智能電網(wǎng)在智慧拉薩建設(shè)中的研究

李 偉，姜博旺，蘭 萍

（西藏大學 西藏 拉薩 850000）

1 引言

智能電網(wǎng)和智慧城市成為當今世界發(fā)展的熱潮。當一次性能源不斷過度的消耗和城市可利用土地資源不斷減少，智慧城市應(yīng)運而生。近年來，城市的發(fā)展速度越來越快，智能電網(wǎng)能保證城市安全可靠地用電、提升城市網(wǎng)絡(luò)通信能力、促進城市綠色發(fā)展、豐富城市服務(wù)內(nèi)涵以及拉動城市的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在發(fā)展智慧城市中的作用舉足輕重，成為智慧城市的發(fā)展動力和重要基礎(chǔ)。

2 智能電網(wǎng)和智能城市的內(nèi)涵與關(guān)聯(lián)

智慧城市其實還沒有完整的定義，目前的大致理念為：通過借助高效的信息技術(shù)手段來感知、分析并且及時處理城市中出現(xiàn)的關(guān)鍵信息，保證城市交通、城市安全、社會服務(wù)、公民日常生活和商業(yè)活動等智能地運行，進而實現(xiàn)社會、經(jīng)濟和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的城市形態(tài)。

智能電網(wǎng)最具代表性的概念為：以早期電網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，發(fā)展新型新能源，通過新時期的信息技術(shù)支持，完成發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等過程。

智慧城市建設(shè)中，智能電網(wǎng)有很強的支撐力。智能電網(wǎng)作為城市的血液為城市的活動與發(fā)展提供源源不斷的動力，是智慧城市的重要基礎(chǔ)和客觀條件。另一方面，智慧城市的發(fā)展會迅速的帶動智能電網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展，推動智能電網(wǎng)發(fā)展為更可靠、更全面的電網(wǎng)系統(tǒng)。

3 分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)闡述、比較和討論，來尋找出因地制宜的最適合拉薩的分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

4 對等結(jié)構(gòu)

在對等結(jié)構(gòu)中，每一個電源在微電網(wǎng)中的地位都相同，功能也沒有特殊的存在。如圖圖4.2.1。對等結(jié)構(gòu)利用的是本地電網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，不需要通信數(shù)據(jù)信息的傳送，避免了主從結(jié)構(gòu)對于主電源過分依賴這個問題，在不改變運行策略的情況下，電網(wǎng)可以隨時接入新的分布式電源，即插即用，省時方便。

對等控住的優(yōu)點：如果分布式電網(wǎng)采用的是下垂控制策略，那么不管電網(wǎng)是要調(diào)節(jié)功率，處在孤島模式下或是并網(wǎng)的情況下，這些電源都不用改變它們的控制方式，能夠方便的直接切換，避免了主從結(jié)構(gòu)的局限性與耗時問題。

對等控制的缺點：（1）二次調(diào)頻問題，一旦分布式電網(wǎng)出現(xiàn)較大的波動，電網(wǎng)中的頻率也會隨著有很大的波動。（2）對等結(jié)構(gòu)沒有對恢復(fù)電網(wǎng)的過程提供控制，這樣電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障，會耗費大量人力與時間。

各結(jié)構(gòu)的功能：分布式電源都是通過變流器與微電源控制器來輸出到交流配電柜，配電柜的輸出端連接負載控制器。變流器的功能：各種的分布式電源會產(chǎn)生交流或直流電源，為了向負載提供穩(wěn)定的電壓，電流器實現(xiàn)將支流或交流轉(zhuǎn)換為三相交流電。微電源與負載控制器都是接受中央控制器的指令，來對不同控制的模式對各種信息進行調(diào)整。中央控制器調(diào)整電網(wǎng)的控制模式，進一步控制電源控制器與負載控制器。監(jiān)控單元是用來監(jiān)控電網(wǎng)的狀態(tài)與各部分的參數(shù)問題，如果出現(xiàn)故障，通過無線傳輸模塊傳輸?shù)阶冸姽窈椭醒肟刂破鬟M行監(jiān)控或者啟動保護電路來保護。

5 智能電網(wǎng)在智慧拉薩中的應(yīng)用

根據(jù)科學家研究統(tǒng)計，不可再生能源在地球上的儲存量呈現(xiàn)急劇下滑的趨勢，石油能源將在大約半個世紀之后開始消耗殆盡。因此，針對拉薩地區(qū)優(yōu)越的地理環(huán)境特征，可以根據(jù)拉薩具體的資源來探討具有拉薩特色的智能發(fā)電系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)通信。

5.1 基于IEC61850的分布式電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)通信

5.1.1 IEC6180介紹

目前，世界上大部分變電站的智能化控制系統(tǒng)都是通過以太網(wǎng)來完成，電網(wǎng)中各種通信設(shè)備會出現(xiàn)不同型號，嚴重約束電網(wǎng)系統(tǒng)對設(shè)備選擇與應(yīng)用，因此，需要一個統(tǒng)一的標準對通信系統(tǒng)進行規(guī)范。

IEC6180協(xié)議是國際電工委員會制定的關(guān)于變電站智能系統(tǒng)的一個通信標準，它制定了一系列新型變電站智能化控制標準，使不同的電子設(shè)備廠商的可操作性更強。并且，可以更方便使智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相互融合。

5.1.2 IEC61850通信體系

為了實現(xiàn)電網(wǎng)的實時通信，將IEC61850標準引入智能電網(wǎng)是最合適的。而TSO/IEC9506是電子設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)傳遞的一套協(xié)議，這種協(xié)議使電子設(shè)備和某些電子器件有一套統(tǒng)一標準，使通信系統(tǒng)在建立和通信的過程更簡單和快捷。

MMS是一種制造報文的標準，MMS支持多種通信方式，比如總線型、局域網(wǎng)、TCP/IP、一對多這樣的對等通信等方式適用于MMS。

針對智能電網(wǎng)中的實時性通信服務(wù)，使用GOOSE協(xié)議?？梢越档蛿?shù)據(jù)傳輸延時，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速度，另一方面，還可以增強系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。GOOSE協(xié)議棧只使用ISO/OSI系統(tǒng)互聯(lián)中的4層。

6 智能電網(wǎng)對智慧拉薩的意義

（1）智能電網(wǎng)是智慧拉薩的重要基礎(chǔ)

智能電網(wǎng)與城市緊密結(jié)合，能夠保障拉薩市的用電安全，為智慧拉薩的高效運轉(zhuǎn)提供了條件，智能電網(wǎng)是智慧城市的重要基礎(chǔ)和客觀需要。

（2）智能電網(wǎng)為智慧拉薩產(chǎn)生能源效益與直接經(jīng)濟利益

智能電網(wǎng)的效率高，減少能源的使用總量和能量的損失，提高能源效率的收益。而且智能電網(wǎng)是性價比最高的運行方式，可以充分利用拉薩市的太陽能，得到效益最大化。

7 結(jié)語

本文對智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)的功能進行了比較，研究智能電網(wǎng)在智慧拉薩的應(yīng)用中采用分布式太陽能發(fā)電系統(tǒng)，并分析了整個系統(tǒng)的工作原理。智能電網(wǎng)是智慧拉薩建立的基礎(chǔ)，智慧拉薩為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供優(yōu)良環(huán)境，二者相互促進，共同發(fā)展。