范永洪

（廣東電網(wǎng)佛山供電局,518000）

智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)的探究

范永洪

（廣東電網(wǎng)佛山供電局,518000）

隨著經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的電網(wǎng)也由傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能化電網(wǎng)的方向轉(zhuǎn)變，客觀上對電網(wǎng)工作人員的專業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，筆者系統(tǒng)地分析了智能電網(wǎng)的主要特點(diǎn)，并就其中關(guān)鍵的技術(shù)要點(diǎn)與功能做出了簡要的探究，以供同行參考，共同促進(jìn)我國智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)步。

智能電網(wǎng)；發(fā)展技術(shù)；研究

0 前言

智能電網(wǎng)是市場改革與時代發(fā)展的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源與環(huán)境成為了客觀存在的矛盾體，因此催生了許多可再生能源的發(fā)電技術(shù)。智能電網(wǎng)，英文全稱Smart Grid，其基本的運(yùn)行原理是通過計算機(jī)，以及現(xiàn)代測量技術(shù)等手段，放寬了電網(wǎng)接入的要求范疇，容許水力、核電等可再生能源接入電網(wǎng)之中，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)能源轉(zhuǎn)換的靈活性與智能化，提高電力資源的傳導(dǎo)效率，在方便用戶的同時，也提供了供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，從而在激烈的市場競爭中占據(jù)主動的位置。

1 智能電網(wǎng)的特點(diǎn)

1.1 兼容特點(diǎn)

智能電網(wǎng)在完成基本的電力資源傳輸與負(fù)荷工作之外，還允許其他可再生能源的接入，并將其轉(zhuǎn)換成符合自身負(fù)荷量的能源，將燃料電池進(jìn)行整合處理，兼容新型的發(fā)電技術(shù)。

1.2 優(yōu)化特點(diǎn)

傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行損耗率非常高，不僅是自身性能的損耗，更體現(xiàn)在電力資源傳輸過程的損耗。智能電網(wǎng)，對周期壽命、檢修運(yùn)行、運(yùn)行環(huán)境規(guī)劃等內(nèi)容進(jìn)行深入的優(yōu)化，一則減少電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)資金的支出，減低成本；二則減少輸電過程中的電力損耗，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

1.3 互動特點(diǎn)

智能電網(wǎng)的互動性更多地體現(xiàn)在人性化方面，以用戶的實(shí)際用電情況，包括用電設(shè)備，以及用電的高峰期等情況，作為電網(wǎng)設(shè)計的重要依據(jù)之一，優(yōu)化電力資源，以此提高用戶共同參與電網(wǎng)安全管理的熱情，從而在供電企業(yè)與用戶之間形成良好的互動性。

1.4 自愈特點(diǎn)

傳統(tǒng)的電網(wǎng)單純地依賴人工檢修維護(hù)，而智能電網(wǎng)則具備了較強(qiáng)的自愈能力。當(dāng)故障發(fā)生時，智能電網(wǎng)可以通過自身電網(wǎng)系統(tǒng)自帶的自動控制裝置，預(yù)測故障的發(fā)生時間與程度，并由傳感器將相關(guān)的參數(shù)發(fā)送到控制終端上，較為輕微的故障，智能電網(wǎng)可自行痊愈，不需要人工維護(hù)，提高供電企業(yè)的工作效率。

2 智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)的構(gòu)成與主要性能

整體而言，目前我國智能電網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成主要包括四大技術(shù)體系，一是高級資產(chǎn)管理體系，二是高級輸電運(yùn)行體系，三是高級配電運(yùn)行體系，四是高級計量體系。輸了上述的四大技術(shù)體系之外，智能電網(wǎng)同時還兼具著靈活性與集成性的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及基本架構(gòu)。

2.1 高級資產(chǎn)管理技術(shù)體系

高級資產(chǎn)管理體系 AAMI（Advanced Asset Management Infrastruscture），此體系將智能電網(wǎng)的資產(chǎn)干禮劃分為四大層次，分別是系統(tǒng)服務(wù)、業(yè)務(wù)邏輯、用戶層、應(yīng)用服務(wù)。在管理方面，主要立足于設(shè)備資產(chǎn)管理，對于整個智能電網(wǎng)中的所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧，由項目規(guī)劃，到發(fā)電與輸電技術(shù)的制定，再由設(shè)備樣品與工具的管理，到設(shè)備缺陷的維護(hù)等方面進(jìn)行科學(xué)的管理。高級資產(chǎn)管理體系的主要流程較為簡單，分別是配電與輸電兩大重要環(huán)節(jié)，各自對應(yīng)著規(guī)劃、設(shè)計維護(hù)、利用四個方面的內(nèi)容，如圖一所示。

圖一

2.2 高級輸電運(yùn)行技術(shù)體系

高級輸電運(yùn)行體系 ATOI （ Advanced Transportation Operation Infrastruscture），ATOI體系主要立足于管理阻塞方面的重點(diǎn)工作，在智能化電網(wǎng)當(dāng)中，一旦出現(xiàn)輸電堵塞，造成的負(fù)面影響將會是巨大的。ATOI體系，包含了EMS高級報警可視化、輸電 SCADA技術(shù)、輸電 GIS技術(shù)以及WAMS技術(shù)等內(nèi)容，各項主要技術(shù)之間的工作關(guān)系流程如圖二所示。

圖二

目前，我國常用的管理電網(wǎng)阻塞的辦法是調(diào)整電力分配方案，傳統(tǒng)的阻塞管理方法有兩種，第一種是分布式計算方法，即是首先制定中標(biāo)計劃，依照智能電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況重新調(diào)整受力機(jī)組的節(jié)點(diǎn)，維護(hù)智能電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，衍生出了報價的傳輸阻塞管理模型、風(fēng)險效用取代購電費(fèi)用最小作為區(qū)域阻塞管理的目標(biāo)函數(shù)、將阻塞成本的合理分?jǐn)偱c一種新型的金融輸電權(quán)相結(jié)合以進(jìn)行阻塞管理、跨大區(qū)電力市場雙邊交易的阻塞管理數(shù)學(xué)模型和實(shí)用計算方法等等新型的計算方法與管理模式，然而無論怎樣進(jìn)行變化，其最終的落腳點(diǎn)都是為了解決電網(wǎng)的阻塞問題，在所有衍生的新型方式當(dāng)中，筆者認(rèn)為、跨大區(qū)電力市場雙邊交易的阻塞管理數(shù)學(xué)模型和實(shí)用計算方法的可行性與準(zhǔn)確度較高。然而，需要注意的是電網(wǎng)所收到的外界約束條件過多的時候，上述的計算方式與管理模式都有可能會失去原有的效果，而智能電網(wǎng)則是將所有的計算方法與管理模式整合起來，構(gòu)建中心控制平臺，優(yōu)化輸電運(yùn)行的整個過程。在此體系當(dāng)中，最重要的是SCADA技術(shù)，這個技術(shù)是在GPS的基礎(chǔ)上變換而來的，以新的電力系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的EMS系統(tǒng)，提高SCADA的應(yīng)用效率。

2.3 高級配電運(yùn)行技術(shù)體系

高級配電運(yùn)行體系 ADOI （ Advanced Distribution Operation Infrastruscture）的最主要作用是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的自愈功能，其中部件的運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)與運(yùn)行程序如圖三所示

圖三

由圖可見，ADOI體系中最重要的技術(shù)與設(shè)備可分為七個部分，分別是高級保護(hù)與控制、配電快速仿真、分布式電源運(yùn)行、微網(wǎng)運(yùn)行、新興電力電子裝置、SCADA、GIS。與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比較，智能電網(wǎng)的優(yōu)越性重要體現(xiàn)在嶄新的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面，使得各種的發(fā)電和儲能系統(tǒng)的順利接入智能電網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)，智能電網(wǎng)通過SCADA以及GIS兩種技術(shù)，建立起一個虛擬的電廠，協(xié)助調(diào)度電網(wǎng)中的供電配給，從而滿足特定范圍內(nèi)的用戶的實(shí)際用電需求。

筆者在此僅就七大技術(shù)部分中的微網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行闡述，我們可以將微網(wǎng)技術(shù)理解成為一個“孤島”，在其上面分布著諸多的配電子系統(tǒng)，這些配電子系統(tǒng)都是相對獨(dú)立的，在智能電網(wǎng)的主網(wǎng)發(fā)生功能故障而失控的情況下，微網(wǎng)仍不受其影響，可自行持續(xù)地維護(hù)供電正常一段特定的時間。微網(wǎng)既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以與智能電網(wǎng)的主網(wǎng)協(xié)助運(yùn)行，技術(shù)要求較高，其中所采用的為電力電子開關(guān)、新型儲能裝置等新型技術(shù)與設(shè)備，能夠切實(shí)提高智能電網(wǎng)的供電效率，保證供電的可靠性。

2.4 高級計量技術(shù)體系

高級計量技術(shù)體系 AMI （ Advanced Metering Infrastruscture），簡而言之就是智能電表。與傳統(tǒng)的電能計量表不同，AMI體系下的智能電表可以通過特定的通信介質(zhì)，將用戶的用電的具體信息，包括月用電量、日用電量、用電的高峰時段等情況進(jìn)行收集，從而設(shè)定科學(xué)合理的供電方案，搭建智能電網(wǎng)的相關(guān)信息平臺，將收集而來的信息進(jìn)行整合分析，還具有一定時間的保存功能。在高級計量技術(shù)體系之下，用戶的位置也發(fā)生了較大的變化，在傳統(tǒng)的電網(wǎng)當(dāng)中，計量技術(shù)功能單一，且計量結(jié)果有欠精確，用戶只是出于被動地接受服務(wù)的位置之上，高級計量技術(shù)體系主張AMI與DMS技術(shù)相結(jié)合，這也是保證智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互動性的重要技術(shù)，AMI授權(quán)給用戶，從而實(shí)現(xiàn)高級計量技術(shù)體系的實(shí)際應(yīng)用效果，防止發(fā)生用電故障。

3 智能電網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)展望

當(dāng)前，我國的智能化電網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)尚處于較低的水平線上，在斷電自行恢復(fù)、自行調(diào)節(jié)分流的等方面尚不能獨(dú)立完成，鑒于此，筆者認(rèn)為未來智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)的主要方向是在電網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)其靈活性。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的靈活性關(guān)鍵在于兩個方面：（1）控制終端電網(wǎng)?？刂平K端的重點(diǎn)在于分布式電源的設(shè)置方面，其次是無功補(bǔ)償計算設(shè)備，以及用戶統(tǒng)一管理設(shè)備。當(dāng)控制終端兼具智能化與靈活性的時候，電網(wǎng)的整體配電率就會有很大的提升，從而減少輸電過程中的電能損耗，提高電能的質(zhì)量，以及供電穩(wěn)定性。（2）智能電網(wǎng)的信息集成。一般情況下，智能電網(wǎng)的信息集成都是依靠電力線，以及電磁波，還有光纖實(shí)現(xiàn)信息的交換的，在此前提下，需要智能化電網(wǎng)能夠支持高比重的分布式電源，從而在更加廣闊的范圍之內(nèi)進(jìn)行信息的收集與分析，并且將經(jīng)過分析的信息在供電企業(yè)與用戶兩者之間實(shí)現(xiàn)雙向的溝通。除此之外，智能化電網(wǎng)同時還應(yīng)該自行建立特定的通信標(biāo)準(zhǔn)，主體與主體，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可以直接識別，不需要經(jīng)過中轉(zhuǎn)識別，達(dá)成側(cè)響應(yīng)，以及使用電力線進(jìn)行相互通信的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，目前我國的智能化電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，然而其發(fā)展方向與技術(shù)都應(yīng)該得到進(jìn)一步的規(guī)劃與明確，筆者認(rèn)為，智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)，主要應(yīng)該立足于高級資產(chǎn)管理體系、高級輸電運(yùn)行體系、高級配電運(yùn)行體系、高級計量體系四大體系謀求發(fā)展進(jìn)步，從供電的穩(wěn)定性、安全性、用戶的實(shí)際需求、管理、通信等方面進(jìn)行智能電網(wǎng)技術(shù)改革，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)拓?fù)浜图傻耐ㄓ嵪到y(tǒng)，從而提高供電企業(yè)的能源市場競爭實(shí)力，促進(jìn)我國智能電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，智能電網(wǎng)作為時代發(fā)展與市場進(jìn)步的產(chǎn)物，其根本目的就是要滿足社會發(fā)展的能源需求。

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Research on the development of the technology of smart grid

Fan Yonghong
(Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation,518000)

With the development of economy and science and technology,China's power grid is also changing from traditional grid to a smart grid direction,objective of professional and technical staff of the grid put forward higher requirements,the author systematically analyses the main feature of the smart grid,and the key technology points and its functions to make a brief inquiry,for reference,and jointly promote the development and progress of smart grid in china.

smart grid technology;development;research