(guó)的最新技術(shù)進(jìn)展與智能電網(wǎng)工程的最新成果，闡述了智能集成化發(fā)電、電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定運(yùn)行、智能電網(wǎng)輸電網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化等領(lǐng)域的最新要求。

【關(guān)鍵詞】輸電 ?配電 ?智能電網(wǎng) ?自動(dòng)化

1 背景

作為國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域工作，智能電網(wǎng)工程建設(shè)可推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)由高碳轉(zhuǎn)向低碳、能源利用由粗放轉(zhuǎn)向集約升級(jí)、能源配置由局部地區(qū)轉(zhuǎn)向全球范圍、能源服務(wù)由單向供給轉(zhuǎn)向智能互動(dòng)，從而起到構(gòu)建以安全發(fā)展、高效發(fā)展、清潔發(fā)展為目標(biāo)現(xiàn)代能源保障體系。

智能電網(wǎng)工程是在傳統(tǒng)發(fā)輸配電力系統(tǒng)基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)型升級(jí)，也是新技術(shù)相融合的整體體現(xiàn)，其技術(shù)重點(diǎn)領(lǐng)域涉及智能集成發(fā)電、儲(chǔ)能、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、智能電網(wǎng)通信、輸電、配電網(wǎng)、智能用戶端、智能城市等。

2 智能集成化發(fā)展趨勢(shì)

智能電網(wǎng)的發(fā)電側(cè)，需要進(jìn)一步提高可再生能源及新能源的接入比例，從而進(jìn)一步解決減小溫室氣體排放、全球變暖、能源枯竭等問題。因此，就需要從電源接入的兩個(gè)方面考慮，首選、就是大型風(fēng)場(chǎng)（包括陸上及海上風(fēng)電場(chǎng)）、光伏電站接入電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò);二是屋頂光伏、小風(fēng)機(jī)等可再生能源分布式電源接入配電網(wǎng)需求。對(duì)此，需圍繞可再生能源的接入安全、穩(wěn)定性、可靠性、控制及調(diào)度等方面進(jìn)行研究。

大容量可再生能源發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的新要求：相比德國(guó)、丹麥、冰島等歐洲國(guó)家的可再生能源的占比，我國(guó)目前新能源還是火電為主，可再生能源占比較小。針對(duì)可再生能源發(fā)電的接入，電網(wǎng)需采取的電壓/頻率控制、有功/無功控制、短路電流、過載及保護(hù)、諧波控制等方面進(jìn)行的改造升級(jí)要求一直是行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，此外，由于可再生能源技術(shù)的缺陷，需要進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

新能源發(fā)電系統(tǒng)的管理：涉及電網(wǎng)規(guī)模、需求端能源管理、計(jì)量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)保護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)安全等方面技術(shù)，發(fā)電系統(tǒng)的管理需針對(duì)上述管理模式的變化，制定詳細(xì)的工作流程，來應(yīng)對(duì)新技術(shù)的發(fā)展，此外，管理模式方面需要能源市場(chǎng)、電網(wǎng)公司、用戶以及相關(guān)利益共同參與。

靈活發(fā)電形式與智能電網(wǎng)的有機(jī)融合：開展靈活發(fā)電形式與智能電網(wǎng)的有機(jī)融合，需要滿足電力系統(tǒng)最大限度的接納可再生能源發(fā)電容量，此外，多種控制和調(diào)度模式在應(yīng)對(duì)間隔發(fā)電以及負(fù)載變化方面也需要重點(diǎn)研究。

3 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定運(yùn)行

由于可再生能源不穩(wěn)定性，一定程度上導(dǎo)致分布式電源集成和配電網(wǎng)的可靠性運(yùn)行問題，即需要通過電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制的有效的解決，且其關(guān)鍵技術(shù)在于，一方面在于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，直流、交流及混合輸配電技術(shù)的應(yīng)用;另一方面輸配電網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行控制需求。

多種電源接入電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性保障：電力系統(tǒng)中大量可再生能源接入所導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定，特別是針對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)接入網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性提出了更高的要求，大量靈活的負(fù)載和靈活的電源所給電網(wǎng)帶來的穩(wěn)定性運(yùn)行沖擊等問題，需開展可用于電力系統(tǒng)的功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，用于解決上述問題。

交直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用：關(guān)于交流輸電與直流輸電在電力系統(tǒng)中混合應(yīng)用方面，以我國(guó)交直流項(xiàng)目為例，三縱三橫一環(huán)網(wǎng)工程的優(yōu)勢(shì)明顯，此外，針對(duì)以大規(guī)模電源接入電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，特高壓直流輸電方面在電力系統(tǒng)中的可做到最大容量的平滑接納。

4 智能電網(wǎng)輸電

智能輸電網(wǎng)絡(luò)作為智能電網(wǎng)的上游環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)在設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)等環(huán)節(jié)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但同時(shí)，也需要進(jìn)一步在大規(guī)?？稍偕茉吹慕尤氲姆€(wěn)定性提高、輸配電效率的提升、損耗的降低、運(yùn)行維護(hù)智能化程度提升等方面展開深入研究。

特高壓輸電技術(shù)突破：我國(guó)在大容量長(zhǎng)距離的特高壓直流、特高壓交流輸電、柔性輸電技術(shù)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù)、以及各種高壓交直流輸電設(shè)備的智能化改造升級(jí)應(yīng)用等方面均開展了大量技術(shù)研發(fā)與工程建設(shè)工作，為開展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)：針對(duì)智能電網(wǎng)的安全、可靠及可控等需求方面，需開展電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)技術(shù)改造升級(jí)方面的研究，以及滿足發(fā)電端與負(fù)荷端之間長(zhǎng)距離輸電、可再生能源接入電力系統(tǒng)、改變電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載響應(yīng)等情況下，電力系統(tǒng)控制和保護(hù)的要求。

5 智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)能源合理分配、負(fù)載平衡控制、需求動(dòng)態(tài)響應(yīng)、保障電力安全等功能。

配電網(wǎng)技術(shù)：包括配電網(wǎng)管理、用戶需求分析、配電網(wǎng)分布式能源接入、輸電網(wǎng)管理等領(lǐng)域。此外，配電網(wǎng)還需要諸如現(xiàn)代信息技術(shù)、運(yùn)行技術(shù)、及通信技術(shù)的有機(jī)融合，以及通過智能電表的數(shù)據(jù)分析、電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控來開展配電的運(yùn)行及維修等工作。

大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用：在智能電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，即在智能電網(wǎng)的設(shè)備以及配電、通訊領(lǐng)域管理所有數(shù)據(jù)，并指出大數(shù)據(jù)是一種覆蓋全網(wǎng)絡(luò)的具有通訊功能的軟件系統(tǒng)，可以分析在配電自動(dòng)化中所有需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

6 總結(jié)

智能發(fā)電：對(duì)于大多數(shù)國(guó)家來講，智能發(fā)電的技術(shù)挑戰(zhàn)均在于可再生能源的接入穩(wěn)定性要求，關(guān)鍵就是發(fā)電側(cè)的設(shè)計(jì)與布局以及負(fù)荷端的預(yù)測(cè)技術(shù)，就需要進(jìn)一步改變發(fā)電市場(chǎng)機(jī)制，通過示范項(xiàng)目進(jìn)一步改進(jìn)智能發(fā)電中的傳統(tǒng)電力和可再生能源發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展。

電力系統(tǒng)的運(yùn)行：以交直流混合輸電技術(shù)解決大容量遠(yuǎn)距離輸電電力系統(tǒng)，在原有電力設(shè)備上增加智能電子控制功能，通過在線分析和信息共享的方式，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

智能輸電系統(tǒng)：不論是歐洲的分布式接入為主的輸電網(wǎng)絡(luò)模式，還是中國(guó)的大容量遠(yuǎn)距離的輸電網(wǎng)絡(luò)模式，其輸電系統(tǒng)的發(fā)展需考慮的方向即使平衡發(fā)電側(cè)的負(fù)荷端的用電平衡，提高控制和調(diào)度的靈敏度和冗余度。

智能配電系統(tǒng)：大數(shù)據(jù)的理念逐步滲透到配電自動(dòng)化系統(tǒng)，通過有效的數(shù)據(jù)分析提高自動(dòng)化水平，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)分布式能源接入配電網(wǎng)工程建設(shè)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]時(shí)珊珊，魯宗相，周雙喜，等.中國(guó)微電網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展方向[J].中國(guó)電力，2009，42（7）：21-25

[2]時(shí)珊珊等.“中國(guó)微電網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展方向.”中國(guó)電力，42.7（2009）：21-25

[3]魯宗相，周雙喜，&閔勇.（2009）.中國(guó)微電網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展方向.中國(guó)電力，42（7），21-25