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淺析智能電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

東北大學(xué)秦皇島分校張智廷

【摘要】智能電網(wǎng)是當(dāng)前國際電力行業(yè)重點關(guān)注的領(lǐng)域，它在一定程度上決定著未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，關(guān)系到整個能源的轉(zhuǎn)換以及輸送。本文主要講述了智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對今后的發(fā)展趨勢進行了相應(yīng)的研究。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

伴隨市場改革的深化，智能電網(wǎng)成為未來電網(wǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1　智能電網(wǎng)含義及其功能特點

智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)(我國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ))，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它能夠提高能源的利用效率，同時減少對環(huán)境的污染，提升供電安全與可靠性，減少電能損耗等。智能電網(wǎng)系統(tǒng)的智能性體現(xiàn)在量測、傳感技術(shù)帶來的可觀測性；對觀測狀態(tài)進行控制的可控制性；此外還有嵌入式的自主處理技術(shù)；還能實時分析數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)和自愈。智能電網(wǎng)技術(shù)具有交互、協(xié)調(diào)、優(yōu)質(zhì)、高效、自愈、安全、兼容以及集成的特點。

2　智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

美國發(fā)展智能電網(wǎng)重點在配電和用電側(cè)，推動可再生能源發(fā)展，注重商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。英法德等國家著重發(fā)展泛歐洲電網(wǎng)互聯(lián)，意大利著重發(fā)展智能電表及互動化的配電網(wǎng)，而丹麥則著重發(fā)展風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)。日本側(cè)重儲能系統(tǒng)、智能電表等設(shè)備系統(tǒng)運用、維護保養(yǎng)的技術(shù)研究。而中國的智能電網(wǎng)主要包括發(fā)電、線路、變電、配電、用戶、調(diào)度等環(huán)節(jié)，是將電力流、信息流、業(yè)務(wù)流融為一體的完整體系。

2.1智能調(diào)度

在智能電網(wǎng)的構(gòu)建和發(fā)展的過程中，構(gòu)建智能調(diào)度運行系統(tǒng)是十分關(guān)鍵的，該系統(tǒng)目前是從電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中延伸出來的，該系統(tǒng)以調(diào)度技術(shù)為核心，主要是為了共同提升中心控制系統(tǒng)對全部電網(wǎng)的有效控制能力，同時還能夠整合、分配電網(wǎng)資源；為實現(xiàn)高效、規(guī)范的管理、調(diào)度電網(wǎng)系統(tǒng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.2發(fā)電與蓄能

電能的產(chǎn)生依賴于對各種能源的利用與生產(chǎn)，在將各種能源轉(zhuǎn)換為電能的過程中，對外界環(huán)境造成的危害也是不可小覷的，但是也正是由于這個環(huán)節(jié)隱藏較大的節(jié)能空間，這也成為將多樣式的電能與智能電網(wǎng)連接到一起的一個重要原因。分布式能源包括發(fā)電以及儲能兩個部分，分布式的發(fā)電通常需要依賴潮汐能、風(fēng)能、太陽能等的發(fā)電技術(shù)；相應(yīng)的需要機械裝置、蓄電池以及超導(dǎo)材料等的儲能裝置。

2.3電力電子技術(shù)

伴隨電力系統(tǒng)的不斷深入發(fā)展，需要更高的技術(shù)來支撐電網(wǎng)的運行，而電子技術(shù)則能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展過程中的技術(shù)需求。電力電子是電力領(lǐng)域新型的電子技術(shù)，它主要通過運用電力電子原件對電能進行有效的控制以及轉(zhuǎn)換，進而實現(xiàn)電能的不斷優(yōu)化。

2.4特高壓輸電

通常1000千伏及以上交流或±800千伏直流輸電稱為特高壓輸電；它具有輸電距離遠(yuǎn)、占地少、容量大、損耗低等特點。我國目前已建成連接大型能源基地與主要負(fù)荷中心的“三橫三縱”特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離支流輸電工程，初步建成世界一流的堅強電網(wǎng)，據(jù)相關(guān)規(guī)劃，截至“十三五”末，中國的特高壓建設(shè)線路長度和變電(換流)容量分別達到8.9萬公里、7.8億千伏安(千瓦)。高強度、大規(guī)模電網(wǎng)建設(shè)將貫穿整個“十三五”。而到2020年，國家電網(wǎng)將完成“五縱五橫一環(huán)網(wǎng)”特高壓交流，以及27回特高壓直流的建設(shè)。

3　智能電網(wǎng)的技術(shù)關(guān)鍵

3.1智能計量體系以及需求側(cè)管理

電網(wǎng)智能化必須要精確得知各種用戶的用電規(guī)律，實施電價動態(tài)管理，引導(dǎo)用戶合理用電。讓用戶參與供需互動，實現(xiàn)大范圍地削峰填谷、減少系統(tǒng)備用容量，保證電力平滑輸出和系統(tǒng)的安全可靠運行，以平衡需求與供給之間的關(guān)系。智能計量系統(tǒng)是由智能電表和通訊系統(tǒng)組成的，能夠有效實現(xiàn)對分時電價、遠(yuǎn)程控制和用戶側(cè)的管理等準(zhǔn)確、迅速的系統(tǒng)響應(yīng)。同時，引導(dǎo)和鼓勵用戶開展分布式電源、新能源的開發(fā)利用，支持用戶余電上網(wǎng)，從用戶側(cè)解決能源供給問題

3.2智能線路

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，HVDC、特高壓、高溫超導(dǎo)以及FACTS等技術(shù)將會投入使用，從而能讓電路獲取較高的輸電電容，提升電能質(zhì)量。在遠(yuǎn)程監(jiān)控以及智能檢修方面，實時遠(yuǎn)程監(jiān)測電流、電壓、絕緣、桿塔應(yīng)力、污閃、功率等，并利用相關(guān)信息實施搶修，進行故障排除，自動融冰等簡單操作。

3.3開放、集成而標(biāo)準(zhǔn)的通訊系統(tǒng)

智能電網(wǎng)系統(tǒng)必須要實時監(jiān)測分析當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)，一方面要識別出故障的早期征兆而且要對此做出準(zhǔn)確的預(yù)測，對已經(jīng)產(chǎn)生的擾動及時作出相應(yīng)處置；另一方面還需要整合集成資產(chǎn)管理以及電網(wǎng)生產(chǎn)運行平臺，為電網(wǎng)的建設(shè)，運行管理以及規(guī)劃提供全面的信息服務(wù)，這也對標(biāo)準(zhǔn)、開放、集成的通訊系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)的安全性提出了更高的要求。

3.4智能調(diào)度及防護系統(tǒng)

實現(xiàn)調(diào)度智能化是對當(dāng)前調(diào)度控制中心的擴展。要對新能源、分布式能源、微網(wǎng)、儲能等并網(wǎng)運行控制技術(shù)和需求側(cè)響應(yīng)模型深入研究，并結(jié)合科技信息技術(shù)的進步，建立起先進、安全、可靠的智能調(diào)度體系，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平和運行效率；建立起一個基于緊急控制一體化以及廣域信息同步化的網(wǎng)絡(luò)保護，并且協(xié)同電力系統(tǒng)保護和控制、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、恢復(fù)控制系統(tǒng)等的綜合防御體系，通過在線決策、指揮，防治災(zāi)變，實現(xiàn)更好的預(yù)防大面積連鎖性的故障。

4　智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向

4.1快速仿真的決策技術(shù)

快速仿真系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)是包括自愈系統(tǒng)、風(fēng)險評估以及優(yōu)化后的高級軟件系統(tǒng)，它為智能電網(wǎng)提供預(yù)測能力以及數(shù)字支持，能為調(diào)度員在緊急狀況下提供決策支持，從而改善電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性以及運行的效率?；贏gent的仿真決策為未來電網(wǎng)發(fā)展指明方向。

4.2基于MAS的分布協(xié)調(diào)

多Agent系統(tǒng)是實現(xiàn)分布式、大規(guī)模以及適應(yīng)性強的復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)以及互操作，能最大限度保護用戶的資源。當(dāng)前MAS具有廣闊發(fā)展空間，將成為智能電網(wǎng)的研究重點。

4.3知識性綜合決策支持

未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)將面臨更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)并且復(fù)雜程度會呈現(xiàn)幾何級增長，屆時信息之間的關(guān)聯(lián)也會很密切，而如何從大量的信息中獲取、分享、管理、發(fā)布和利用知識資源，消除信息孤島以及知識孤島，進而實現(xiàn)寬領(lǐng)域、多層次的知識資源共享型的智能電網(wǎng)知識管理系統(tǒng)，這是我們面臨的一個巨大問題；我們只有通過電力流、知識流以及業(yè)務(wù)流、信息流之間的融合，實現(xiàn)基于知識的智能電網(wǎng)運行與控制，才能更好解決面臨的問題。

4.4分布式能源系統(tǒng)集成

分布式的能源主要包括：分布式發(fā)電；該項技術(shù)主要包含燃料電池技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、燃料電池技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、微型燃?xì)廨啓C技術(shù)等。由于分布式發(fā)電分布自主而且不確定，很難集中控制，因而MAS技術(shù)成為解決該問題的最佳途徑。分布式儲能；分布式儲能裝置主要包含超導(dǎo)儲能、蓄電池儲能以及飛輪儲能等裝置。以實現(xiàn)存儲富余電能與釋放電能供電的調(diào)控，將大量的、不可控的清潔能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可靠、可控能源，最大限度消納清潔能源；智能電網(wǎng)能實現(xiàn)風(fēng)險環(huán)境下的自愈，而且還能向用戶提供優(yōu)質(zhì)電力。

5　結(jié)束語

伴隨中國經(jīng)濟社會的轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展也應(yīng)該與時俱進，不斷提升；智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，有助于促進清潔能源的開發(fā)利用，減少溫室氣體排放，推動低碳經(jīng)濟發(fā)展；有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多種能源形式的互補，確保能源供應(yīng)的安全穩(wěn)定。在實踐中，必須不斷擴大智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域并且提高應(yīng)用層次及水平，進而提升電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。

參考文獻

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[2]王振.智能電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].科技資訊,2011,7(05): 117-119.

張智廷（1996—），男，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，現(xiàn)就讀于東北大學(xué)秦皇島分校。

作者簡介：