信息化服務(wù)智能電網(wǎng)的初步探索

蔣海艷

（廣西博聯(lián)信息通信技術(shù)有限責(zé)任公司，南寧　530000）

城市電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容主要有配網(wǎng)智能化、分布式電源、智能電表等。當(dāng)前，歐美國家城市電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定，但在中國，城市電網(wǎng)負(fù)荷需求大，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唵?，而且電力市場起步晚，因此必須走出一條有別于發(fā)達(dá)國家的城市電網(wǎng)智能化道路，走一條符合中國國情的中國特色城市電網(wǎng)智能化道路。本文就旨在尋求符合我國國情的城市智能電網(wǎng)建設(shè)的思路和設(shè)想。

1　智能電網(wǎng)的概述

電網(wǎng)是由數(shù)以萬計的設(shè)備組成而來，隨著連接范圍的越來越廣，電能又必須以接近光速的速度傳輸?shù)礁鱾€環(huán)節(jié)、各個元件之間，因此在客觀上就提出了統(tǒng)一調(diào)度、自動控制、信息監(jiān)測等新的需求。因此，電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)發(fā)展的必由之路，而且隨著相關(guān)政策的出臺和完善，電網(wǎng)智能化也在不斷地進(jìn)行升級和變化，只有更加的智能化，才能滿足現(xiàn)實(shí)的需求。我國幅員遼闊，資源與市場距離遠(yuǎn)，電網(wǎng)架稀疏本身就是對電網(wǎng)智能的新挑戰(zhàn)。因此現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)展在客觀上需要電網(wǎng)智能化。

2　智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)這個概念最早出現(xiàn)在美國店里科學(xué)研究院1998年提出的復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)上。兩年后，EPRI正式提出“IntelliGrid”概念。歐洲更是在2005年成立智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇，并在一年后推出“歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)平臺：歐洲未來電網(wǎng)的遠(yuǎn)景和策略”的研究報告。

迄今為止，智能電網(wǎng)沒有統(tǒng)一的定義，在國際上被廣泛認(rèn)可的概念通常是：一個完全自動的供電網(wǎng)絡(luò)，每個用戶和節(jié)點(diǎn)得到了實(shí)時監(jiān)控，保證了從發(fā)電廠到用戶之間每一點(diǎn)上電流和信息的雙向流動；通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通訊及自動控制系統(tǒng)的集成，保證市場交易的實(shí)時進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及時互動。

為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，智能電網(wǎng)是必由之路。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，無論是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、恢?fù)供電、通信模式上，還是在電表類型、故障分析、電力設(shè)備上，都具有很多傳統(tǒng)電網(wǎng)沒有的優(yōu)勢。

3　國外城市智能電網(wǎng)的建設(shè)

歐洲電網(wǎng)希望通過可再生能源和分布式電源的研究來帶動整個電力行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型，因此它的研究重點(diǎn)放在了配電網(wǎng)側(cè)。

荷蘭首都阿姆斯特丹是歐洲第一個推出智能電網(wǎng)的城市，它們在智能電網(wǎng)的計劃主要是：可再生能源的使用、新節(jié)能設(shè)備的研發(fā)和消減二氧化碳的排放等。

美國智能電網(wǎng)的建設(shè)主要是開發(fā)智能電網(wǎng)的架構(gòu)、建立較為成熟的技術(shù)體系、研究電網(wǎng)的安全控制以及利用最新的IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)對能源的有效控制和利用，以此為基礎(chǔ)建立更加安全穩(wěn)定的電網(wǎng)，目前主要的側(cè)重點(diǎn)在配電網(wǎng)和用戶。美國第一個智能電網(wǎng)城市是波爾德市，它的智能化進(jìn)程是：創(chuàng)建一個完整的能為整個供電網(wǎng)服務(wù)的高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對發(fā)電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和通信，以此優(yōu)化“智能”變電站。同時也可以根據(jù)客戶的需求，安裝居家控制裝置和全面自動的家居能源使用所必需的系統(tǒng)，以此來支持易于調(diào)度的分布式發(fā)電技術(shù)。

此外，意大利、英國、瑞典、法國、韓國等國家的部分城市也開展了電網(wǎng)智能化的相關(guān)工作，并取得了一定的成效。

4　北京的智能電網(wǎng)建設(shè)

北京電網(wǎng)在經(jīng)過“9950”、“9550”、“0811”等的工程建設(shè)后，形成了以500kV為單環(huán)網(wǎng)、220kV為雙環(huán)網(wǎng)的八個對外聯(lián)絡(luò)通道，將整個城市區(qū)域劃分成5個供電區(qū)域，各自互為備用、相互支撐，大大提高了城市供電的容量以及可靠性。在二環(huán)以內(nèi)的核心區(qū)采用的是多分段多連接的供電方式，五環(huán)內(nèi)城市中心區(qū)域基本實(shí)現(xiàn)三分段三連接的供電網(wǎng)絡(luò)，供電能力得到了很大的提高。

雖然說北京電網(wǎng)取得了大規(guī)模的發(fā)展，但是外受電比例太高（約73%左右）、短路容量偏大、重載問題依舊存在、外送電比重較高的電網(wǎng)特征，使得區(qū)里電力供應(yīng)過于依賴外部資源，這樣會使得供應(yīng)的主動性、安全性受到一定的威脅，而且區(qū)內(nèi)供電多采用火力供電的方式，這并不符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市的要求。

北京城區(qū)采用集中型全自動FA方式的自動化系統(tǒng)，通過自動主站系統(tǒng)與FTU之間的集中故障處理邏輯實(shí)現(xiàn)故障隔離與非故障區(qū)的恢復(fù)供電。這將使調(diào)度人員可以第一時間得到故障信息，然后系統(tǒng)第一時間對故障進(jìn)行分析定位，有利于故障的快速修復(fù)。

當(dāng)然，北京網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與國外先進(jìn)水平相比，在規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)行等全過程都還存在不小的技術(shù)差距；區(qū)內(nèi)局部的電路設(shè)備老化比較嚴(yán)重，裝備的智能化水平有待提高；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不完全具備電網(wǎng)自愈力的要求，對故障的處理仍需要大量的人工干預(yù)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)并不完全具備抵御外部攻擊能力的要求，在目前，無論是一次系統(tǒng)還是二次系統(tǒng)遭到攻擊，都會對電力系統(tǒng)和其他領(lǐng)域造成傷害；設(shè)備的巡查、評估診斷及相應(yīng)的輔助決策手段沒有建立起來，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測等做的不夠。

從北京電網(wǎng)基礎(chǔ)看全國，我國城市的電網(wǎng)主網(wǎng)架基本建成環(huán)網(wǎng)，但是饋線網(wǎng)大部分還是星型連接，可靠性不高。因此，我國城市智慧電網(wǎng)的重點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)、智能家居技術(shù)、配電網(wǎng)自動化技術(shù)、電動汽車技術(shù)等。

5　城市智能電網(wǎng)技術(shù)

5.1　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)

靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)能夠在故障發(fā)生時，自動鎖定故障發(fā)生的位置并進(jìn)行隔離，從而減少故障的范圍，降低損失，同時通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、開關(guān)投切快速的恢復(fù)供電，因此，在未來，靈活可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)必將是智能電網(wǎng)的強(qiáng)大基礎(chǔ)。在這一點(diǎn)上，東京電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就很值得借鑒，它通過饋線網(wǎng)分區(qū)，電網(wǎng)互相備用，在發(fā)生故障時，通過自動遙控開關(guān)隔離故障，能夠迅速恢復(fù)供電。城市智能電網(wǎng)的功能應(yīng)該以實(shí)用化為主，開閉站、配電室、架空分段要實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，對于用戶分界負(fù)荷開關(guān)實(shí)現(xiàn)“兩遙”功能。因此，線路的遙控功能和故障的自動處理功能值得重視。

5.2　智能家居技術(shù)

智能家居技術(shù)指的是將家用電器用室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來，進(jìn)而達(dá)到控制家用電器的技術(shù)。用戶可以根據(jù)自身需要，參與電網(wǎng)需求響應(yīng)或電力市場。未來智能電網(wǎng)的方向是引導(dǎo)用戶節(jié)約用電，降低成本。

智能家居技術(shù)也在智能表計和雙向用電信息管理方面對電力公司提出了更高的要求，這將是順應(yīng)時代潮流的趨勢，也將為電力公司的多元化發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

5.3　配電網(wǎng)自動化技術(shù)

配電網(wǎng)是電力供應(yīng)的末端，是直接面向社會和廣大用戶的重要能源載體之一，也是電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和自動部分。配電自動化的實(shí)施，不但能夠提高配電網(wǎng)調(diào)度、生產(chǎn)和運(yùn)行的管理水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益，也能讓廣大客戶切實(shí)感受到智能電網(wǎng)所帶來的高質(zhì)量、人性化的服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自愈功能，需要配備專門的自愈軟件系統(tǒng)、動態(tài)拓?fù)淠Ｐ徒涌?、?shí)時監(jiān)控和故障隔離的功能。在緊急情況時，配電系統(tǒng)應(yīng)該能成為安全島，通過自身的分布式能源滿足供電系統(tǒng)的需求。配點(diǎn)自動化主要技術(shù)有電力電子、信息通信技術(shù)、分布式計算與仿真技術(shù)等，其具有在早期識別故障征兆的能力，并能夠迅速的做出應(yīng)對措施。

5.4　電動汽車技術(shù)

機(jī)動車的尾氣排放問題和能源問題已經(jīng)越來越受到社會的關(guān)注，這種情況下，電動汽車以其低排放、相對成熟的技術(shù)優(yōu)勢，開始成為城市交通工具的首選。

電動汽車的電力驅(qū)動也會對配電網(wǎng)電能的智能造成影響，主要是三個方面：電壓下降、諧波污染和三項不平衡。建設(shè)電動汽車充放電站，有利于實(shí)現(xiàn)能量的雙向交流，提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重，全面提升了電網(wǎng)經(jīng)營效益和綜合水平，促進(jìn)社會資源的優(yōu)化整合。

6　結(jié)束語

智能電網(wǎng)的建設(shè)是一個長期的過程，也是一個探索的過程。相信隨著我們政策的完善和技術(shù)的邁進(jìn)，一定能走出一條適合于中國特色的城市電網(wǎng)智能化建設(shè)道路。

[1]孫紹輝.基于智能電網(wǎng)的黑龍江省電力信息化建設(shè)評價研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2012.

[2]孫徐龍.智能電網(wǎng)時代吳江市供電公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].蘇州大學(xué)，2013.