高崧耀

【摘要】：進入21世紀以來，人類不得不直面以下三個重要的課題：能源緊缺、氣候變化以及環(huán)境污染。就目前情況而言，全球的能源消耗80%以上仍然依賴著煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源，消耗化石能源必將產生大量的溫室氣體，進而加劇了氣候變化與環(huán)境污染的程度，這無疑會嚴重的阻礙人類社會的發(fā)展。研究并應用新型能源已然成為現如今的必要課題。然而，人們不可忽略的是，現階段清潔能源的相關技術并不完善，在電網系統(tǒng)運行的過程中，清潔能源不可避免的受到自身隨意性以及間歇性的影響，從而會導致電壓失衡以及短路等故障發(fā)生。由此看來，現階段最需要解決的問題就是應當如何實現智能電網與清潔能源的并網應用，并進一步減少故障的發(fā)生。

【關鍵詞】：智能電網技術；清潔能源；應用現狀；措施

1、導言

隨著經濟全球化的發(fā)展和我國經濟發(fā)展進程的深人，能源緊缺已成為當今值得深思的重要問題。為了應對當今社會能源日益短缺的窘境，可持續(xù)發(fā)展的理念已經成為世界各國的發(fā)展共識。能源產業(yè)特別是清潔能源產業(yè)成為世界各國爭相發(fā)展的重點產業(yè)之一。電力作為一種清潔綠色的可再生能源越發(fā)得到人們的關注。因此開展智能電網與清潔能源并網技術能夠提高能源的多樣化與可持續(xù)化。

2、智能電網概述

智能電網是以物理電網為基礎（我國的智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各電壓等級電網協(xié)調發(fā)展的堅強電網為基礎），將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。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。智能電網系統(tǒng)的智能性體現在量測、傳感技術帶來的可觀測性；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；還能實時分析數據，能夠實現自適應和自愈。智能電網技術具有交互、協(xié)調、優(yōu)質、高效、自愈、安全、兼容以及集成的特點。

3、清潔能源概述

簡單來說，在使用過程中，不會排放出有毒物質，對環(huán)境污染較小甚至沒有污染的能源可統(tǒng)稱為清潔能源。舉個例子來說，風能、太陽能以及沼氣就是最常見的清潔能源。與之相對的非清潔能源，就是指在使用的過程中，會給環(huán)境帶來較大的污染，甚至是有毒物質的能源，例如煤炭、石油等化石燃料。風能是一種最為常見的清潔的可再生能源，現如今，采取風力發(fā)電的方式是十分普遍的，其基本原理就是將風能通過一定的裝置轉化為機械能，再進一步將機械能轉化為電能。風力發(fā)電是一種較為安全可靠的發(fā)電方式，隨著科學技術的發(fā)展與進步，風力發(fā)電的成本正逐漸降低。作為最典型的清潔能源，太陽能正逐漸從補充能源向替代能源過渡，利用太陽能發(fā)電的方式成為光伏發(fā)電。光伏發(fā)電具備著其他發(fā)電方式不具備的特性，它不僅是可再生的環(huán)保清潔的，還是一種資源分布廣泛并且建造靈活的發(fā)電方式。太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢將逐漸轉化為太陽能光伏并網發(fā)電，太陽能發(fā)電的趨勢也正一步步的從無電地區(qū)向有電趨勢蔓延

4、智能電網的清潔能源并網控制方式

4.1電力電子技術的控制方法

光伏電池、風機和燃料電池等都要求利用電力電子變頻器進行變換，這樣才可以和智能電網的電網系統(tǒng)連接起來。由于變換器具有響應快速、慣性小、過流能力弱的特性，因此變換器的能量管理的控制理念和常規(guī)系統(tǒng)有比較大的差異。與此同時，逆變器由于需要適用于清潔能源并網，所以除了要求具備普通逆變器的功能以及基本的并聯運行之外，還應該根據清潔能源的相關要求擁有必備的控制功能，比如電壓與頻率比的（u/f）控制和有功無功（PQ）的掌控。由于下垂特性的電壓與頻率比的控制可以實現負荷功率變化的時候，不同種類的清潔電源間變化功率實現共享，并且在電力單元孤島運行時為智能電網提供頻率支持；有功無功的控制可以通過實際運行的情況來實現清潔電源有功和無功的定向性控制。以智能電網的電力電子技術的控制方法為基礎，卡特里娜提出針對可調度能源的有功無功潮流而設計的控制方法。

4.2基于多代理系統(tǒng)的控制方法

在現代智能電網中，多代理系統(tǒng)由控制代理、發(fā)電單元代理、用戶代理和數據庫代理組成。各代理之間通過TCP/IP協(xié)議交換數據，各代理在自身環(huán)境中互動，并由控制代理發(fā)送主網控制信息至相應的代理。一方面，用戶代理傳送負荷信息與需求指令至發(fā)電單元代理；另一方面，發(fā)電單元代理將電能生產信息傳送至用戶代理?？梢暬畔⑵脚_收集各代理發(fā)送的信息以便調度員進行下一步處理。該法兼顧發(fā)電單元所需電能質量和能量管理的要求，采用集中管理和分散獨立運行相結合的控制策略，運用多代理技術對各個清潔電源、負荷和開關狀態(tài)進行監(jiān)控，使智能電網的信息更容易獲取，系統(tǒng)穩(wěn)定性更容易分析，控制器更容易設計。

4.3智能電網的虛擬發(fā)電廠控制方法

清潔能源、分布式能源有其特點，為了適應這些特性，我們的研究需要結合電網頻率、電壓控制技術、聯絡線潮流、發(fā)電預測模型和方法等融為一體的控制技術。因此，解決清潔能源發(fā)電接入與控制的有效途徑之一就是虛擬發(fā)電廠技術。它將配電網中分散安裝的受控負荷、清潔電源和儲能系統(tǒng)融合成一個獨特的電廠，來參與電網的運行。在這個龐大的虛擬電廠中，每一個構成部分，都和能量管理系統(tǒng)相連接，此時控制中心就可以通過智能電網實現雙向信息傳送，利用增強型短信服務系統(tǒng)進行整體的調度來協(xié)調機端潮流、受端負荷和儲能系統(tǒng)的運作，達到降低損耗、降低溫室氣體排放、合理資源利用、控制電網峰值負荷以及提升供電可靠性的目的。此外，由于電廠具有高級監(jiān)測的功能，測量和計算不同節(jié)點動態(tài)電壓、故障數據、頻率波動、監(jiān)測系統(tǒng)的異步運行、同步發(fā)電機短時失磁異步運行、低頻振蕩的變化過程。

結論

總而言之，以智能電網技術的清潔能源并網技術為基礎，積極發(fā)展我國智能電網，可以幫助解決目前我國能源緊缺的問題，同時改善氣候，緩解部分環(huán)境污染的問題等。因此，智能電網的建設可以說是一項長期浩大的工程。在智能電網的支撐下，清潔能源入網即使會出現明顯的技術難題，但由于清潔能源是解決大氣污染等環(huán)境問題的最佳途徑，因此工業(yè)和學術領域應該表達出對清潔能源并網技術的足夠重視。

【參考文獻】：

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