智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

沈芳

(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410012)

智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

沈芳

(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410012)

在對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建的過(guò)程中,智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)是其基礎(chǔ)。本文對(duì)智能電網(wǎng)的概念進(jìn)行了介紹,同時(shí)也詳細(xì)的闡述了智能電網(wǎng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù),通過(guò)對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)情況進(jìn)行分析,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更好的進(jìn)行應(yīng)用的目的。

智能電網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 研究

1 智能電網(wǎng)的含義

智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)是物理電網(wǎng)，它是把先進(jìn)的通信技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)和物理電網(wǎng)高度的進(jìn)行集成從而形成新型的電網(wǎng)，這樣才可以滿足用戶對(duì)于電力的要求以及環(huán)保約束和優(yōu)化資源配置的要求，保證供應(yīng)電力過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，從而適應(yīng)電力市場(chǎng)化的發(fā)展。其主要特征有：一是可靠性，對(duì)電力供應(yīng)的安全性和可靠性進(jìn)行提高；二是經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)有效的對(duì)能源進(jìn)行管理來(lái)對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行提高；三是靈活性，對(duì)用戶的多樣化需求進(jìn)行滿足；四是易接入性，確保所有的用戶都可以接入電網(wǎng)。

2 智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀

2.1 在結(jié)構(gòu)體制方面

用電、配電、變電和輸電都是國(guó)家電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)范圍，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)劃和快速推進(jìn)等方面都明顯的存在著體制優(yōu)勢(shì)。

2.2 在運(yùn)行控制大電網(wǎng)方面

我國(guó)具備深厚的運(yùn)行技術(shù)的積累和統(tǒng)一調(diào)度的體制優(yōu)勢(shì)，調(diào)度技術(shù)裝備的水平在國(guó)際上是一流的，自主研發(fā)的繼電保護(hù)裝置和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、在線穩(wěn)定安全分析的技術(shù)以及廣域相量測(cè)量的技術(shù)等在世界上都是居于領(lǐng)先地位的。

2.3 在電網(wǎng)網(wǎng)架方面

當(dāng)下，我國(guó)的電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在不斷地加強(qiáng)和完善，也成功的建立了特高壓交流實(shí)驗(yàn)的示范工程并穩(wěn)定的運(yùn)行，全面的對(duì)特高壓輸變電的核心技術(shù)進(jìn)行掌握，全面的對(duì)后續(xù)的交直流特高壓的工程進(jìn)行推進(jìn)，為堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 在分散式儲(chǔ)能和大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)方面

深入的對(duì)并網(wǎng)控制和光伏發(fā)電監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展了研究，對(duì)風(fēng)電接入電網(wǎng)的仿真分析平臺(tái)進(jìn)行了建立，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入電力的技術(shù)規(guī)定等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了制定，也對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能等課題開(kāi)展了基礎(chǔ)性的研究。

3 智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 分布式電源

對(duì)智能電網(wǎng)中的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，會(huì)更容易地接入各種儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。在全部的電壓等級(jí)上，不同容量的各種儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)都可以進(jìn)行互聯(lián)。

3.2 可變頻變壓器——VFT

實(shí)際上，VFT是一個(gè)移相變壓器而且還是可連續(xù)調(diào)節(jié)的，它的核心部件是旋轉(zhuǎn)變壓裝置，其具有轉(zhuǎn)子繞組和三相定子，在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)和一個(gè)電網(wǎng)相連接，定子側(cè)和另一個(gè)電網(wǎng)相連接，VFT具有控制潮流和交換能力的能力，它是電網(wǎng)智能設(shè)備的一種。

3.3 微網(wǎng)

微網(wǎng)是一種配電子系統(tǒng)，它接有分布式的電源，它還是一個(gè)提前設(shè)計(jì)好的孤島，在主網(wǎng)脫離后也可以進(jìn)行正常的獨(dú)立運(yùn)行，維持給所有或者部分的重要用電設(shè)備供電。主電網(wǎng)和微電網(wǎng)可以靈活地?cái)嚅_(kāi)、連接，不僅可以和大電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)主電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)也可以單獨(dú)地運(yùn)行。

3.4 自愈電網(wǎng)

智能電網(wǎng)中最重要的特征就是自愈，自愈電網(wǎng)通過(guò)連續(xù)不斷地對(duì)自我進(jìn)行在線評(píng)估來(lái)對(duì)電網(wǎng)可能發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，找出正在發(fā)展的或者已經(jīng)存在的問(wèn)題，并立即進(jìn)行糾正和控制。它保證了電網(wǎng)的效率、可靠性、安全性以及電能質(zhì)量。

4 智能電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的情狀

4.1 發(fā)電環(huán)節(jié)

目前，為了使機(jī)網(wǎng)可以協(xié)調(diào)的發(fā)展，已經(jīng)深入的對(duì)電網(wǎng)接納能力、電網(wǎng)安全穩(wěn)定、發(fā)電出力預(yù)測(cè)以及控制大規(guī)模的可再生能源發(fā)電的運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。對(duì)并網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了制定，對(duì)風(fēng)電功率示范預(yù)測(cè)的系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究，對(duì)風(fēng)電接入電網(wǎng)的仿真分析平臺(tái)進(jìn)行了建立。當(dāng)下，我國(guó)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、數(shù)字化，在控制風(fēng)電等新能源發(fā)電的運(yùn)行的技術(shù)方面已經(jīng)取得了進(jìn)步。

4.2 輸電環(huán)節(jié)

對(duì)全套的特高壓交流設(shè)備進(jìn)行了研制，其代表了世界最高的水平，也已經(jīng)成功地投運(yùn)了特高壓試驗(yàn)的示范工程。對(duì)在線監(jiān)測(cè)、檢修輸電線路的狀態(tài)等重大技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)線路安全運(yùn)行的水平進(jìn)行了提升；積極的應(yīng)用大截面鋼管塔、導(dǎo)線等新材料、新工藝和新技術(shù)；部分的交流輸電技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先的水平，在500kV以及以下的電壓等級(jí)的輸電系統(tǒng)中，對(duì)靜止無(wú)功補(bǔ)償器、可控串補(bǔ)等進(jìn)行了示范應(yīng)用，也廣泛的對(duì)傳統(tǒng)直流技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用。

4.3 變電環(huán)節(jié)

在變電站自動(dòng)化的領(lǐng)域中，我國(guó)已經(jīng)處于國(guó)際的先進(jìn)水平，變電站自動(dòng)化的系統(tǒng)以及設(shè)備是具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，它們也都已經(jīng)完全達(dá)成了國(guó)產(chǎn)化。對(duì)于新建站來(lái)說(shuō)，它們都采取了變電站綜合的自動(dòng)化系統(tǒng)，許多的老站通過(guò)技改也實(shí)現(xiàn)了變電站的綜合自動(dòng)化。

4.4 配電環(huán)節(jié)

不僅要對(duì)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行加強(qiáng)，也要對(duì)城鄉(xiāng)電網(wǎng)統(tǒng)籌的進(jìn)行發(fā)展，這樣既可以對(duì)建設(shè)和改造城市和地、縣級(jí)的配電網(wǎng)的步伐進(jìn)行加快，也可以逐漸的對(duì)供電“瓶頸”進(jìn)行消除，不斷的對(duì)供電能力以及供電可靠性進(jìn)行提升。初步的對(duì)饋線自動(dòng)化技術(shù)和配電自動(dòng)化進(jìn)行了應(yīng)用，逐步的提高了配網(wǎng)的自動(dòng)化水平。

4.5 調(diào)度環(huán)節(jié)

我國(guó)的調(diào)度系統(tǒng)裝備的總體技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際的先進(jìn)水平，在在線穩(wěn)定分析、電網(wǎng)自動(dòng)電壓的控制、電力二次系統(tǒng)的安全防護(hù)以及廣域相量測(cè)量的系統(tǒng)等方面有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及深厚的積累。自主研發(fā)的廣域相量測(cè)量的系統(tǒng)以及能量管理系統(tǒng)以及得到了廣泛的應(yīng)用。

眼下，對(duì)于節(jié)能發(fā)電調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)、支持調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)以及數(shù)字化電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)等方面已經(jīng)取得了大量的研究成果，為建設(shè)和調(diào)度智能電網(wǎng)的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社,2008：232-233.

[2]STEVENS B,PUBLIC E,F0RGE S.et al.Chapter 3：0utlook for Global in Vestment in Electricity in Frastructures,Infrastructures to 2030,Telecom.Land Transport,Water and Electricity[R].0rganization for Economic Co-operation and Development,2006：56-57.