電力技術及電力系統規劃探究
——以智能電網為例

劉剛 王學申

黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150000

電力技術及電力系統規劃探究
——以智能電網為例

劉剛 王學申

黑龍江省電力有限公司，哈爾濱 150000

電網運行管理體制近年發生的重要變革和現代社會電網可靠性的高要求，迫切需要發展新的電網技術。本文以智能電網技術的介紹來闡述電網規劃在電力系統規劃中的作用。

智能電網；電力系統

一、電力技術的發展（智能電網的發展）

應對能源短缺的挑戰，技術進步帶來的機遇，現代社會對電力技術的需求和高技術與傳統電力技術交叉、融合的發展趨勢；電力高效、潔凈地生產、傳輸、儲存和使用的新技術極其有市場前景。

智能電網實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全，正是電力技術發展的成果，并且適應了市場發展的需要。

2005年，坎貝爾發明了一種技術，利用的是（Swarm)群體行為原理，讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。從此，揭開了智能電網時代的序幕。

1、智能電網的概念

智能電網是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術和自動控制技術與能源電力技術以及電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。

2、智能電網的特征

智能電網具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成和優化的特征。其具體表現如下：自愈，所謂的自愈能力顧名思義即現代化的電網可以針對自身的故障及問題做到及時的發現及反應，并進行快速的解決，減少停電的時間，降低經濟損失。互動，即現代化的電網中，各電力用戶可以明確看到電費的價格，并用可以選擇適用自身實際情況的供電方案及價格。安全，在電網的建設初期就將徹底安全性考慮進去；經濟，針對電網的資產做進一步的優化，只需少量新建的基礎設施，但是可以提供更多的能量，因此運行維護成本大大地降低，從而其運營效率得到了大幅度的提高。兼容，現代化電網允許即插即用的與包括電能儲存設備及可再生能源等任何電源相連接，具有很強的兼容性。此外，現代化的電網不存在電壓尖刺、電壓跌范以及擾動和中斷等質量問題，因此更加適應計算機、數據庫以及電子自動化生產的要求，且智能電網支持持續的全國性交易，地方性和局部可以先進行革新。

3、智能電網的智能化主要體現在：

（1）智能電網具有可觀測

采用先進的傳感量測技術，實現對電網的準確感知。

（2）智能電網具有可控制

可對觀測對象進行有效控制。

（3）實時分析和決策

智能電網實現了從數據、信息到智能化決策的提升。

（4）自適應和自愈

智能電網實現自動優化調整和故障自我恢復。

4、智能電網中應用到的先進技術

（1）高速雙向通信技術

高速雙向通信系統的建成，智能電網通過連續不斷地自我監測和校正，應用先進的信息技術，實現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，提高對電網的駕馭能力和優質服務的水平。

（2）智能固態表針

智能電網將取消所有的電磁表計及其讀取系統，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態表計。基于微處理器的智能表計將有更多的功能，除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據費率政策，編制時間表，自動控制用戶內部電力使用的策略。

（3）FACTS 裝置應用

智能電網將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備，來提高電網輸送容量和可靠性。配電系統中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網絡結構，如微電網。

二、智能電網規劃在電力系統規劃中的意義

1、電力系統中的電網規劃

我國有線電路由于規劃工作不細致、不到位，線路新建投運不到一年就出現超負荷情況；有的輸電線路建成后的長期負荷率低于10%；有的地方由于輸電線路滯后，電站建設無施工電源，工程進展速度慢，增加了建設成本和施工難度；有的地方產生了“四無水電站”項目，導致工程建設質量無法保證，同時也埋下了重大的安全隱患。

另外，電網與電源發展不協調的矛盾，電網輸電能力不強，西部、北部的電力難以輸送到負荷密集的中、東部地區，加劇了煤炭供應和交通運輸緊張局面，降低了能源配置效率。同時，互聯電輸電能力嚴重不足，大電網的優越性得不到發揮；區域電網之間水火互濟和跨流域補償能力明顯不足。

再次是現有電網難以滿足遠距離、大容量輸電的需要。

2、智能電網的優點

（1）智能電網能夠實現雙向互動的智能傳輸數據，實行動態的浮動電價制度；

（2）可以利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控和數據整合，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區域間進行及時調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統運行的優化管理；

（3）智能電網能夠將新型可替代能源接入電網，比如太陽能、風能、地熱能等，實現分布式能源管理；

（4）可以提高供電效率，減少能量損耗，改善供電質量，解決電網商業化運轉；

（5）智能電表可以作為互聯網路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、寬帶業務或傳播電視信號。

3、智能電網的應用對電力系統規劃的意義

智能電網優化調整其電網資產的管理和運行以實現用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產將被連續不斷地用到其極限，而是有效地管理需要什么資產以及何時需要，每個資產將和所有其他資產進行很好的整合，以最大限度地發揮其功能，同時降低成本。

可以說接納可再生能源的間歇性發電是智能電網最突出的優勢以及發展動力，智能電網的這種優勢真正實現了節能減排，發展低碳經濟，從而使電網的功能形態由單純的電能輸送提高至可持續發展、節能減排的高度，突出了電網的社會性。其互動的特點為用戶提供了更加經濟的電能，在未來的發展中，還可以逐步實現和電信、電視以及廣電等網絡的統一。此外，智能電網的自愈的功能對于電網供電的安全性是一次革命。電網企業一個重要的考核指標即是對安全的考核，電網的安全性提高，那么對于電網企業的發展也起到一個很大的促進作用，由此可見，智能電網的發展既是出于企業自身的發展所需，也是出于企業實踐社會責任所需。將智能電網對電力規劃的影響進行總結歸納，其就表現為以下三點：首先電網規劃要更加關注我國能源戰略計劃的發展，尤其是可再生能源；其次，電網的規劃要列加注重用戶側的特性；最后，電網規劃要更加注重電網的動態運行特點。

一個概念解放一個時代，把握一個概念煥發一個行業的潛能，而界定電網信息化的概念是確定一個國家電網現代化的基本前提。中國電網升級化路線應該定義為智能電網的變革，智能電網的發展是全球工業和信息業的一次新產業革命、技術革命和管理革命，應該以此為基礎制定中國高起點的電網現代化的戰略發展路線。

參考資料

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[2] 黃昌澤,劉明波.不確定性無功優化問題的雙層規劃解法[C].電力系統及其自動化專業第 21屆學術年會論文集 .2006

[3] 曾鳴.綜合資源規劃及其激勵理論與應用[M].北京:中國經濟出版社.2000

[4]鄭建超.電力新技術——通往可持續發展的橋梁[J].科學周刊.2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.028