構(gòu)建智能電網(wǎng)技術(shù)思考

楊 平,姚勤豐

（寧波供電公司變電運(yùn)維室,浙江 寧波315000）

1 智能電網(wǎng)體系研究的背景

我國的智能電網(wǎng)技術(shù)是電力能源、自動控制、決策分析、通信、測量傳感等多種技術(shù)的融合體。通過高度的集成，在電網(wǎng)設(shè)施上加以應(yīng)用，就形成了新型電網(wǎng)體系。該體系的優(yōu)點(diǎn)是：集成、優(yōu)化、兼容、經(jīng)濟(jì)、自愈等。新型電網(wǎng)系統(tǒng)主要涉及到發(fā)電、輸電、變電、配電、用電以及電力系統(tǒng)調(diào)度等諸多環(huán)節(jié)。明顯具有的特征是：自動化、互動化、數(shù)字化與信息化。因此說智能電網(wǎng)的構(gòu)建與使用時我國里程碑式的技術(shù)革新。構(gòu)建新型的智能電網(wǎng)系統(tǒng)離不開能源體系的支撐于專門技術(shù)體系的保證。構(gòu)建和運(yùn)行智能電網(wǎng)必須將新電網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)和現(xiàn)代化技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)的融合。

2 智能電網(wǎng)的驅(qū)動力

智能電網(wǎng)是當(dāng)前各國發(fā)展的方向，但在驅(qū)動力上存在著差異。智能電網(wǎng)驅(qū)動力的重要因素如下：

（1）必須符合政府的環(huán)保要求。智能電網(wǎng)建設(shè)必須符合國家低碳環(huán)保的要求，也符合可持續(xù)發(fā)展的需要。

（2）適應(yīng)農(nóng)村電網(wǎng)改造的需要。“低電壓”是農(nóng)村經(jīng)常遇到的問題，以盡快建設(shè)農(nóng)村電網(wǎng)基礎(chǔ)，不斷提升智能化是當(dāng)前農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展的必然要求。

（3）不斷改善用戶體驗。用戶體驗游電費(fèi)價格、停電率、階梯電價等方面。電力公司需要根據(jù)不同的需求進(jìn)行調(diào)整，用戶體驗的改善也是智能電網(wǎng)的工作目標(biāo)。

（4）電網(wǎng)自我控制能力的提升。當(dāng)前，我國電網(wǎng)制動裝置還未具有評估事態(tài)發(fā)展的能力。因此，我們必須不斷加強(qiáng)評估動態(tài)安全來做好預(yù)防性控制。智能電網(wǎng)正是面臨系統(tǒng)故障時，能夠?qū)⒃搮^(qū)域予以隔離，有很強(qiáng)的應(yīng)用價值。

（5）能夠切實(shí)提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。除去運(yùn)行優(yōu)化與資產(chǎn)管理以及降低使用率成本以外，智能電網(wǎng)還通過使用儲能、高溫超導(dǎo)、電子等新技術(shù)對電網(wǎng)進(jìn)行了改革。以高溫超導(dǎo)技術(shù)為例，該技術(shù)的應(yīng)用僅通過狹窄通道即可實(shí)現(xiàn)電力的大量傳輸，且電壓網(wǎng)損接近零。

3 智能電網(wǎng)技術(shù)體系主要內(nèi)容

3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

我國多年來一直采用較為傳統(tǒng)的放射電網(wǎng)，這樣的電網(wǎng)如果發(fā)生線路方面的故障，很難以最快的速度恢復(fù)正常供電。由于智能電網(wǎng)中的靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是構(gòu)建智能電網(wǎng)最為基礎(chǔ)的物理結(jié)構(gòu)。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)方面的故障，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以迅速的將其控制于最小范圍內(nèi)，給快速恢復(fù)供電提供了必要的條件。因此，配電體系的側(cè)面發(fā)展循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置環(huán)形總線與微電網(wǎng)。這樣才能控制雙向流向，并保證電路間的交換功率。

3.2 智能電網(wǎng)中的測量及傳感技術(shù)

該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、分時段的用戶管理。例如：可以對分布式設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，還能及時監(jiān)控到智能儀表、傳感器、測量裝置。通過傳感器與測量系統(tǒng)的有效結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)智能控制的目標(biāo)。智能電網(wǎng)研究中，我們最為急需的就是精度高、能耗低的傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)。

3.3 智能電網(wǎng)中的專業(yè)芯片技術(shù)

該技術(shù)是智能電網(wǎng)的核心技術(shù)部位。電網(wǎng)中的芯片升級后可以實(shí)現(xiàn)眾多功能。智能芯片所包括的主要種類有：通信體系芯片、控制芯片、時間芯片、計量芯片和驅(qū)動芯片等等。

3.4 智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)

智能電網(wǎng)正常構(gòu)建與運(yùn)行離不開通信技術(shù)。雙向、高速集成、實(shí)時的通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)正常運(yùn)行的基本保障。通信技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳輸、實(shí)現(xiàn)互動，還能應(yīng)用量測技術(shù)進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時的檢測和校正電網(wǎng)中的各項參數(shù)。進(jìn)而使用相應(yīng)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的自愈目的，并接受更加完整的信息。

3.5 信息安全與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

由于智能化電網(wǎng)是科技化與信息化相結(jié)合的系統(tǒng)，其安全內(nèi)涵較傳統(tǒng)電網(wǎng)要高很多。這就對智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)與信息安全加倍防范。當(dāng)前較為常見的安全技術(shù)有：新密碼技術(shù)、實(shí)時鏡像備用、信息信任體系、病毒防護(hù)技術(shù)、惡意入侵防御技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲安全、實(shí)時主動防護(hù)等等。

3.6 智能電網(wǎng)中的智能化設(shè)備技術(shù)

為提升電力系統(tǒng)的工作性能，我們必須在智能電網(wǎng)中使用最新電子設(shè)備。新技術(shù)與設(shè)備的使用能提高功率密度、成產(chǎn)效率、供電可靠性以及輸配電系統(tǒng)性能。此外，我們要在負(fù)荷特性與電網(wǎng)間尋找出平衡點(diǎn)來提高電能質(zhì)量。

（1）電力電子技術(shù)。該技術(shù)主要通過電力電子器件對電能進(jìn)行控制與變換。當(dāng)前，半導(dǎo)體功率元器件逐漸向大容量、高壓化方向發(fā)展，很多電力電子產(chǎn)業(yè)都以高壓變頻作為主要的傳動技術(shù)。同步開端技術(shù)的智能開關(guān)。新型超高壓的高壓直流輸電技術(shù)，交流柔性輸電技術(shù)。用戶用電技術(shù)有動態(tài)電壓恢復(fù)器、靜止無功發(fā)生器。

（2）分布式的能源接入技術(shù)。自我調(diào)節(jié)能力和智能判斷基礎(chǔ)上的分布式管理與多能源統(tǒng)一入網(wǎng)，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的核心部位。這個系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集和監(jiān)控電網(wǎng)與用戶用電信息，以輸配電方式為終端輸送電能時也是最安全和最經(jīng)濟(jì)的。分布式電源（DER）的種類主要有：光伏電源、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、小水電、儲能裝置能等。通過智能自動化系統(tǒng)，可以將多種分布式電源猶記得并入電網(wǎng)之中，并保證運(yùn)行有很強(qiáng)的協(xié)調(diào)性。在提高系統(tǒng)工作效率與可靠性的基礎(chǔ)上，節(jié)省了大量的輸電網(wǎng)方面的投資。有力的支持了峰荷電力與電網(wǎng)緊急功率，進(jìn)而帶來更大的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

3.7 發(fā)電機(jī)功率與預(yù)測短期負(fù)荷技術(shù)

超強(qiáng)的預(yù)測力是構(gòu)建智能電網(wǎng)技術(shù)體系的有力保證。實(shí)現(xiàn)短期負(fù)荷預(yù)測和發(fā)電機(jī)功率預(yù)測，必須將只能傳感器與先進(jìn)的信息通信技術(shù)作為技術(shù)支撐。這樣才能實(shí)現(xiàn)短期的預(yù)測和預(yù)警。

3.8 蓄能技術(shù)

不穩(wěn)定是可再生能源的最大缺點(diǎn)，因此，智能電網(wǎng)的儲能技術(shù)室很多單元構(gòu)成的，例如：電容器儲能、超導(dǎo)磁儲能、化學(xué)電池儲能和燃料電池儲能等多種形式，這些儲能方式的主要特點(diǎn)是：高效、高密度。

3.9 電力控制技術(shù)

同樣，電力控制技術(shù)也是智能電網(wǎng)技術(shù)體系構(gòu)建中至關(guān)重要的組成部分。該技術(shù)可以優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，很好地完善智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比具有突出的優(yōu)點(diǎn)。該體系的建立必須以創(chuàng)新科技為技術(shù)手段，通過技術(shù)融合加以實(shí)現(xiàn)。智能電網(wǎng)在我國屬于開始階段，各種技術(shù)需要我們在實(shí)踐中不斷摸索和完善。這樣才能最終確立相關(guān)技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)，更好地為社會服務(wù)。

[1]翟子楠.構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)體系[J].電工電氣，2011（03）：1-3.