智能電網(wǎng)發(fā)展模式與關(guān)鍵技術(shù)分析＊

張文嘉，羅冠姍，郭 斌，沈桐洲

（廣州供電局有限公司計(jì)量中心，廣東 廣州 510000）

智能電網(wǎng)的發(fā)展受到現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)與分布形式、電網(wǎng)發(fā)展水平、電價(jià)管理機(jī)制、電力工業(yè)管理模式等諸多因素的影響，各國(guó)發(fā)展模式及其關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用也有所不同。為了更好地理解智能電網(wǎng)發(fā)展軌跡和未來(lái)走向，本文對(duì)此進(jìn)行了分析。

1 智能電網(wǎng)的特征與發(fā)展模式

1.1 智能電網(wǎng)的特征

盡管不同國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)有不同的理解，但都認(rèn)同其可觀測(cè)、可控制、自愈性、互動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)高效、安全可靠、兼容性等特征?？捎^測(cè)意味著對(duì)電網(wǎng)內(nèi)相連的各種電源、設(shè)備等能夠準(zhǔn)確感知；可控制表明智能電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)不確定因素能夠有效控制；自愈性是說(shuō)智能電網(wǎng)探知故障或隱患時(shí)，具有自動(dòng)隔離故障和自我恢復(fù)的能力；互動(dòng)性表明智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，以智能化技術(shù)滿足用戶(hù)不同的供電需求；經(jīng)濟(jì)高效反映了智能電網(wǎng)在適應(yīng)市場(chǎng)機(jī)制方面具有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，通過(guò)實(shí)行浮動(dòng)電價(jià)理性投入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

1.2 智能電網(wǎng)的發(fā)展模式

前已述及，智能電網(wǎng)發(fā)展模式受到各國(guó)能源結(jié)構(gòu)、電力需求、管理模式等因素的影響，被烙上各國(guó)鮮明的印記。例如，歐美國(guó)家有較完善的監(jiān)管與市場(chǎng)機(jī)制，終端電價(jià)早已放開(kāi)，居民用電占比達(dá)到30%，能源結(jié)構(gòu)分布合理，新能源主要以分布式電源接入，電力市場(chǎng)成熟，需求增長(zhǎng)緩慢，電網(wǎng)所有權(quán)與管理權(quán)分散等。這些特點(diǎn)決定了歐美國(guó)家智能電網(wǎng)發(fā)展模式側(cè)重配用電側(cè)，并兼顧輸電技術(shù)的可控性。在配用電側(cè)，利用高級(jí)計(jì)量架構(gòu)（AMI）技術(shù)及相應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制，集成用戶(hù)側(cè)分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)、智能用電等設(shè)備，提高配用電側(cè)的智能化水平。與之相比，我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的條件有明顯不同，電力市場(chǎng)化改革方興未艾，終端電價(jià)尚未放開(kāi)，居民用電占比不到15%，能源與負(fù)荷分布極不均衡；電力需求增長(zhǎng)較快，而且我國(guó)電網(wǎng)所有權(quán)與管理權(quán)集中，適于統(tǒng)一規(guī)劃。前些年，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)主要集中在輸變電側(cè)，建成了一批特高壓輸電線路、智能變電站、換流站，新能源主要是集中引入，配用電側(cè)相對(duì)歐美國(guó)家滯后較多。當(dāng)然，配網(wǎng)智能化建設(shè)近年來(lái)也在抓緊部署，包括用電側(cè)的電動(dòng)汽車(chē)、智能小區(qū)等也有涉及，但遠(yuǎn)未形成規(guī)?；?/p>

2 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 特高壓輸電技術(shù)

特高壓輸電是指交流1 000 kV、直流±800 kV及以上電壓等級(jí)的輸電工程及技術(shù)。從2009年晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)特高壓交流輸電線路投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，我國(guó)已建成十幾條特高壓輸電線路，在建的昌吉-古泉±1 100 kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的特高壓輸電工程，不僅如此，還走出了國(guó)門(mén)，承建了巴西美麗山±800 kV特高壓直流輸電工程，表明我國(guó)在特高壓輸電領(lǐng)域已居世界領(lǐng)先地位。另外，柔性特高壓輸電技術(shù)也得到應(yīng)用。

2.2 智能變電站技術(shù)

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，關(guān)鍵特征是基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)（即我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 860）。根據(jù)《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》（GB/T 30155—2013），智能變電站采用了智能高壓設(shè)備（比如智能電力變壓器、智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備等）、電子式互感器、適應(yīng)新能源接入的繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置等，應(yīng)具有高運(yùn)行可靠性與長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并應(yīng)易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)。由于歐洲國(guó)家新建變電站較少，智能變電站的重點(diǎn)在于運(yùn)行維護(hù)的高效性與良好的商業(yè)利益，我國(guó)以滿足電力需求增長(zhǎng)為出發(fā)點(diǎn)，主要在新建變電站中落實(shí)智能變電站理念，以保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性[2]。目前，我國(guó)已建成超過(guò)1 000座智能變電站，雖然驗(yàn)證了一批新技術(shù)與新設(shè)備，但也暴露了一些技術(shù)缺陷，比如電子式互感器穩(wěn)定性差、自動(dòng)化檢測(cè)調(diào)試能力不足、缺乏有效的運(yùn)行維護(hù)工具等，需要今后改進(jìn)和完善。

2.3 智能配電技術(shù)

配電系統(tǒng)因?yàn)榕c用戶(hù)聯(lián)系最緊密，所以在智能電網(wǎng)中的作用非常重要。傳統(tǒng)電網(wǎng)比較單一，配電網(wǎng)中不存在電源，但在智能配電網(wǎng)中，會(huì)接入太陽(yáng)能、小型風(fēng)能、小型水能、生物質(zhì)能、天然氣等分布式電源，以及接入電動(dòng)汽車(chē)、柔性負(fù)荷等，這對(duì)配電技術(shù)提出了新的要求，概括起來(lái)包含10大關(guān)鍵技術(shù)[3]：①智能配電系統(tǒng)的不確定性建模技術(shù)；②智能配電系統(tǒng)的態(tài)勢(shì)感知技術(shù)；③智能配電系統(tǒng)快速分析與仿真技術(shù)；④智能配電系統(tǒng)分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)和負(fù)荷接納能力評(píng)估與提高技術(shù)；⑤智能配電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能價(jià)值分析與應(yīng)用技術(shù)；⑥智能配電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與安全預(yù)警技術(shù)；⑦智能配電系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)；⑧智能配電系統(tǒng)新型保護(hù)理論與技術(shù)；⑨智能配電系統(tǒng)智能控制技術(shù)；⑩智能配電系統(tǒng)與用戶(hù)互動(dòng)技術(shù)。其中，前2項(xiàng)技術(shù)著重?cái)?shù)據(jù)獲取，第3～6項(xiàng)技術(shù)用于數(shù)據(jù)分析，后面4項(xiàng)技術(shù)意在數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.4 智能用電技術(shù)

智能電網(wǎng)的終極目標(biāo)體現(xiàn)在用電上，所以引導(dǎo)用戶(hù)側(cè)優(yōu)化用電、柔性用電也是非常重要的。智能用電體現(xiàn)在滿足用戶(hù)多元化需求、支持新能源接入2個(gè)層面，是促進(jìn)可再生能源消納的重要接口。智能用電的關(guān)鍵技術(shù)包括用于智能量測(cè)的信息互動(dòng)技術(shù)、滿足分布式電源即插即用的智能微網(wǎng)技術(shù)、基于智能需求側(cè)管理的用能互動(dòng)技術(shù)3個(gè)方面。目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了智能用電技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)，但要大規(guī)模推廣，還有賴(lài)政策扶持和電改的不斷深入。

3 結(jié)束語(yǔ)

“智能電網(wǎng)”是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，隨著技術(shù)的發(fā)展、觀念的更新、政策的調(diào)整，將會(huì)被賦予不同的內(nèi)涵。就目前而言，智能電網(wǎng)有外延擴(kuò)大趨勢(shì)，通過(guò)與水、油、氣融合為智能能源網(wǎng)，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)也將在智能電網(wǎng)中得到應(yīng)用，伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，智能電網(wǎng)發(fā)展前景向好。

［1］張東霞，姚良忠，馬文媛.中外智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（31）：1-14.

［2］樊陳，倪益民，申洪，等.中歐智能變電站發(fā)展的對(duì)比分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（16）：1-7，15.

［3］王守相，葛磊蛟，王凱.智能配電系統(tǒng)的內(nèi)涵及其關(guān)鍵技術(shù)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（6）：1-6.