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

張國(guó)龍

（聊城電力工程監(jiān)理有限公司 山東聊城 252000）

智能電網(wǎng)的建設(shè)并非易事，其涉及到較大的人力、資金、技術(shù)、設(shè)備等問(wèn)題，在建設(shè)過(guò)程中，一旦未能滿足其中的某項(xiàng)條件，就會(huì)導(dǎo)致智能電網(wǎng)建設(shè)工程進(jìn)度滯緩，成效不足等［1］。除此之外，也可能造成一定的安全事故，因而，為保障智能電網(wǎng)建設(shè)的安全性、高效性，必須合理引入相關(guān)電力工程技術(shù)。

1 智能電網(wǎng)

從當(dāng)前對(duì)智能電網(wǎng)的研究及部分地區(qū)對(duì)智能電網(wǎng)的實(shí)際建設(shè)情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，智能電網(wǎng)相對(duì)于傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)顯示出了其鮮明的特點(diǎn)。

1.1 智能化

我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)中合理融入了科技元素、設(shè)備元素、智能設(shè)備開發(fā)等，通過(guò)將供電網(wǎng)接入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)診斷與控制，自主、智能地調(diào)控節(jié)能、增效，并消除在電力運(yùn)輸過(guò)程中存在的隱患。

1.2 節(jié)能

在以往傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的供應(yīng)及運(yùn)輸往往包括有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，即“發(fā)電→變電→輸電→配電→用電”，從供電的各環(huán)節(jié)就可看出，以往的供電網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑較長(zhǎng)，且在電力傳輸過(guò)程中更伴有對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，有效融入了多項(xiàng)科技元素，如移動(dòng)式變電站、超導(dǎo)電力等，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電力網(wǎng)運(yùn)輸中的不足之處。

1.3 安全性與穩(wěn)定性

智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)于各項(xiàng)電力設(shè)備、材料等的質(zhì)量要求不斷提升，智能電網(wǎng)建設(shè)中也往往更傾向于搭建結(jié)構(gòu)更為苛刻、更為嚴(yán)謹(jǐn)、質(zhì)量更有保障的電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)，避免電力運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生各項(xiàng)安全事故［2］。

2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用與問(wèn)題研究

2.1 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)際作用分析

2.1.1 促進(jìn)資源整合與節(jié)能環(huán)保

從我國(guó)電力生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析來(lái)看，雖然我國(guó)已經(jīng)在大力發(fā)展水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核電等技術(shù)，但占據(jù)絕大比例的仍舊是火力發(fā)電，而火力發(fā)電極易造成環(huán)境污染與資源消耗，在此基礎(chǔ)上，若是因?yàn)檩旊姸l(fā)生能源的消耗問(wèn)題，將對(duì)我國(guó)貫徹綠色可持續(xù)發(fā)展理念造成嚴(yán)重的影響。而智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用則可提升能源的包容性，進(jìn)而有效降低能源損耗的控制成本。

2.1.2 牢固電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保障輸電的穩(wěn)定性與安全性

輸電作業(yè)存在著復(fù)雜性，其中涉及多項(xiàng)電力輸送技術(shù)、供電技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備，若未能重視對(duì)電力輸送速度的調(diào)節(jié)，未重視對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的調(diào)控與監(jiān)測(cè)工作，必然會(huì)導(dǎo)致輸電過(guò)程中發(fā)生各類意外事故，如造成線路中斷、發(fā)生爆炸等問(wèn)題。即便在極為重視電力安全輸送環(huán)境的當(dāng)下，我國(guó)各地區(qū)供電公司都會(huì)定期對(duì)供電線路進(jìn)行檢查、維護(hù)、更新等，但一些設(shè)備長(zhǎng)期在外界環(huán)境中運(yùn)行，由于檢查方法的實(shí)用性較低、檢查間隔時(shí)間較長(zhǎng)等，仍舊存在著較大的安全隱患，影響到了設(shè)備的正常使用。由此，在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)時(shí)就需要重視對(duì)輸電過(guò)程的分析工作，提升輸電設(shè)備的使用安全性，以此來(lái)保障輸電過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性，牢固電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

2.2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)際問(wèn)題

2.2.1 智能電網(wǎng)建設(shè)的總體水平較低

我國(guó)當(dāng)下極為重視智能電網(wǎng)的建設(shè)工作，但由于智能電網(wǎng)在我國(guó)電力輸送中的實(shí)際應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，相應(yīng)技術(shù)研究尚不成熟，以及其他種種原因所致，我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)還存在諸多問(wèn)題。智能電網(wǎng)建設(shè)與投入使用時(shí)，需要將采集的電流、電壓等信息融入電子信息網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、計(jì)量等信息，需要時(shí)直接從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)進(jìn)行搜索與應(yīng)用，如此一來(lái)，則可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除關(guān)鍵性問(wèn)題，避免未在第一時(shí)間解決問(wèn)題而發(fā)生更為嚴(yán)重的后果。但我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體技術(shù)水平相對(duì)較低，部分電力工作人員的工作理念未及時(shí)更新，仍舊停留于以往傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)階段。因而在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境的影響較大，承受力較低，伴隨著我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)總體要求的持續(xù)提高，缺失高素質(zhì)的電力人才、電力工程技術(shù)等，就極為容易對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)成效造成影響，使得電力工程技術(shù)與智能電網(wǎng)的自動(dòng)化水平、經(jīng)濟(jì)性明顯不足，難以滿足國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體要求。

2.2.2 總體建設(shè)技術(shù)水平較低

伴隨著我國(guó)各領(lǐng)域?qū)﹄娏π枨蟮某掷m(xù)增加，使得我國(guó)電力企業(yè)迎來(lái)了高速發(fā)展時(shí)期，然而在供電企業(yè)不斷發(fā)展的這一期間，暴露出越來(lái)越多的電力輸送問(wèn)題。為解決電力輸送問(wèn)題，保障用電安全，智能電網(wǎng)的建設(shè)就成為了我國(guó)當(dāng)下該領(lǐng)域的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容［3］。從智能電網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)來(lái)看，可很好地保障電力輸送的安全性，提升電力輸送的穩(wěn)定性；同時(shí)，智能電網(wǎng)的運(yùn)用還有著節(jié)能優(yōu)勢(shì)，降低電力輸送過(guò)程中的能耗，傳統(tǒng)電網(wǎng)的電力輸送環(huán)節(jié)較多，在電力輸送時(shí)就可能發(fā)生較大的能耗，這十分不利于我國(guó)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展，而智能電網(wǎng)則可有效實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電的轉(zhuǎn)化，降低能耗，符合我國(guó)現(xiàn)階段的綠色發(fā)展理念。但由于我國(guó)整體的電力技術(shù)水平相對(duì)較差，總體建設(shè)技術(shù)水平較低，降低了對(duì)電力資源的整體利用效率，不論是電力工程技術(shù)還是智能電網(wǎng)的建設(shè)技術(shù)都需要進(jìn)一步提升。

3 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 活用能源轉(zhuǎn)換技術(shù)與配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用對(duì)保障我國(guó)的電力安全生產(chǎn)及保障電力安全運(yùn)輸?shù)扔兄匾饔?。該技術(shù)的應(yīng)用中涉及有多項(xiàng)子系統(tǒng)支撐，要求電力工作人員必須對(duì)各項(xiàng)子系統(tǒng)技術(shù)有充分的了解，以此來(lái)減少電力生產(chǎn)中對(duì)資源的消耗量，降低電力傳輸中對(duì)能源的消耗等。能源轉(zhuǎn)換技術(shù)包括有分布式與可再生式技術(shù)兩種，其中，分布式技術(shù)運(yùn)用范圍更為廣泛，在各地區(qū)供電網(wǎng)建設(shè)及智能電網(wǎng)的建設(shè)中均被使用到。例如，常見(jiàn)的分布式技術(shù)就有著分布式儲(chǔ)能技術(shù)、超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)等，通過(guò)擴(kuò)大電力的儲(chǔ)存容量來(lái)為改善能源消耗問(wèn)題提供前提條件［4］。而分布式發(fā)電技術(shù)同樣為智能電網(wǎng)的發(fā)電、用電轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)條件，常見(jiàn)的發(fā)電方式包括有風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等，在滿足我國(guó)電力生產(chǎn)的同時(shí)，又保護(hù)了發(fā)電區(qū)域周圍的環(huán)境，保障了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡?？稍偕侥茉崔D(zhuǎn)換技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)可再生資源的循環(huán)利用，其更為重視發(fā)電、環(huán)境之間的效益平衡。

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在基于智能電網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例持續(xù)增多的基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步的發(fā)展，其綜合應(yīng)用了數(shù)字化技術(shù)、智能化科技作為輔助，結(jié)合智能電網(wǎng)，可為人們提供穩(wěn)定性的電力能源，滿足人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)電力的需求。配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要有效結(jié)合地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，結(jié)合信息交互總線來(lái)連接配電主站，實(shí)現(xiàn)電力的供應(yīng)，保障電力供應(yīng)的安全性。同時(shí)，重合器、斷路器等設(shè)備的應(yīng)用則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)電力傳輸?shù)恼{(diào)控，為智能電網(wǎng)的建設(shè)與實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 移動(dòng)式變電站在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

移動(dòng)式變電站配電系統(tǒng)相比于一般的配電系統(tǒng)而言更為經(jīng)濟(jì)、安全。將移動(dòng)式變電站靈活應(yīng)用于智能電網(wǎng)的建設(shè)中，可很好地保障供電的安全性、高效性。更為重要地是，不同于常規(guī)的固定變電站，移動(dòng)式變電站往往作為一種電網(wǎng)的補(bǔ)充電源，在各地區(qū)供電系統(tǒng)中都有著一定的應(yīng)用，這也體現(xiàn)出了此類變電站的靈活性，為各地區(qū)電力的靈活供應(yīng)，保障電力的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)各企業(yè)的安全生產(chǎn)等提供了便利。在我國(guó)移動(dòng)變電站的設(shè)計(jì)中，往往采用的是小容量、低電壓的變電站為主，尤其是甘肅省、山東省、貴州省等地區(qū)得到了大面積的應(yīng)用。從部分學(xué)者的調(diào)查來(lái)看，這些省份所建立的移動(dòng)式變電站多為110kV 變電站，往往是通過(guò)卡車進(jìn)行運(yùn)輸，并采用拖掛的方式來(lái)移動(dòng)到適用地區(qū)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)臨時(shí)電網(wǎng)的連接、臨時(shí)電力的供應(yīng)等，相比于常規(guī)變電站的電力供應(yīng)，更多體現(xiàn)了移動(dòng)式變電站的根本特點(diǎn)，移動(dòng)式變電站示意圖如圖2所示。

圖2 移動(dòng)式變電站示意圖

智能電網(wǎng)建設(shè)中，移動(dòng)式變電站往往被運(yùn)用于以下幾處。（1）故障代替：在常規(guī)變電設(shè)備、變電站及電力網(wǎng)等遭受了人為破壞、無(wú)故發(fā)生故障等問(wèn)題時(shí)，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)，或者因?yàn)榭紤]成本而需要重新建設(shè)時(shí)，為保障該段時(shí)間內(nèi)對(duì)該地區(qū)的正常電力供應(yīng)，就需要采用到移動(dòng)式變電站，其代替常規(guī)變電站發(fā)揮正常的供電作用。（2）工程施工：眾所周知，工程施工對(duì)于電力的需求是極大的，但部分工程由于地理位置的影響、無(wú)法在常規(guī)變電站中接入電線，獲得電力供應(yīng)，此時(shí)，為保障工程順利推進(jìn)，則需要采用移動(dòng)式變電站，滿足工程用電需求，且移動(dòng)變電站配以智能電網(wǎng)，可很好地實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)，并降低能耗，降低對(duì)周圍環(huán)境的影響［5］。（3）電力補(bǔ)充與電力調(diào)度：移動(dòng)式變電站的應(yīng)用可在以往傳統(tǒng)的變電站容量不足時(shí)起到電力補(bǔ)充的作用，對(duì)于緩解當(dāng)?shù)氐碾娏?yīng)緊張問(wèn)題起到了積極作用，除此之，在智能電網(wǎng)中引入移動(dòng)式變電站，可轉(zhuǎn)帶部分重載負(fù)荷，降低電量高峰、低谷對(duì)電力運(yùn)輸?shù)挠绊?，提升電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性［6］。

3.3 超導(dǎo)電力

作為電力工程技術(shù)新的發(fā)展方向之一，超導(dǎo)電力技術(shù)的研發(fā)并投入到實(shí)際應(yīng)用中后可緩解當(dāng)下我國(guó)電力資源不足的這一問(wèn)題，使電力生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革。超導(dǎo)電力將會(huì)作為21 世紀(jì)為電力工業(yè)中位移的高技術(shù)儲(chǔ)備方式，對(duì)于保障電力運(yùn)輸、擴(kuò)大電力容量?jī)?chǔ)存等均有著重要作用。在我國(guó)學(xué)者的研究中指出了超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用需要包含輸電電纜、限流器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等，且還包含了超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)及系列產(chǎn)品。研究指出，超導(dǎo)電力與超導(dǎo)技術(shù)合理應(yīng)用于智能電網(wǎng)的建設(shè)中，基本可保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如超導(dǎo)系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立、反應(yīng)快速的電源，將其引入到電力系統(tǒng)中，能顯著提高系統(tǒng)的有功備用率，保障系統(tǒng)在發(fā)生故障后的應(yīng)急能力。超導(dǎo)系統(tǒng)所提供的快速的有功及無(wú)功調(diào)節(jié)可增強(qiáng)整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的可控性，提升應(yīng)對(duì)大擾動(dòng)的能力。超導(dǎo)系統(tǒng)在智能電網(wǎng)建設(shè)中還可實(shí)現(xiàn)建立“集約型”電力系統(tǒng)，“集約型”電力系統(tǒng)的構(gòu)建核心在于提升電力運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性，使得電力可得到合理的應(yīng)用，并且提升電力傳輸?shù)男?。智能電網(wǎng)建設(shè)中，強(qiáng)調(diào)電力傳輸?shù)陌踩浴⒎€(wěn)定性，降低能耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力傳輸?shù)淖詣?dòng)化控制，而“集約型”電力系統(tǒng)的構(gòu)建采用的以超導(dǎo)電纜作為基礎(chǔ)材料，而超導(dǎo)電纜本身就具備著低損耗及結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，這對(duì)于提升電力傳輸效率有著助力作用。從安全性的角度進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)電纜的應(yīng)用可保障智能電網(wǎng)電力輸送中的安全性，且由于超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電機(jī)等容量有限，占地面積相對(duì)較少，其也擁有著極高的環(huán)境適應(yīng)能力，在大城市及特殊空間的供電中可發(fā)揮積極作用，如工程建設(shè)區(qū)域、隧道建設(shè)等。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)各界對(duì)電力需求量的持續(xù)增大，電力行業(yè)迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著較多的挑戰(zhàn)，供電過(guò)程中必須要保障供電效率與安全性，避免發(fā)生電力供應(yīng)不足、供電障礙等事故。智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)于保障電力供應(yīng)的安全性與穩(wěn)定性有著積極意義，而在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，更需要合理應(yīng)用電力工程技術(shù)，如能源轉(zhuǎn)換技術(shù)與配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)、移動(dòng)式變電站、超導(dǎo)電力技術(shù)等，提升傳輸效率與整體的安全性，降低傳輸過(guò)程中的能耗問(wèn)題。