淺論電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)的應(yīng)用研究

劉東旭

【摘要】智能電網(wǎng)的建設(shè)離不開電力工程技術(shù)，可以說后者是前者的基礎(chǔ)。當(dāng)前智能電網(wǎng)以及向著數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，這就對電力工程技術(shù)提出了更高要求，如何合理應(yīng)用電力工程技術(shù)，使其滿足智能電網(wǎng)的建設(shè)要求，是我們需要思考的問題。

【關(guān)鍵詞】電力工程技術(shù)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用研究

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的用電需求不斷擴(kuò)大，對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高要求，傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要。在自動(dòng)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，為我國電力事業(yè)帶來了一場重大變革。電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，如何根據(jù)實(shí)際需要將電力工程技術(shù)更好的應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，是所有電力技術(shù)人員需要長期研究的課題。

一、智能電網(wǎng)的概述及其特征

作為一個(gè)領(lǐng)土和人口都居世界前列的國家，我國的資源分配卻很不平衡，根據(jù)地區(qū)差異的不同而不同。在幾次經(jīng)濟(jì)危機(jī)過后，人們?yōu)榱私鉀Q電能上的問題開始建設(shè)智能電網(wǎng)，最早使用這項(xiàng)觀念的是美國，其為了緩解金融危機(jī)所帶來的影響與能源緊張的局面，盡快恢復(fù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)而推動(dòng)其他領(lǐng)域的發(fā)展，開始大力布置智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)所包含的不僅僅是一個(gè)體系，而是多種配電輸電體系共存，相互作用。而在我國的智能電網(wǎng)構(gòu)建中，為了與我國實(shí)際情況相匹配，一般都要履行綠色環(huán)保的概念，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最大程度上減少污染；智能電網(wǎng)還具有的一個(gè)特點(diǎn)就是堅(jiān)固耐用，考慮到我國電能的輸送環(huán)境，智能電網(wǎng)的架構(gòu)特別牢固，在一些自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)不會(huì)中斷電能的傳輸，也就使大規(guī)模停電額概率降到最小，反之要是網(wǎng)架不合格，就會(huì)造成輸電中斷甚至更為惡劣的情況；智能電網(wǎng)之所以智能，是因?yàn)槠涓叨茸詣?dòng)化，在發(fā)生問題時(shí)可以自我醫(yī)療不會(huì)發(fā)生事故，而且智能電網(wǎng)也避免了傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)中不必要的資源浪費(fèi)，最大化地使用資源，較傳統(tǒng)電網(wǎng)無論是成本還是收益都遠(yuǎn)遠(yuǎn)升高；除此之外，智能電網(wǎng)的交互性也比傳統(tǒng)電網(wǎng)高很多，所謂交互性，就是改變以往的單向傳輸模式，根據(jù)客戶的意見來修改，服務(wù)質(zhì)量得到了很大提升。

二、電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用

㈠柔性直流技術(shù)的應(yīng)用

⑴應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)的靈活性較高，且具有環(huán)保性的特征，將其應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，可以實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)，向一些偏遠(yuǎn)地區(qū)供電。系統(tǒng)中使用的換流器選擇自換相的形式，不僅可以對有功功率和無功功率進(jìn)行單獨(dú)控制，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。另外，采用該項(xiàng)技術(shù)不需要換流站之間實(shí)時(shí)通信，就是可以對換流站進(jìn)行獨(dú)立控制。國家十三五規(guī)劃中，將風(fēng)力發(fā)電作為新時(shí)期重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容，風(fēng)力發(fā)電基地的建設(shè)規(guī)模越來越大。風(fēng)力發(fā)電在應(yīng)用過程中存在一個(gè)最大的問題就是并網(wǎng)困難，這與風(fēng)能的間歇性、不確定性有直接關(guān)系，影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。柔性直流技術(shù)的應(yīng)用就可以緩解這一問題。我們知道，電網(wǎng)互聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)電能互濟(jì)，提高能源利用率，但是電網(wǎng)互聯(lián)會(huì)引發(fā)一個(gè)比較嚴(yán)重的問題就是短路電流超標(biāo)，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，柔性直流電的應(yīng)用就可以解決這一問題。以往對該項(xiàng)技術(shù)的研究基本上停留在理論層面，但是隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展以及電網(wǎng)互聯(lián)需求的增長，我國已經(jīng)將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐中，我國某風(fēng)力發(fā)電廠掛網(wǎng)運(yùn)行，就實(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電技術(shù)的應(yīng)用。

⑵發(fā)展方向探究。考慮我國智能電網(wǎng)發(fā)展水平以及未來一段時(shí)間內(nèi)的建設(shè)重點(diǎn)，認(rèn)為柔性直流輸電技術(shù)的研究應(yīng)該從以下幾個(gè)方向開展：①將智能化直流輸電技術(shù)作為研究重點(diǎn)；②開始著手研究三級直流輸電技術(shù)；③換流器應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)；④高壓大容量柔性直流技術(shù)。

㈡電能質(zhì)量技術(shù)的應(yīng)用

該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被很多發(fā)達(dá)國家應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)中，就是使用一些特定的裝置或者是電力工程技術(shù)提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量問題不僅影響供輸電的穩(wěn)定性，同時(shí)會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，雖然目前還沒有這方面的統(tǒng)計(jì)，但是這一問題已經(jīng)逐漸引起重視。由于我國在對這方面研究的起步較晚，因此諸如統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器等補(bǔ)償技術(shù)的研究仍舊處于模擬仿真階段，應(yīng)用于實(shí)際中的并不多，電力工程技術(shù)裝置也缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從實(shí)際應(yīng)用的角度來說，應(yīng)用電能質(zhì)量技術(shù)之前，需要先建立一套完善的電能質(zhì)量評估體系，為電能質(zhì)量技術(shù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。未來一段時(shí)間內(nèi)會(huì)將研究重點(diǎn)放在電能質(zhì)量控制器的實(shí)際應(yīng)用上，其可以對蓄電池充電和放電過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，高峰期保證供電量可以滿足要求，低谷期避免資源浪費(fèi)。

㈢能量轉(zhuǎn)換技術(shù)

未來電力領(lǐng)域?qū)τ谥悄茈娋W(wǎng)的要求不僅僅是安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)要求系統(tǒng)運(yùn)行過程中做到低能耗和低污染，逐步降低不可再生能源的使用量，同時(shí)減輕對環(huán)境的污染，這些都需要能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的支持。目前，群聚功率調(diào)節(jié)技術(shù)以及間歇式電源能量轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入細(xì)化研究、初步應(yīng)用的階段，新能源在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的大面積應(yīng)用將逐步實(shí)現(xiàn)。

㈣電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

⑴電源領(lǐng)域。電源裝置是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，電力工程技術(shù)可以根據(jù)智能電網(wǎng)的需要為其提供各種類型的電源，可以是直流電源，也可以是變頻電源。例如，通常情況下智能電網(wǎng)蓄電池充電時(shí)會(huì)采用直接電源，而電力工程的應(yīng)用就提高了變電所使用電源的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇交流電源。同時(shí)，在對智能電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測和控制時(shí)，需要使用各類計(jì)算設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)備型號(hào)合理使用高頻開關(guān)電源。

⑵發(fā)電環(huán)節(jié)。發(fā)電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)發(fā)揮作用的第一步，這一過程中仍舊需要電力工程技術(shù)的支持。一方面，要利用基礎(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)其他類型能源向電能的轉(zhuǎn)化；另一方面，要對耗電量進(jìn)行檢測和控制，防止出現(xiàn)浪費(fèi)問題。在滿足發(fā)電需求的基礎(chǔ)上，要盡量減少機(jī)電設(shè)備的使用，提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)前，半導(dǎo)體功率元件的容量越來越大，無功發(fā)電技術(shù)以及電氣傳動(dòng)技術(shù)等新型電力工程技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，有效提高了發(fā)電效率。

⑶輸電環(huán)節(jié)。輸電線路在運(yùn)行過程中受到很多因素的影響，除了線路本身以外，還會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響。

三、其他關(guān)鍵技術(shù)

在智能電網(wǎng)的構(gòu)建中，除了電子工程技術(shù)之外，其他的技術(shù)也必不可少。像信息管理技術(shù)，主要負(fù)責(zé)信息的采集和分析，并且其采集范圍再大的方面要擴(kuò)張到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，小的方面要貫穿整個(gè)企業(yè)內(nèi)部；智能調(diào)度技術(shù)則是調(diào)節(jié)所有人員技術(shù)的技術(shù)，但這項(xiàng)技術(shù)目前存在許多不足，尤其是在自動(dòng)化方面，需要進(jìn)一步研究；分布式能源接入技術(shù)采用大量的分布式電源在配電網(wǎng)上運(yùn)行，改變了以往單向的運(yùn)行格局，在管理系統(tǒng)的調(diào)度下這些電源協(xié)調(diào)運(yùn)行，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益；而智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)也是較為重要的一環(huán)，其對于數(shù)據(jù)的獲取、保護(hù)、控制都保證可靠性，這項(xiàng)技術(shù)的存在對于提升服務(wù)質(zhì)量有著質(zhì)的提升。智能電網(wǎng)作為我國發(fā)展項(xiàng)目的基礎(chǔ)項(xiàng)目之一，由于近些年來人們對于供電量和供電安全的需求量增加，使其成為最重要的項(xiàng)目之一。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄娏Φ男枨笤絹碓酱?，智能電網(wǎng)的大面積建設(shè)和使用已經(jīng)勢在必行。實(shí)踐證明電子工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中發(fā)揮著不可替代的作用，通過上述對電網(wǎng)的概述和電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用的分析，可以認(rèn)識(shí)到電力工程技術(shù)可以提高輸電效率降低輸電成本等優(yōu)勢，并且其應(yīng)用符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，所以在以后的智能電網(wǎng)建設(shè)工作中，要加大對于電力工程的研究與優(yōu)化力度，使用低碳能源，積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)來提升我們自身技術(shù)。

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