潘君

【摘 ? ?要】智能電網(wǎng)涉及發(fā)電、輸電、配電、用電等各領域，有效融合通信技術、電力電子技術以及IT技術等多種技術形式，以滿足智能電網(wǎng)的感知、決策、控制的智能化功能，本文結合2013年國際智能電網(wǎng)論壇中各國的最新技術進展與智能電網(wǎng)工程的最新成果，闡述了智能集成化發(fā)電、電力系統(tǒng)設計與穩(wěn)定運行、智能電網(wǎng)輸電網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)配電自動化等領域的最新要求。

【關鍵詞】輸電 ?配電 ?智能電網(wǎng) ?自動化

1 背景

作為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點領域工作，智能電網(wǎng)工程建設可推動能源結構由高碳轉向低碳、能源利用由粗放轉向集約升級、能源配置由局部地區(qū)轉向全球范圍、能源服務由單向供給轉向智能互動，從而起到構建以安全發(fā)展、高效發(fā)展、清潔發(fā)展為目標現(xiàn)代能源保障體系。

智能電網(wǎng)工程是在傳統(tǒng)發(fā)輸配電力系統(tǒng)基礎上的轉型升級，也是新技術相融合的整體體現(xiàn)，其技術重點領域涉及智能集成發(fā)電、儲能、網(wǎng)絡穩(wěn)定性、智能電網(wǎng)通信、輸電、配電網(wǎng)、智能用戶端、智能城市等。

2 智能集成化發(fā)展趨勢

智能電網(wǎng)的發(fā)電側，需要進一步提高可再生能源及新能源的接入比例，從而進一步解決減小溫室氣體排放、全球變暖、能源枯竭等問題。因此，就需要從電源接入的兩個方面考慮，首選、就是大型風場（包括陸上及海上風電場）、光伏電站接入電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡;二是屋頂光伏、小風機等可再生能源分布式電源接入配電網(wǎng)需求。對此，需圍繞可再生能源的接入安全、穩(wěn)定性、可靠性、控制及調度等方面進行研究。

大容量可再生能源發(fā)電對電力系統(tǒng)的新要求：相比德國、丹麥、冰島等歐洲國家的可再生能源的占比，我國目前新能源還是火電為主，可再生能源占比較小。針對可再生能源發(fā)電的接入，電網(wǎng)需采取的電壓/頻率控制、有功/無功控制、短路電流、過載及保護、諧波控制等方面進行的改造升級要求一直是行業(yè)重點關注的領域，此外，由于可再生能源技術的缺陷，需要進一步提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力。

新能源發(fā)電系統(tǒng)的管理：涉及電網(wǎng)規(guī)模、需求端能源管理、計量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)保護以及網(wǎng)絡安全等方面技術，發(fā)電系統(tǒng)的管理需針對上述管理模式的變化，制定詳細的工作流程，來應對新技術的發(fā)展，此外，管理模式方面需要能源市場、電網(wǎng)公司、用戶以及相關利益共同參與。

靈活發(fā)電形式與智能電網(wǎng)的有機融合：開展靈活發(fā)電形式與智能電網(wǎng)的有機融合，需要滿足電力系統(tǒng)最大限度的接納可再生能源發(fā)電容量，此外，多種控制和調度模式在應對間隔發(fā)電以及負載變化方面也需要重點研究。

3 電力系統(tǒng)設計與穩(wěn)定運行

由于可再生能源不穩(wěn)定性，一定程度上導致分布式電源集成和配電網(wǎng)的可靠性運行問題，即需要通過電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計及運行控制的有效的解決，且其關鍵技術在于，一方面在于電力系統(tǒng)設計方面，直流、交流及混合輸配電技術的應用;另一方面輸配電網(wǎng)絡的標準化運行控制需求。

多種電源接入電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性保障：電力系統(tǒng)中大量可再生能源接入所導致電網(wǎng)運行不穩(wěn)定，特別是針對大型風電場接入網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性提出了更高的要求，大量靈活的負載和靈活的電源所給電網(wǎng)帶來的穩(wěn)定性運行沖擊等問題，需開展可用于電力系統(tǒng)的功率實時預測方法，用于解決上述問題。

交直流輸電技術在電力系統(tǒng)中的應用：關于交流輸電與直流輸電在電力系統(tǒng)中混合應用方面，以我國交直流項目為例，三縱三橫一環(huán)網(wǎng)工程的優(yōu)勢明顯，此外，針對以大規(guī)模電源接入電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，特高壓直流輸電方面在電力系統(tǒng)中的可做到最大容量的平滑接納。

4 智能電網(wǎng)輸電

智能輸電網(wǎng)絡作為智能電網(wǎng)的上游環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)在設計、運行、維護等環(huán)節(jié)積累了豐富的經(jīng)驗，但同時，也需要進一步在大規(guī)?？稍偕茉吹慕尤氲姆€(wěn)定性提高、輸配電效率的提升、損耗的降低、運行維護智能化程度提升等方面展開深入研究。

特高壓輸電技術突破：我國在大容量長距離的特高壓直流、特高壓交流輸電、柔性輸電技術、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術、以及各種高壓交直流輸電設備的智能化改造升級應用等方面均開展了大量技術研發(fā)與工程建設工作，為開展堅強智能電網(wǎng)工程奠定了堅實的基礎。

電力系統(tǒng)的控制和保護：針對智能電網(wǎng)的安全、可靠及可控等需求方面，需開展電力系統(tǒng)的控制和保護技術改造升級方面的研究，以及滿足發(fā)電端與負荷端之間長距離輸電、可再生能源接入電力系統(tǒng)、改變電力網(wǎng)絡拓撲結構、負載響應等情況下，電力系統(tǒng)控制和保護的要求。

5 智能電網(wǎng)配電自動化

配電自動化能夠實現(xiàn)能源合理分配、負載平衡控制、需求動態(tài)響應、保障電力安全等功能。

配電網(wǎng)技術：包括配電網(wǎng)管理、用戶需求分析、配電網(wǎng)分布式能源接入、輸電網(wǎng)管理等領域。此外，配電網(wǎng)還需要諸如現(xiàn)代信息技術、運行技術、及通信技術的有機融合，以及通過智能電表的數(shù)據(jù)分析、電網(wǎng)實時監(jiān)控來開展配電的運行及維修等工作。

大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)的應用：在智能電網(wǎng)領域應用大數(shù)據(jù)技術，即在智能電網(wǎng)的設備以及配電、通訊領域管理所有數(shù)據(jù)，并指出大數(shù)據(jù)是一種覆蓋全網(wǎng)絡的具有通訊功能的軟件系統(tǒng)，可以分析在配電自動化中所有需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

6 總結

智能發(fā)電：對于大多數(shù)國家來講，智能發(fā)電的技術挑戰(zhàn)均在于可再生能源的接入穩(wěn)定性要求，關鍵就是發(fā)電側的設計與布局以及負荷端的預測技術，就需要進一步改變發(fā)電市場機制，通過示范項目進一步改進智能發(fā)電中的傳統(tǒng)電力和可再生能源發(fā)電的協(xié)調發(fā)展。

電力系統(tǒng)的運行：以交直流混合輸電技術解決大容量遠距離輸電電力系統(tǒng)，在原有電力設備上增加智能電子控制功能，通過在線分析和信息共享的方式，提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

智能輸電系統(tǒng)：不論是歐洲的分布式接入為主的輸電網(wǎng)絡模式，還是中國的大容量遠距離的輸電網(wǎng)絡模式，其輸電系統(tǒng)的發(fā)展需考慮的方向即使平衡發(fā)電側的負荷端的用電平衡，提高控制和調度的靈敏度和冗余度。

智能配電系統(tǒng)：大數(shù)據(jù)的理念逐步滲透到配電自動化系統(tǒng)，通過有效的數(shù)據(jù)分析提高自動化水平，同時進一步加強分布式能源接入配電網(wǎng)工程建設工作。

參考文獻

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[3]魯宗相，周雙喜，&閔勇.（2009）.中國微電網(wǎng)的特點和發(fā)展方向.中國電力，42（7），21-25