朱爾隆 潘建龍 王博翰 吳斌雙

(大連理工大學(xué),遼寧大連 116024)

淺談智能電網(wǎng)及未來發(fā)展趨勢

朱爾隆 潘建龍 王博翰 吳斌雙

(大連理工大學(xué),遼寧大連 116024)

智能電網(wǎng)技術(shù)不僅能夠保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,同時(shí)還能夠提升電力使用的效率。而關(guān)于智能電網(wǎng),目前沒有統(tǒng)一的定義,眾說紛紜,各個(gè)領(lǐng)域的專家從不同角度闡述了智能電網(wǎng)的內(nèi)涵,并且隨著研究和實(shí)踐的深入對其不斷細(xì)化。本文闡述了對構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)的幾點(diǎn)思考,重點(diǎn)分析智能電網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢。

智能電網(wǎng) 新技術(shù) 信息化 發(fā)展

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化的推進(jìn)，生活水平的改善，人們對電力資源的需求日益高漲。但是資源終歸有限，我國電力形勢也顯得日益嚴(yán)峻，人們對智能電網(wǎng)的關(guān)注程度越來越高。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化運(yùn)作，提高電力資源的利用效率就成了當(dāng)前我國電力行業(yè)的基本要求。隨著信息技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)的概念也呼之欲出。智能電網(wǎng)能夠有效提升工作效率，對節(jié)省電力資源，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化運(yùn)作具有重要意義。

1 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，它主要是通過利用傳感器，測量技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(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，因而也可以稱之為第二代電網(wǎng)。

由此可知，智能電網(wǎng)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)自愈和自適應(yīng)。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患，并且能夠在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)；(2)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定和可靠運(yùn)行；(3)使用雙向信息流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與用電的互動(dòng)，從而可以進(jìn)行發(fā)電與用電的綜合調(diào)度；(4)設(shè)備利用率得到提高；(5)間歇式可再生能源的接入。

2 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的差異

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個(gè)剛性系統(tǒng)，電源的接入與撤出、電功率的傳輸?shù)榷既狈椥?，調(diào)控性能差；垂直的多級控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無法構(gòu)建實(shí)時(shí)、可配置、可重組的系統(tǒng)；系統(tǒng)自愈、自恢復(fù)能力完全依賴于實(shí)體冗余；對客戶的服務(wù)簡單、信息單向；系統(tǒng)內(nèi)部存在多個(gè)信息孤島，缺乏信息共享。，所以傳統(tǒng)電網(wǎng)不能構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)的有機(jī)統(tǒng)一整體，所以整個(gè)電網(wǎng)的智能化程度較低。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)將進(jìn)一步拓展對電網(wǎng)全景信息的獲取能力，整合系統(tǒng)各種實(shí)時(shí)生產(chǎn)和運(yùn)營信息，通過加強(qiáng)對電網(wǎng)業(yè)務(wù)流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的分析、診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供更為全面、完整和精細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)圖，并給出相應(yīng)的輔助決策支持，以及控制實(shí)施方案和應(yīng)對預(yù)案，最大程度地實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)、準(zhǔn)確、及時(shí)、績優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行和管理。另外智能電網(wǎng)將進(jìn)一步優(yōu)化各級電網(wǎng)控制，構(gòu)建結(jié)構(gòu)扁平化、功能模塊化、系統(tǒng)組態(tài)化的柔性體系架構(gòu)，通過集中與分散相結(jié)合，靈活變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能重組系統(tǒng)架構(gòu)、最佳配置系統(tǒng)效能、優(yōu)化電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)構(gòu)成理念和體系。

同時(shí)在能源上，智能電網(wǎng)也在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，用戶側(cè)能源開始精細(xì)化管理，分布式能源(風(fēng)能，太陽能)更普遍的運(yùn)用。

3 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢

總的來說，智能電網(wǎng)還是處于研究階段，尚還不能投入到電網(wǎng)運(yùn)營中去。接下來就來詳細(xì)探討智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。針對智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢的研究，現(xiàn)在從智能電網(wǎng)的決策系統(tǒng)，系統(tǒng)集成，監(jiān)控方式三個(gè)角度來分析。

3.1 決策系統(tǒng)

未來對決策系統(tǒng)的要求必然是要高效可靠?？焖俜抡鏇Q策技術(shù)就是基于事件響應(yīng)研究出來的，在實(shí)際應(yīng)用中將明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析系統(tǒng)。快速仿真決策系統(tǒng)，它能夠通過為智能電網(wǎng)提供數(shù)學(xué)支持，從而使電網(wǎng)對各種故障及早預(yù)判，及早發(fā)現(xiàn)，及早處理。

對于智能電網(wǎng)的決策系統(tǒng)還要基于知識(shí)共享系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)，將大數(shù)據(jù)傳到云端供各地系統(tǒng)共同使用。在未來的智能電網(wǎng)中，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的信息將以幾何級的數(shù)量增長，信息之間的關(guān)聯(lián)度也將越來越緊密。要想實(shí)現(xiàn)及時(shí)高效的決策就必須要綜合這些信息。廣域，多層次的知識(shí)資源共享系統(tǒng)的建立就顯得非常重要?；谥R(shí)的智能電網(wǎng)決策系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的高效利用。

3.2 系統(tǒng)集成

智能電網(wǎng)在系統(tǒng)集成方面表現(xiàn)出分布式，分布式系統(tǒng)集成主要包括分布式發(fā)電，分布式儲(chǔ)能，需求響應(yīng)等三部分。在未來的分布式發(fā)電系統(tǒng)中既可以接入配電系統(tǒng)，也可以不接入，即發(fā)電機(jī)同時(shí)也可以自行運(yùn)行。這就對集成技術(shù)有了更高的要求，是日后研究的重要課題之一。其中的研究難點(diǎn)是對DG的接入，這需要引起我們高度重視。

需求響應(yīng)也是未來智能電網(wǎng)要發(fā)展的重要方向。用戶對電能有不同的需求，針對需求響應(yīng)，智能電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)在正常，緊急與恢復(fù)狀態(tài)下的協(xié)調(diào)運(yùn)行，這也進(jìn)一步提高了設(shè)備的利用效率。

3.3 監(jiān)控方式

從監(jiān)控方式的角度來進(jìn)行分析。當(dāng)前的監(jiān)視控制方式是各母線上相對獨(dú)立的控制，僅僅是針對部分環(huán)節(jié)上的變動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測然后合理控制。隨著電力形勢的日益復(fù)雜，過去技術(shù)的局限性也越來越明顯，新的監(jiān)控技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。在今后的發(fā)展過程中我們主要是要采用MAS形式的監(jiān)控系統(tǒng)。MAS監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的監(jiān)控方式相比更具有伸縮性，遺留系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)度也有所增強(qiáng)。當(dāng)前MAS系統(tǒng)在人工智能領(lǐng)域得到了深入研究 ，相信在今后的發(fā)展中MAS監(jiān)控方式將得到有效利用。

4 民營企業(yè)如何把握智能電網(wǎng)所帶來的機(jī)遇

智能電網(wǎng)雖然主題是“電網(wǎng)”，但實(shí)際上是一個(gè)非常綜合的領(lǐng)域，是通信、材料、控制、計(jì)算機(jī)等相關(guān)的前沿技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)的融合和統(tǒng)一。對于一次側(cè)和二次側(cè)的純電力設(shè)備，已經(jīng)被國內(nèi)外大型企業(yè)占領(lǐng)，而且技術(shù)含量和穩(wěn)定性要求都很高。而在電力通訊領(lǐng)域和信息化建設(shè)方面，這些企業(yè)的研究能力相對弱一些，給了新興企業(yè)突破口。同時(shí)通信和信息技術(shù)作為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)支撐部分，以后有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

可再生能源的開發(fā)，例如水電，風(fēng)電，太陽能，也是國家大力扶持的項(xiàng)目，但由于資金門檻高，要在此突破還是有難度。目前在分布式發(fā)電的研究上，主要問題是缺乏有限的接入方式和營運(yùn)模式，也是在技術(shù)上的一個(gè)突破口。而需求側(cè)管理，是在智能電網(wǎng)建成后，對用戶上的負(fù)荷調(diào)度進(jìn)行管理，更多地給用戶提供便利，從而獲取利益，這也將是一個(gè)很不錯(cuò)的研究方向。

5 結(jié)語

就智能電網(wǎng)本身的前景來看，目前至少是電力領(lǐng)域內(nèi)最熱門和前沿的問題，國家也在這方面投入了很多。考慮到電力畢竟是現(xiàn)代一切工業(yè)的基礎(chǔ)，所以在未來20年成為引領(lǐng)電力乃至整個(gè)工程界發(fā)展的母題，應(yīng)該說問題不大。

[1]謝開,劉永奇,朱治中等.面向未來的智能電網(wǎng)[J].中國電力,2008(6).

[2]陳樹勇,宋書芳,李蘭欣等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009(8).

[3]李斌,劉天琪,李興源.分布式電源接入對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響[J].電網(wǎng)技術(shù),2009(3).