唐子涵

（重慶市送變電工程有限公司，重慶 400039）

0 前言

隨著社會的發(fā)展，能源安全的重要性愈加凸顯，而電能作為重要的二次清潔能源，已成為生產(chǎn)生活所不可或缺的存在，電力系統(tǒng)的規(guī)模也更加龐大，電力工程技術(shù)也取得了跨越式發(fā)展。同時，電力系統(tǒng)自身也面臨著外部攻擊、自然災(zāi)害、設(shè)備故障等諸多威脅，存在著大面積停電的潛在可能，迫切需要建設(shè)更加堅強的電網(wǎng)。

1 智能電網(wǎng)技術(shù)

首先就智能電網(wǎng)進行介紹，智能電網(wǎng)的建設(shè)是在傳統(tǒng)電力網(wǎng)架基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，綜合應(yīng)用各類先進的傳感、測量、通信、控制以及計算機等技術(shù)，所建立起來的具有高效、安全、智能、堅強、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢的電網(wǎng)，其實現(xiàn)的功能包括故障自愈、智能監(jiān)控、攻擊防御、大規(guī)模新能源接入和雙向互動供電服務(wù)等[2]。同時在電力工程領(lǐng)域中，智能電網(wǎng)技術(shù)作為一項綜合性的技術(shù)，也高效集成了通信、傳感、控制和網(wǎng)絡(luò)等諸多先進技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的電網(wǎng)監(jiān)控及用戶信息溝通，不僅保障了電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行，還促進了電力資源優(yōu)化配置和供電服務(wù)的提升，在我國的供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中有重要應(yīng)用。

2 智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 自動控制水平顯著提高

隨著規(guī)模增長，電網(wǎng)運行維護、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制等工作量的顯著增加，而智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，大量先進電網(wǎng)設(shè)備已然投入，使其具備更高的自動化水平，顯著降低了系統(tǒng)運維的難度，而且也使得電網(wǎng)故障具備自愈的特點，降低了電網(wǎng)故障的危害性。

2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定

在長期運行的過程中，電網(wǎng)時常遭受自然災(zāi)害的破壞，再加上電力負荷的急速增長，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到了極大的考驗。一旦電網(wǎng)網(wǎng)架癱瘓，會帶來不可估量的損失，這也就迫切需求建設(shè)智能電網(wǎng)。而智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，特別是高壓供電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加完善和穩(wěn)定，還彌補了能源地域性分布的不足，即使在特殊條件下，也能夠達到穩(wěn)定供電的基本要求。

3 現(xiàn)代智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

3.1 柔性交流輸電技術(shù)

作為綜合性輸電技術(shù)，該技術(shù)綜合了電力電子、通信、控制等諸多技術(shù)，在智能電網(wǎng)建設(shè)中有重要應(yīng)用，使交流輸電的控制更加靈活。該技術(shù)的關(guān)鍵在于為輸電線路提供容性或者感性無功，進而獲得更高的輸電效率及質(zhì)量，還有效降低了輸電損耗。其主要應(yīng)用裝置有可控串聯(lián)補償裝置、靜止調(diào)相器、并聯(lián)補償裝置等，對于交流輸電特性有很大的改良作用。柔性交流輸電技術(shù)的優(yōu)勢在于改善了原有長距離輸電控制緩慢、不精確的局面，提高了輸電網(wǎng)絡(luò)的可靠性，而且還能夠靈活調(diào)節(jié)輸電線路的潮流，使得線路輸送能力得到顯著提高。此外，還能夠減輕電網(wǎng)系統(tǒng)故障的影響，對于電網(wǎng)安全及穩(wěn)定性極為有利。

3.2 直流高壓輸電技術(shù)

現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展不僅要趨向智能化，還要向著高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展，對于改善我國區(qū)域能源分布有較好效果。由于直流高壓輸電有著穩(wěn)定性高、不存在同步問題、線路造價低走廊窄、傳輸節(jié)能效果顯著等優(yōu)勢，而在高壓輸電系統(tǒng)中獲得較多應(yīng)用，并已建成多條直流高壓輸電線路。換流器是其關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)直流輸電和交流配電，為了降低換流器中諧波的危害，還要采用交流濾波器等設(shè)備。同時，在可控硅換流器的作用下，輸電線路的功率能夠進行快速靈活的調(diào)節(jié)，甚至實現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)，有利于電網(wǎng)事故狀態(tài)下的緊急支援。直流高壓輸電技術(shù)已取得很大發(fā)展，但還需繼續(xù)研發(fā)，以彌補當(dāng)前直流傳輸技術(shù)的不足。

3.3 智能電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

在智能電網(wǎng)的構(gòu)建中，智能監(jiān)控技術(shù)發(fā)揮了重要作用，收集電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的狀態(tài)信息，為電網(wǎng)集中調(diào)控奠定良好的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。首先，在發(fā)電環(huán)節(jié)，通過智能監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)C組狀態(tài)、電能參數(shù)指標、動穩(wěn)態(tài)特性等進行實時的監(jiān)控，進而對發(fā)電出力、頻率以及無功等進行高效的調(diào)節(jié)；其次，在輸電環(huán)節(jié)，借助于智能監(jiān)控技術(shù)，能夠掌握網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點的電能指標以及輸電線路、桿塔等設(shè)備的運行狀態(tài)，還能夠?qū)旊娫O(shè)備的穩(wěn)定性做出智能的評估，并且在智能監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下，輸電線路故障能夠得到更快速恢復(fù)或者說自愈，保證供電連續(xù)性[3]；再次在變電環(huán)節(jié)，能夠掌握重要變電設(shè)備的運行參數(shù)，還能夠?qū)⒆冸娬粳F(xiàn)場接入視頻監(jiān)控，對于無人駐守的變電站的安全防護很有幫助；最后在配電環(huán)節(jié)，當(dāng)前基于SCADA 系統(tǒng)的智能配電網(wǎng)建設(shè)更加完善，這也依賴于智能監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，對于配網(wǎng)開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)能夠?qū)崟r監(jiān)控，減少了人力運維的成本，也使得配網(wǎng)供電可靠性得到很大提升。

3.4 電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)

隨著電力用戶規(guī)模的擴大，再加上分布式電源的接入，使得電能質(zhì)量控制有很大的難度，其中最為典型的便是無功不平衡和諧波問題。為此，電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)迎來較大發(fā)展，充分吸取了自適應(yīng)無功補償技術(shù)的優(yōu)勢，并且有效結(jié)合了濾波器技術(shù)，使得電能質(zhì)量獲得較大改善。此外，電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)不僅為用戶提供了更加優(yōu)質(zhì)的電能，而且對于電力系統(tǒng)本身的運行安全及經(jīng)濟性也有幫助，也為電力供應(yīng)市場優(yōu)化提供了新的模式。評估體系的建設(shè)也是電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容，能夠幫助技術(shù)人員開展電供電可靠性和安全性的評價，對電能質(zhì)量的改善有很大幫助。

圖1 智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

3.5 能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

當(dāng)前，盡管主要的電能供應(yīng)來自煤電和水電，但為了緩解環(huán)境和能源的壓力，清潔能源的接入已成為趨勢。國家也同樣高度重視新能源的開發(fā)，而能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，對于清潔能源能否高效安全地接入電網(wǎng)很是關(guān)鍵，也是新型能源開發(fā)的重要內(nèi)容。如今，大規(guī)模的光伏、風(fēng)力電站，在建或者已建的已初具規(guī)模，國家電網(wǎng)政策是優(yōu)先吸納新能源電力，如何提高電能轉(zhuǎn)換效率便成為清潔能源開發(fā)的核心內(nèi)容。雖然我國光伏、風(fēng)電等規(guī)模已處于世界前列，但在能源轉(zhuǎn)換技術(shù)方面還有較大的發(fā)展空間。

4 智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果

4.1 有利于發(fā)電環(huán)節(jié)的改進

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電環(huán)節(jié)從根本上決定著電能供應(yīng)的可靠性，智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得電能轉(zhuǎn)換的效率顯著提升，顯著降低了發(fā)電環(huán)節(jié)的能源損耗，也拓展了電網(wǎng)電源的來源，使得大量清潔能源得以高效入網(wǎng)，極大緩解化石能源緊缺形勢。同時，智能監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)了發(fā)電設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控，對電力調(diào)度來說，可以實時掌握機組出力，也便于及時的進行調(diào)控，更好的維護電力系統(tǒng)中的發(fā)用電平衡，對于發(fā)電電能質(zhì)量也有較大改善。

4.2 智能配電網(wǎng)建設(shè)愈加成熟

隨著智能監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，對配網(wǎng)運行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、用戶用電信息的實時采集以及配電線路故障自愈等提供了技術(shù)支持，從客戶的角度極大提高了供電可靠性。配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)，也主要依賴于智能電網(wǎng)技術(shù)，承擔(dān)著配網(wǎng)的運行監(jiān)控、事故處理、日常運維等業(yè)務(wù)。在我國有著龐大的配電網(wǎng)絡(luò)，配網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、高效管理直接關(guān)系著用戶利益，為此，智能配電網(wǎng)建設(shè)迫在眉睫。盡管在城市范圍內(nèi)配網(wǎng)智能化發(fā)展已取得較好成效，但在許多落后地區(qū)配網(wǎng)供電可靠性依然堪憂，需要加大智能電網(wǎng)基建投入，還要不斷研發(fā)新型智能配網(wǎng)設(shè)備，推動智能配網(wǎng)更好發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，電能需求的增長的同時推動了電網(wǎng)的建設(shè)，同時智能電網(wǎng)技術(shù)也取得較大突破，尤其是高壓直流輸電、柔性交流輸電、智能電網(wǎng)監(jiān)控等技術(shù)的應(yīng)用，極大的促進了智能堅強電網(wǎng)的建設(shè)。在將來，智能電網(wǎng)技術(shù)仍有很大發(fā)展?jié)摿Γ@也是電力工程行業(yè)發(fā)展重要推動力，相關(guān)部門應(yīng)持續(xù)關(guān)注智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)，努力營造更加智能化的有序供電環(huán)境，促進我國電網(wǎng)向著更大、更強、更快的方向發(fā)展。