淺析智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】在我國(guó)不斷發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)于電力的需求在不斷的加大，智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展能在一定程度上滿足社會(huì)的需求。同時(shí)，智能電網(wǎng)作為一項(xiàng)新興的電力技術(shù)，將成為世界主流國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，也將為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更加穩(wěn)定可靠的電力保障。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

智能電網(wǎng)這一概念最早是美國(guó)能源部的一個(gè)團(tuán)隊(duì)提出的。但隨后美國(guó)能源部指出，目前的電網(wǎng)并不是“愚蠢的”，智能電網(wǎng)只是將電網(wǎng)中智能的部分?jǐn)U大，從與消費(fèi)者單純的供需關(guān)系變?yōu)楦又苯拥呐c消費(fèi)者進(jìn)行交互，精確自動(dòng)化的預(yù)測(cè)發(fā)電量并對(duì)電量進(jìn)行分配。通過(guò)對(duì)不同動(dòng)力來(lái)源的發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量進(jìn)行調(diào)配，提高新能源在電源結(jié)構(gòu)中的比重，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)齊頭并進(jìn)。

一、智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)是建立在集成的通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的主要通過(guò)利用傳感器、測(cè)量技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、可靠、高效運(yùn)行。智能電網(wǎng)本身具有能耗少、安全性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、電力資源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。智能電網(wǎng)是電力技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，因而也稱之為第二代電網(wǎng)。智能電網(wǎng)具有交互、協(xié)調(diào)、高效、安全、集成等特點(diǎn)，這幾個(gè)特點(diǎn)中最為典型的就是集成性。集成性主要指的是智能電網(wǎng)融合了能量管理、配電管理、控制維護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)視等信息系統(tǒng)。智能電網(wǎng)實(shí)際上就是多種信息系統(tǒng)的集合。智能電網(wǎng)的高效性主要指的是它能夠優(yōu)化資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的合理利用。智能電網(wǎng)通過(guò)引入先進(jìn)的信息和監(jiān)控技術(shù)，有效提高了資產(chǎn)利用效率，降低了維護(hù)成本，最終實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)的優(yōu)化。智能電網(wǎng)的交互性主要指的是智能電網(wǎng)與用戶設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)有效溝通。在智能電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)與用戶設(shè)備的有效交互，有助于電力用戶發(fā)揮其積極作用，這對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行也具有重要意義。

二、智能電網(wǎng)現(xiàn)狀

（一）虛擬同步單機(jī)技術(shù)的發(fā)展

虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)是一種通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電暫態(tài)特性，使采用變流器的電源具有同步發(fā)電機(jī)組的慣量、阻尼、一次調(diào)頻、無(wú)功調(diào)壓等并網(wǎng)運(yùn)行外特性的技術(shù)。2017年12月27日，世界首個(gè)具備虛擬同步機(jī)功能的新能源電站在國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站建成投運(yùn)。這項(xiàng)技術(shù)自1997年提出以來(lái)，英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、荷蘭等新能源領(lǐng)域先導(dǎo)都在努力攻關(guān)。最終，虛擬同步機(jī)大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用還是中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司最先成功實(shí)現(xiàn)。虛擬同步機(jī)并不需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模改造，不僅實(shí)用性很強(qiáng)，還經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。通過(guò)虛擬同步電機(jī)技術(shù)的實(shí)用化，新能源發(fā)電并網(wǎng)的可控性得到了提高。

（二）配電網(wǎng)接地保護(hù)與繼電保護(hù)

配電網(wǎng)接地保護(hù)技術(shù)的革新。中國(guó)技術(shù)團(tuán)隊(duì)近期研制成功了基于暫態(tài)信號(hào)新原理的配電網(wǎng)接地故障保護(hù)方法和系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)接地故障保護(hù)技術(shù)的里程碑式進(jìn)展?；跁簯B(tài)信號(hào)新原理的配電網(wǎng)接地故障保護(hù)方法解決了傳統(tǒng)保護(hù)方法正確動(dòng)作率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)接地故障保護(hù)與暫態(tài)原理繼電保護(hù)技術(shù)的重大突破。隨著諸如智能變電站繼電保護(hù)檢驗(yàn)測(cè)試規(guī)范、用電安全導(dǎo)則、智慧城市技術(shù)參考模型等新規(guī)范的出臺(tái)和部分規(guī)范的修改，我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展將逐步走上規(guī)范化的道路，并與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)。

（三）雙向充電技術(shù)

本田在其位于德國(guó)奧芬巴赫的歐洲研發(fā)中心投資先進(jìn)的雙向充電技術(shù)，這有助于更高效的平衡能源需求和儲(chǔ)存。新的充電系統(tǒng)包含可再生能源發(fā)電，是未來(lái)家庭可用的硬件測(cè)試平臺(tái)。通過(guò)雙向能源傳輸，電網(wǎng)或光伏太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力可為電動(dòng)汽車(chē)充電。而電網(wǎng)電力不足時(shí)，將電動(dòng)汽車(chē)插入該系統(tǒng)，其電池中儲(chǔ)存的電力可釋放到電網(wǎng)中以維持電力穩(wěn)定。

三、智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)及前景

新能源更多的參與發(fā)電實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置。儲(chǔ)能裝置發(fā)展使新能源發(fā)電的不可控性降低，調(diào)頻成為可能。國(guó)家電網(wǎng)將在智能電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)加大投入力度，將新建7700座智能變電站，并對(duì)原有變電站進(jìn)行智能化改造，預(yù)計(jì)智能化改造率達(dá)100%。由此可見(jiàn)，智能變電站在電網(wǎng)建設(shè)中的重要性。隨著國(guó)家對(duì)智能變電站重視度的不斷提高，智能變電站產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。目前，國(guó)外廠商占據(jù)了系統(tǒng)軟件市場(chǎng)的絕大部分份額，但近些年，隨著國(guó)內(nèi)軟件企業(yè)的開(kāi)發(fā)能力不斷提升，系統(tǒng)軟件市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，軟件產(chǎn)品價(jià)格呈緩步下降態(tài)勢(shì)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的大潮流。由于電力信息化領(lǐng)域的投資金額巨大，下游電力企業(yè)數(shù)量有限，單個(gè)客戶的采購(gòu)金額較大，使得電力企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中處于主導(dǎo)地位。隨著國(guó)企市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，電網(wǎng)公司營(yíng)銷(xiāo)管理、客戶關(guān)系管理、智能電表、能效管理領(lǐng)域的信息化投資在近幾年會(huì)始終保持較穩(wěn)定的增速，電網(wǎng)公司營(yíng)銷(xiāo)板塊的信息化建設(shè)，將一定程度上與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)協(xié)同，提升客戶服務(wù)能力、方便居民用電。電網(wǎng)公司對(duì)器件的采購(gòu)將更加透明化，規(guī)范化以經(jīng)濟(jì)性為主要考量。

四、結(jié)語(yǔ)

世界各國(guó)都在積極發(fā)展智能電網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)討論智能電網(wǎng)的基本概念和主要技術(shù)特征，分析智能電網(wǎng)現(xiàn)狀，虛擬同步電機(jī)技術(shù)，配電網(wǎng)接地保護(hù)與繼電保護(hù)，雙向充電技術(shù)，電轉(zhuǎn)氫氣儲(chǔ)能分段等問(wèn)題。智能電網(wǎng)作為一項(xiàng)新興的電力技術(shù)，將成為世界主流國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，智能電網(wǎng)為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更加穩(wěn)定可靠的電力保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：楊華昕（1993.10—），男，重慶綦江人。