電力系統建設中對于智能電網問題的分析

郭彬彬 郭久長

（1.湖北工業大學 工程技術學院，湖北 武漢430068；2.鄧州市電業局，河南 鄧州 474150)

隨著現代社會的不斷進步，怎樣確保能源安全和環境可持續發展已經越來越受到人們的關注，智能電網概念就是在這樣的大環境中自然產生的。本文將針對智能電網中存在的幾個主要問題進行深入的探討和分析，希望可以為智能電網今后的發展提供一些可以借鑒的資料。

1 智能電網的目標

1.1 全局層面的目標

全局層面的目標就是徹底實現智能電網，使其對社會、經濟、生態的可持續發展以及能源安全方面都發揮積極的作用和影響。比如，關于歐洲聯盟智能電網的調查結果顯示，歐洲聯盟認識到了智能電網的重要作用，看重其應用的可靠性和靈活性，非常看好智能電網的發展前景，因此要通過對智能電網的全面應用達到“20目標”，即在2020年底實現可再生資源利用率提高20%，二氧化碳排氣量低于20%，由此可以看出，智能電網將是未來全球電力事業的核心發展任務。

1.2 地方一級的目標

地方一級的目標是指智能電網對電網自身的運行、控制和管理能夠達到適應社會需求的目標，其主要內容有以下幾點：

（1）確保供電安全性和可靠性，確保數據信息可操作性和真實性。

（2）確保集中供電利用率達到最高。

（3）使用可再生資源能源，采用分布式供電模式。

（4）開放市場，鼓勵良性競爭，支持各方參與，以滿足用戶需求為宗旨，同時允許新型服務的出現和推廣。

2 智能電網的主要特征

2.1 供給和需求的互動

供電部門和用戶之間就供給和需求進行雙向溝通，供電部門為用戶提供與電力市場有關的數據信息，并且用戶還可以連接到電力系統內部網絡的住宅智能電表，這種溝通方式有利于雙方實現需求互動，同時保證所有用戶的供電需求得到滿足。電力企業應當積極響應社會號召，實現現代網絡化管理，提高市場競爭力，優化內部管理體系，爭取在未來發展中取得更高的經濟效益，不應該一直按照傳統理念維持企業運行，導致電力企業自身發展緩慢。

2.2 促進節能減排的發展

為了實現社會與能源環境之間的協調發展，在社會市場經濟的推動下，利用潮汐能、風能、太陽能等可再生能源帶動插電式電動汽機等項目也快速實施起來，在這種環境的影響下，電力系統的不確定性明顯提高，因此，智能電網的研發和利用應當以節約能源、適應各種分布式發電網絡以及實現系統內部檢測和管理為目標，而不應該僅僅是為處理負載問題創建一種新的方式或者提供一種新的解決方案。

2.3 自愈

分布式發電網絡、儲能需求以及輔助系統，應當盡量適應資源提供的能量分布。在電力系統運行過程中，靈活的智能電網應當有著一定的自愈功能，當電網出現故障的時候，模擬系統的迅速開啟能夠及時有效的對故障進行隔離，避免停電或者縮小停電范圍，確保電力設備及時啟動自身的補救裝置，能夠有效的保證電力系統的穩定運行。

2.4 協調和自適應控制

在社會經濟體系的影響下，智能電網采用的協調和自適應控制方式，不管是在正常情況下的集中式發電優化和分布式發電優化進行中，還在在故障隔離和應急系統的創建和啟動過程中，都一定會涉及到集中控制系統協調分布式控制系統的自適應問題，而單獨使用其中任何一個控制系統都不可能獨立維持電網的穩定運行。

2.5 資產優化管理

智能電網能夠實現資源整合規劃、系統體系創建、系統運行和維護整個周期的資產優化管理機制。通過對供給和需求的協調，增加能源使用率，達到提高供電效率和降低資源成本的目的。要解決負荷量過低等問題，就必須要合理分配設備閑置率，提高資源利用率，減少企業運營資金，而不應該不只是關注設備管理問題。

3 智能電網的驅動背景

3.1 需求響應變化的影響

隨著節能減排戰略方針的有效實施，現代化的計量基礎設備和智能家電都爭相出現，需求響應也將要隨之發生變化。比如，某些智能家電終端設備電量使用情況可以根據分布網絡數據信息顯示進行動態記錄，也可以根據當地用戶的宏觀調控進行記錄，系統執行員將能夠通過實時監控或者價格信號來滿足管理需求，這就是電網經營策略變化的主要表現形式。

3.2 間歇性資源的滲透

不管是出于對能源安全和環境保護的考慮，還是出于對業績提升和提高管理水平的考慮，可再生能源的關注度都已經達到了一定的高度。比如，2008年8月，美國32個洲和哥倫比亞特區都確立了可再生能源配額制目標，同時，要強調的是這些地區耗電量約占美國耗電總量的一半。到2010年為止，加州能源供應的20%都是由可再生能源提供的，而到2020年，這一比例計劃將要達到33%。在可再生能源使用過程中，風能發電使用所占比例最高，而太陽能發電增長最快，隨著新技術的應用和開發，太陽能的應用前景將更為廣闊。這些可再生能源的使用量在未來將會穩步增長，維護電網的安全穩定運行，因此勢必會為電網事業帶來更嚴峻的考驗。

3.3 電動汽車的分銷網絡上的影響

考慮到運輸成本以及排放控制，外部插件式混合電動汽車將會在未來擁有很大的發展空間，還因為在分銷網絡中，很多循環設備沒有多余的備用容量，也沒有監控和自動化能力，所以在大量使用電動車輛的情況下，分銷網絡將起到至關重要的作用。

4 智能電網預期需要的技術支撐

4.1 集成的大型間歇式發電

就像文章上面所敘述的一樣，風能和太陽能等可再生能源的使用有著很好的發展和應用前景，但是對于間歇式發電而言，其對電網的挑戰必須要引起人們重視的，因此，今后對大型間歇式電網的安全性和操作性進行優化時，一定要設計和選取合適的網格。

4.2 優化電網的基礎設施

為了徹底實現智能電網，使用新的基礎設備，并且優化和完善目前正在使用的設備都是十分有必要的。其中主要包括：新資源管理方案和配電網規劃方案的制定，通過創新技術，優化網絡基礎設施，強化和改良高壓電線，確保供電質量的提高和電力設備機組的穩定運行。

4.3 信息和通信技術

實現智能電網對我國經濟發展的影響意義深遠。信息和通信系統的良好運行是維護市場參與者和電網安全性有力保障，是實現智能電網必不可少的環節，因此，信息和通信系統必須滿足以下幾點要求：信息和通信系統的數據模型和接口必須標準化，以保證市場參與者之間的公平性和一致性；數據資料管理和各種通信基礎設施要簡單、安全、可靠和靈活，以便可以及時監管、控制和調配分銷網絡和客戶需求信息的電壓電平。

4.4 網格優化技術的使用

為了使電網利用率達到最大化，其網絡優化技術應當包括：使用廣域監視、大范圍控制系統和實時補償技術。將三種技術有效的結合在一起，使其形成閉路循環模式，最大程度的使用可用傳輸容量，同時將干擾可能性降到最低。發展和強化可再生能源的使用，可以通過動態模擬設備和非線性機組來完成，研發流量控制系統和反故障自控系統，以提高系統和設備的安全防御能力，確保機組設備的穩定運行。

［1］王明俊．自愈電網與分布能源[J]．電網技術，2007，31(6)：1-7．

［2］崔毅敏，李福嶺．淺談智能電網和智能網絡[J]．電力信息化，2008，6(11)：32－34．