智能電網發展技術的探究

范永洪

（廣東電網佛山供電局,518000）

智能電網發展技術的探究

范永洪

（廣東電網佛山供電局,518000）

隨著經濟以及科學技術的發展，我國的電網也由傳統電網向智能化電網的方向轉變，客觀上對電網工作人員的專業技術提出了更高的要求，筆者系統地分析了智能電網的主要特點，并就其中關鍵的技術要點與功能做出了簡要的探究，以供同行參考，共同促進我國智能電網的發展進步。

智能電網；發展技術；研究

0 前言

智能電網是市場改革與時代發展的產物，隨著經濟的發展，能源與環境成為了客觀存在的矛盾體，因此催生了許多可再生能源的發電技術。智能電網，英文全稱Smart Grid，其基本的運行原理是通過計算機，以及現代測量技術等手段，放寬了電網接入的要求范疇，容許水力、核電等可再生能源接入電網之中，實現電力系統內能源轉換的靈活性與智能化，提高電力資源的傳導效率，在方便用戶的同時，也提供了供電企業的經濟效益，從而在激烈的市場競爭中占據主動的位置。

1 智能電網的特點

1.1 兼容特點

智能電網在完成基本的電力資源傳輸與負荷工作之外，還允許其他可再生能源的接入，并將其轉換成符合自身負荷量的能源，將燃料電池進行整合處理，兼容新型的發電技術。

1.2 優化特點

傳統電網的運行損耗率非常高，不僅是自身性能的損耗，更體現在電力資源傳輸過程的損耗。智能電網，對周期壽命、檢修運行、運行環境規劃等內容進行深入的優化，一則減少電網的運行維護資金的支出，減低成本；二則減少輸電過程中的電力損耗，達到可持續發展的目的。

1.3 互動特點

智能電網的互動性更多地體現在人性化方面，以用戶的實際用電情況，包括用電設備，以及用電的高峰期等情況，作為電網設計的重要依據之一，優化電力資源，以此提高用戶共同參與電網安全管理的熱情，從而在供電企業與用戶之間形成良好的互動性。

1.4 自愈特點

傳統的電網單純地依賴人工檢修維護，而智能電網則具備了較強的自愈能力。當故障發生時，智能電網可以通過自身電網系統自帶的自動控制裝置，預測故障的發生時間與程度，并由傳感器將相關的參數發送到控制終端上，較為輕微的故障，智能電網可自行痊愈，不需要人工維護，提高供電企業的工作效率。

2 智能電網發展技術的構成與主要性能

整體而言，目前我國智能電網的技術構成主要包括四大技術體系，一是高級資產管理體系，二是高級輸電運行體系，三是高級配電運行體系，四是高級計量體系。輸了上述的四大技術體系之外，智能電網同時還兼具著靈活性與集成性的網絡通信系統以及基本架構。

2.1 高級資產管理技術體系

高級資產管理體系 AAMI（Advanced Asset Management Infrastruscture），此體系將智能電網的資產干禮劃分為四大層次，分別是系統服務、業務邏輯、用戶層、應用服務。在管理方面，主要立足于設備資產管理，對于整個智能電網中的所有設備進行統籌兼顧，由項目規劃，到發電與輸電技術的制定，再由設備樣品與工具的管理，到設備缺陷的維護等方面進行科學的管理。高級資產管理體系的主要流程較為簡單，分別是配電與輸電兩大重要環節，各自對應著規劃、設計維護、利用四個方面的內容，如圖一所示。

圖一

2.2 高級輸電運行技術體系

高級輸電運行體系 ATOI （ Advanced Transportation Operation Infrastruscture），ATOI體系主要立足于管理阻塞方面的重點工作，在智能化電網當中，一旦出現輸電堵塞，造成的負面影響將會是巨大的。ATOI體系，包含了EMS高級報警可視化、輸電 SCADA技術、輸電 GIS技術以及WAMS技術等內容，各項主要技術之間的工作關系流程如圖二所示。

圖二

目前，我國常用的管理電網阻塞的辦法是調整電力分配方案，傳統的阻塞管理方法有兩種，第一種是分布式計算方法，即是首先制定中標計劃，依照智能電網的實際運行情況重新調整受力機組的節點，維護智能電網的安全性與穩定性。在此基礎上，衍生出了報價的傳輸阻塞管理模型、風險效用取代購電費用最小作為區域阻塞管理的目標函數、將阻塞成本的合理分攤與一種新型的金融輸電權相結合以進行阻塞管理、跨大區電力市場雙邊交易的阻塞管理數學模型和實用計算方法等等新型的計算方法與管理模式，然而無論怎樣進行變化，其最終的落腳點都是為了解決電網的阻塞問題，在所有衍生的新型方式當中，筆者認為、跨大區電力市場雙邊交易的阻塞管理數學模型和實用計算方法的可行性與準確度較高。然而，需要注意的是電網所收到的外界約束條件過多的時候，上述的計算方式與管理模式都有可能會失去原有的效果，而智能電網則是將所有的計算方法與管理模式整合起來，構建中心控制平臺，優化輸電運行的整個過程。在此體系當中，最重要的是SCADA技術，這個技術是在GPS的基礎上變換而來的，以新的電力系統替代傳統的EMS系統，提高SCADA的應用效率。

2.3 高級配電運行技術體系

高級配電運行體系 ADOI （ Advanced Distribution Operation Infrastruscture）的最主要作用是實現智能電網的自愈功能，其中部件的運行技術要點與運行程序如圖三所示

圖三

由圖可見，ADOI體系中最重要的技術與設備可分為七個部分，分別是高級保護與控制、配電快速仿真、分布式電源運行、微網運行、新興電力電子裝置、SCADA、GIS。與傳統的電網相比較，智能電網的優越性重要體現在嶄新的互聯網標準方面，使得各種的發電和儲能系統的順利接入智能電網成為現實，智能電網通過SCADA以及GIS兩種技術，建立起一個虛擬的電廠，協助調度電網中的供電配給，從而滿足特定范圍內的用戶的實際用電需求。

筆者在此僅就七大技術部分中的微網技術進行闡述，我們可以將微網技術理解成為一個“孤島”，在其上面分布著諸多的配電子系統，這些配電子系統都是相對獨立的，在智能電網的主網發生功能故障而失控的情況下，微網仍不受其影響，可自行持續地維護供電正常一段特定的時間。微網既可以獨立運行，也可以與智能電網的主網協助運行，技術要求較高，其中所采用的為電力電子開關、新型儲能裝置等新型技術與設備，能夠切實提高智能電網的供電效率，保證供電的可靠性。

2.4 高級計量技術體系

高級計量技術體系 AMI （ Advanced Metering Infrastruscture），簡而言之就是智能電表。與傳統的電能計量表不同，AMI體系下的智能電表可以通過特定的通信介質，將用戶的用電的具體信息，包括月用電量、日用電量、用電的高峰時段等情況進行收集，從而設定科學合理的供電方案，搭建智能電網的相關信息平臺，將收集而來的信息進行整合分析，還具有一定時間的保存功能。在高級計量技術體系之下，用戶的位置也發生了較大的變化，在傳統的電網當中，計量技術功能單一，且計量結果有欠精確，用戶只是出于被動地接受服務的位置之上，高級計量技術體系主張AMI與DMS技術相結合，這也是保證智能電網實現互動性的重要技術，AMI授權給用戶，從而實現高級計量技術體系的實際應用效果，防止發生用電故障。

3 智能電網的發展技術展望

當前，我國的智能化電網的應用技術尚處于較低的水平線上，在斷電自行恢復、自行調節分流的等方面尚不能獨立完成，鑒于此，筆者認為未來智能電網發展技術的主要方向是在電網智能化的基礎上，實現其靈活性。實現智能電網的靈活性關鍵在于兩個方面：（1）控制終端電網。控制終端的重點在于分布式電源的設置方面，其次是無功補償計算設備，以及用戶統一管理設備。當控制終端兼具智能化與靈活性的時候，電網的整體配電率就會有很大的提升，從而減少輸電過程中的電能損耗，提高電能的質量，以及供電穩定性。（2）智能電網的信息集成。一般情況下，智能電網的信息集成都是依靠電力線，以及電磁波，還有光纖實現信息的交換的，在此前提下，需要智能化電網能夠支持高比重的分布式電源，從而在更加廣闊的范圍之內進行信息的收集與分析，并且將經過分析的信息在供電企業與用戶兩者之間實現雙向的溝通。除此之外，智能化電網同時還應該自行建立特定的通信標準，主體與主體，系統與系統之間可以直接識別，不需要經過中轉識別，達成側響應，以及使用電力線進行相互通信的目的。

4 結語

綜上所述，目前我國的智能化電網發展已經取得了較大的進步，然而其發展方向與技術都應該得到進一步的規劃與明確，筆者認為，智能電網發展技術，主要應該立足于高級資產管理體系、高級輸電運行體系、高級配電運行體系、高級計量體系四大體系謀求發展進步，從供電的穩定性、安全性、用戶的實際需求、管理、通信等方面進行智能電網技術改革，實現電網拓撲和集成的通訊系統，從而提高供電企業的能源市場競爭實力，促進我國智能電網技術的進步，智能電網作為時代發展與市場進步的產物，其根本目的就是要滿足社會發展的能源需求。

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Research on the development of the technology of smart grid

Fan Yonghong
(Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation,518000)

With the development of economy and science and technology,China's power grid is also changing from traditional grid to a smart grid direction,objective of professional and technical staff of the grid put forward higher requirements,the author systematically analyses the main feature of the smart grid,and the key technology points and its functions to make a brief inquiry,for reference,and jointly promote the development and progress of smart grid in china.

smart grid technology;development;research