電力工程技術在智能電網建設中的應用分析

廖文江

摘 要：智能電網的興起在世界范圍內給電網建設領域帶來了革新性的變化，從發電、輸電、變電、配電、用電等環節給電網帶來了深刻的變化，對電能的生產、控制、調度和使用也產生了廣泛的影響，電力工程技術作為實現智能電網的必要方法，在我國智能電網的建設中獲得了廣泛的應用，文章結合工作實踐，從智能電網建設的各個環節淺談了電力工程技術的應用。

關鍵詞：電力工程技術；智能電網；建設；應用分析

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0076-02

近年來，隨著世界性的能源危機不斷加強，智能電網以其高效、清潔、安全、自愈等優點而成為電網發展新潮流。美國、歐洲等發達國家先后提出“Smart Grid”的概念，我國于2009年在特高壓輸電技術國際會議上，也提出了全面建設“堅強智能電網”的戰略規劃。

1 智能電網建設與電力工程技術

智能電網在我國的提出，有經濟方面原因，有現實方面考慮，也有遠景規劃的需要。我國能源分布不均，石油、天然氣等不可再生能源儲量不足，資源分布中心與負荷中心偏離，決定了我國發展智能電網的必要性。

我國的智能電網建設具有自身特色，基于我國基本國情，我國的智能電網發展以特高壓工程為骨干網架，建設“三華”同步電網，實施交直流互聯，各級電網協調發展，注重提升電網的大范圍資源優化和配置的能力。同時，注重電網的智能化、自動化、自愈化，加強對新能源的投入，增強節能減排，發展清潔電網。

如圖1所示，為我國建設堅強智能電網的四大體系：標準規范體系、智能應用體系、技術支撐體系和發展基礎體系，智能電網的建設涉及發電、輸電、變電、配電、用電、調度等六大環節，并融合了網絡通信、傳感器、電力電子等電力工程技術的各個方面，將帶動信息、能源、材料等多個行業發展。

如圖1所示，在智能應用體系、技術支撐體系和發展基礎體系中，都離不開電力工程技術的支撐。下文中，將從電能產生與分配的各個環節入手，淺析電力工程在智能電網建設中的應用。

2 電力工程在智能電網建設中的應用

2.1 智能電網的發電環節

與傳統電網相比，智能電網的一個顯著特征就是新能源的大規模開發與利用，為了解決我國可再生能源緊缺的問題，提升電網的清潔度和安全穩定性，促進能源的可再生利用，近年來我國大力發展清潔能源和微電網接入技術，進行風能、太陽能、潮汐能等分布式能源的大規模并網。

在此情況下，電力工程應用主要側重于對新能源并網技術的研究，新能源具有清潔、低碳、高效等特點，但同時發電也相對不穩定，具有季節性特征，這就要求新能源能夠安全、穩定、規模化接入，降低并網帶給電網的沖擊，減少清潔能源對電網的諧波注入和電能質量的影響，注重大型儲能設備和相關技術的應用。

2.2 智能電網的輸電環節

隨著我國建設特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的方針確定，國家電網公司提出建設“三華”（華東電網、華中電網、華北電網）同步電網的規劃，并加強三大交流電網之間的直流互聯。目前，我國電網向著高電壓、大容量、交直流互聯的方向發展，電網的網架結構日益復雜，交流大電網復雜的暫態特性給電網的運行帶來的失穩風險日益增大。

在智能電網的輸電環節，特高壓直流輸電工程技術將發揮巨大的作用。特高壓直流輸電（UHVDC）由于系統中間無落點，所以控制方式靈活，特別適合點對點、大功率和遠距離的電能輸送，特別適合交流電網之間的互聯。所以，在交、直流組成的特高壓輸電網，直流依托交流進行電力吸納，交流電網跟蹤用戶需求變化，二者相輔相成，保證系統的安全可靠運行。與此相關的電力工程技術主要集中于對電網的安全監控、運行方式控制、狀態檢修和壽命管理等。具體包括：柔性直流輸電技術、高壓換流技術、交直流濾波技術、可控高抗技術、串聯補償技術、狀態監測技術、智能巡檢技術、運行維護管理集約化技術等。

2.3 智能電網的變電環節

智能電網的變電環節，電力工程技術的應用更加廣泛，集中體現于：智能化變電站的建設，變電環節的智能化是對傳統變電站的一次巨大突破，是電網信息化、自動化、自愈化的具體體現。

智能化變電站中電力工程技術的應用包含了眾多環節。它通過對數據模型、通訊協議、物理網絡、信息采集等環節的統一，實現了革新性的變化，變電站內的設備具備了自我描述和診斷的能力，并具備實時數據上傳、共享、控制的功能，實現對系統電壓的控制、狀態檢測和全壽命管理。具體包括智能化開關的應用、光電式互感器的應用、SVC和有源濾波技術的應用、高速計算機網絡實現的變電站實時監控等。

2.4 智能電網的配電環節

作為直接接入用戶的環節，配電網尤其是中低壓配電網的智能化是智能電網發展的重要環節。根據智能電網的建設需求，配電網將承擔各類中小型新能源，包括風能、光伏、其它分布式能源的接入，要提升對用戶的供電可靠性，必須達到電網的自愈標準。

電力工程技術如配電自動化、智能儲能技術、電動汽車充電技術、智能網絡建設、高級量測技術等在配電環節獲得了廣泛應用，各類配電網信息采集系統、充電樁、智能儲能設備獲得了廣泛開發和應用，通過各類智能電器、智能樓宇、智能交通的技術創新和設備研發，推動智能城市和智能電網的建設。通過鈉硫電池、液流電池、超導儲能技術的研究，加快智能儲能技術的產業化進程。

2.5 智能電網的用電環節

智能電網發展將帶動智能小區的建設，在用電環節，用戶的要求是便宜、可靠、高質的電能，電力企業則要求信息化建設、精細化管理和智能化運營。隨著我國電力市場改革的不斷深入，電力企業融入市場化進程不斷推進，使得電能的供需雙方互動日益頻繁，用電市場的重要性日益顯著。

在此情況下，電力工程技術的應用主要集中于：開發智能量測儀表，建立準確高效的用戶用電信息采集系統和智能電表，實現電力市場的電費定價方式將實現從單一電價到可變電價的過渡，并可以根據電能的使用狀況進行分時、分段的階梯電價。興建智能小區，融合智能化家電、智能家居、分布式儲能設備的應用，進而達到提升能源利用效率、實現智能化用電的目的。

2.6 智能電網的其它環節

在智能電網的調度和通信環節，電力工程技術的應用主要體現在計算機信息技術、通訊技術、數據采集技術的應用。在智能電網的調度環節，要求實現電網的高度信息化實時采集，輔以大電網的安全穩定運行控制技術，以完善的決策控制體系來實現對交直流大電網的動態安全監測、預警和風險預控，實現對電網的靈活控制，提升電網的安全穩定運行水平。

要實現智能電網高度數據傳輸的功能，必須在系統各相關接點設置大量的實時數據采集、建立數據的傳輸系統和數據共享平臺，在IEC61850規約的統一框架下，輔之以其它專業配套網絡，建立開放、完整、統一的信息通信平臺，支撐智能電網信息體系的運行。

3 結 語

作為我國能源發展戰略布局的重要環節，電能關系到國家的能源產業安全和經濟社會進步，建設符合國情、自主創新、具有特色的堅強智能電網，已經成為我國實施可持續發展的戰略選擇，大力發展電力工程技術，對推動我國智能電網建設具有重要意義。

參考文獻：

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