劉偉

（大同供電分公司左云支公司，山西 左云 37100）

由于世界各國經(jīng)濟社會的發(fā)展對能源的依賴性，造成當今世界能源危機、資源緊張、環(huán)境日趨惡化，使人類的生存與發(fā)展面臨著前所未有的壓力與挑戰(zhàn)。如何在有限的資源中尋求一個新的支點，尋求一條環(huán)境、資源、經(jīng)濟、社會能夠協(xié)調(diào)發(fā)展的道路，讓人類在發(fā)展自我的過程中保持與自然的和諧，這是全人類共同的責任。面對這一課題，科學家們提出了智能電網(wǎng)的研究及建設，由此，積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為當今世界電力發(fā)展的新趨勢。

一、智能電網(wǎng)的內(nèi)涵

智能電網(wǎng)（smart power grids），是利用傳感器連接更多的資產(chǎn)和設備，實現(xiàn)對發(fā)電、配電、輸電、供電等關鍵設備運行狀況的實時監(jiān)控，并把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡系統(tǒng)進行收集、整合，最后通過對數(shù)據(jù)的分析挖掘，達到優(yōu)化管理整個電力系統(tǒng)運行、降低成本、提高效率、節(jié)能降損、實現(xiàn)環(huán)境清潔和友好的目的。智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能化電網(wǎng)。

中國式的智能電網(wǎng)，首先要滿足電力負荷的需求，在前期要保證輸電、變電的智能化建設，要保證供電安全可靠性，要滿足經(jīng)濟意義和節(jié)能，最后要保證電能質量和可再生能源的接入。

二、智能電網(wǎng)的特點

1、自愈。自愈性是指電網(wǎng)維持自身穩(wěn)定運行、評估薄弱環(huán)節(jié)和應對緊急狀態(tài)的能力，是實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠運行的主要功能。SG能夠實時檢測、分析電網(wǎng)運行狀態(tài)，并及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我恢復，最小化或避免用戶的供電中斷，避免大面積停電事故的發(fā)生。

2、安全。安全性是指電網(wǎng)抵御外部破壞的能力，SG能更好地對人為或自然發(fā)生的擾動做出辨識與反應，有效抵御自然災害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況對電力系統(tǒng)的攻擊傷害，保證人身、設備和電網(wǎng)的安全。

3、兼容。支持風電和太陽能發(fā)電等可再生能源的正確、合理的接入，適應分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行，做到"即插即用"，可以容納包含集中式發(fā)電在內(nèi)的多種不同類型電源甚至是儲能裝置，滿足用戶多樣化的電力需求。

4、交互。電網(wǎng)在運行中與用戶設備和行為進行交互，將其視為電力系統(tǒng)的完整組成部分之一，可以促使電力用戶發(fā)揮積極作用，實現(xiàn)電力運行和環(huán)境保護等多方面的收益，使需求側管理的功能更加完善，實現(xiàn)與用戶的交互和高效互動。

5、高效。高效運營和管理是指電網(wǎng)提高設備利用率、減少線損、降低運營成本的能力。SG能夠優(yōu)化資源配置，降低運行維護成本和投資，提高設備傳輸容量和利用率；在不同區(qū)域問進行及時調(diào)度，平衡電力供應缺口；支持電力市場競爭的要求，實行動態(tài)的浮動電價制度，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

6、集成。實現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺和模型，實現(xiàn)標準化、規(guī)范化和精細化管理。

三、智能電網(wǎng)的關鍵技術

1、參數(shù)量測技術

參數(shù)量測技術是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進的參數(shù)量測技術獲得數(shù)據(jù)并將其轉換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。

對于電力公司來說，參數(shù)量測技術給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質量、相位關系（WAMS）、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務所用。

2、開放、標準、集成的通信系統(tǒng)。

要形成集成的通信系統(tǒng)，一方面要通過各種載體實現(xiàn)更多信息和應用的連接和集成，使數(shù)據(jù)在發(fā)電、輸電、配電和用戶等不同主體及各類應用系統(tǒng)之間高速傳遞。通信技術的研究主要包括：通信方式的多樣化，合理使用互聯(lián)網(wǎng)、光纖、衛(wèi)星、無線、第三代移動通信技術(3rdgeneration，3G)、傳感器網(wǎng)絡等通信方式；精確的數(shù)據(jù)對時和同步能力；重視電磁兼容，降低對外部的輻射和電磁干擾；提高抵御外部通信干擾的能力。除此之外，還需要發(fā)展和實施被使用者、供應商和其他主體廣泛接受的通信標準。目前，只在配電站自動化等有限領域建立了通信標準，而需求側響應、電力線通信等的通信標準正在研究中，標準化工作還需要繼續(xù)加強。

3、高級讀表體系和需求側管理

高級讀表體系由安裝在用戶端的智能電表、位于電力公司內(nèi)的計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和連接它們的通信系統(tǒng)組成，近來，為了加強需求側管理，又將其延伸到用戶住宅內(nèi)的室內(nèi)網(wǎng)絡(HAN)。這些智能電表能根據(jù)需要設定計量間隔，并具有雙向通信功能，支持遠程設置、接通或斷開、雙向計量、定時或隨機計量讀取。同時，高級讀表體系為電力系統(tǒng)提供了系統(tǒng)范圍的可觀性，不但可以使用戶參與實時電力市場，而且能夠實現(xiàn)對諸如遠程監(jiān)測、分時電價和用戶側管理等的更快和準確的系統(tǒng)響應，構建智能化的用戶管理與服務體系，實現(xiàn)電力企業(yè)與用戶之問基本的雙向互動管理與服務功能以及營銷管理的現(xiàn)代化運行。

4、智能調(diào)度技術

智能調(diào)度是智能電網(wǎng)建設中的重要環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)調(diào)度技術支持系統(tǒng)則是智能調(diào)度研究與建設的核心，是全面提升調(diào)度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)和進行資源優(yōu)化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活高效調(diào)控能力和公平友好市場調(diào)配能力的技術基礎。

現(xiàn)有的調(diào)度自動化系統(tǒng)面臨著許多問題，包括非自動、信息的雜亂、控制過程不安全、集中式控制方法缺乏、事故決策困難等。為適應大電網(wǎng)、特高壓以及智能電網(wǎng)的建設運行管理要求，實現(xiàn)調(diào)度業(yè)務的科學決策、電網(wǎng)運行的高效管理、電網(wǎng)異常及事故的快速響應，必須對智能調(diào)度加以分析研究。

5、高級電力電子技術

電力電子設備可以實現(xiàn)電能質量的改善與控制，為用戶提供電能質量滿足其特定需求的電力，同時它們也是能量轉換系統(tǒng)的關鍵部分，所以電力電子技術在發(fā)電、輸電、配電和用電的全過程中均發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)應用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓撲和DSP全數(shù)字控制技術，包括可控硅并聯(lián)電抗器、多功能固態(tài)開關、智能電子裝置、靜止同步補償器、有源濾波器(APF)、動態(tài)電壓恢復器(DVR)、故障電流限制器(FCL)以及高樂直流輸電(HVDC)所用裝置和配網(wǎng)用的柔性輸電系統(tǒng)裝置(如SVC和D-Statcom)等。

6、分布式能源接入技術

分布式電源（DER）的種類很多，包括小水電、風力發(fā)電、光伏電源、燃料電池和儲能裝置（如飛輪、超級電容器、超導磁能存儲、液流電池和鈉硫蓄電池等）。一般來說，其容量從1kW到10MW。配電網(wǎng)中的DER由于靠近負荷中心，降低了對電網(wǎng)擴展的需要，并提高了供電可靠性，因此得到廣泛采用。

結束語

智能電網(wǎng)實質上是以先進的計算機、電子設備和高級元器件等為基礎，引入通信、自動控制和其他信息技術，從而實現(xiàn)對整個電力網(wǎng)絡的升級改造，將能源資源的生產(chǎn)、儲存、運輸、轉換、發(fā)電、輸電、配電、供電以及各種用電、用能設備信息化、聯(lián)網(wǎng)化和智能化整合，解決各種能源資源之間的優(yōu)化平衡、各種電源轉換之間的優(yōu)化平衡、各種能源需求之間的優(yōu)化平衡，從而提高能源資源的利用效率、能源設備的使用效能、能源投資的經(jīng)濟效益以及節(jié)能減排的實際效果，最終達到電力網(wǎng)絡運行更加安全可靠、經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能減排這一根本目標。

【1】韓曉平.《電力需求側管理》.2009年第2期.

【2】鄧慧瓊,李爭,孫麗華,候桂祥.《科技創(chuàng)新導報》.2009年第34期.