淺談智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

[摘 要]近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)作為一項(xiàng)新興的電力技術(shù)已成為世界主流國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)能為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更穩(wěn)定可靠的電力保障。本文從國(guó)內(nèi)、外智能電網(wǎng)研究應(yīng)用情況，歸納和評(píng)述了智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)；電力技術(shù)；功能

智能電網(wǎng)，就是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

一、智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

1.智能化通信技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，就是要建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)，智能電網(wǎng)的諸多特點(diǎn)都是通過高速雙向信息通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。把通信技術(shù)作為基礎(chǔ)的智能電網(wǎng)，不僅僅是能夠?qū)崿F(xiàn)通過信息的高速雙向傳輸來滿足用戶與電網(wǎng)的實(shí)時(shí)互動(dòng)，更重要的是能夠利用先進(jìn)的量測(cè)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、連續(xù)不斷地自我監(jiān)測(cè)與校正，再利用先進(jìn)的信息技術(shù)體現(xiàn)電網(wǎng)各系統(tǒng)的自愈功能，實(shí)時(shí)的收獲完整的電網(wǎng)信息，從而真正的達(dá)到提高供電可靠性、安全性和優(yōu)化電網(wǎng)性能這一目標(biāo)。

2.智能化量測(cè)技術(shù)

所謂智能化量測(cè)技術(shù)就是智能電網(wǎng)基本的組成部件。智能電網(wǎng)利用高速雙向信息通信系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再把檢測(cè)到得電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息，提供給智能電網(wǎng)的各個(gè)系統(tǒng)使用，從而及時(shí)獲取完整的電網(wǎng)信息，對(duì)電網(wǎng)的安全性、可靠性進(jìn)行綜合評(píng)估，提高能源的利用效率。同時(shí)，在通知用戶正在實(shí)施的費(fèi)率政策的情況下，利用微處理器的智能表計(jì)、儲(chǔ)存電力公司下達(dá)的高峰電力價(jià)格信號(hào)及電費(fèi)費(fèi)率， 用戶也可自動(dòng)控制電力的使用。

3.智能化控制技術(shù)

智能化控制技術(shù)要求引進(jìn)預(yù)設(shè)的專家系統(tǒng)，在智能電網(wǎng)中自動(dòng)診斷、分析并預(yù)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，不能超出專家系統(tǒng)的范圍，采取恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐构╇娭袛嗪碗娔苜|(zhì)量擾動(dòng)，上述即是智能化控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)合理分配了電網(wǎng)的有功功率和無功功率。先進(jìn)的自愈性電網(wǎng)控制技術(shù)不僅為控制裝置提供動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)也為運(yùn)行人員提供有效信息，自動(dòng)決策向系統(tǒng)運(yùn)行人員提供最優(yōu)的處理辦法和解決方案，極大地提高了電網(wǎng)的可靠性。

4.智能調(diào)度技術(shù)

智能電網(wǎng)建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是智能調(diào)度。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)全面提升縱深風(fēng)險(xiǎn)防御能力、效調(diào)控能力、科學(xué)決策管理能力、公平友好市場(chǎng)調(diào)配能力、靈活高效調(diào)控能力和調(diào)度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)和進(jìn)行資源優(yōu)化配置的能力。

5.智能化決策支持技術(shù)

現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)度人員的決策時(shí)間有著嚴(yán)格的要求和限制，智能化決策支持技術(shù)通過可視化的界面，利用動(dòng)態(tài)著色技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)等，將復(fù)雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)運(yùn)行人員以理解的信息，協(xié)助工作人員認(rèn)識(shí)、分析和處理緊急問題，極大地縮短做出決策的時(shí)間，提高運(yùn)行人員的決策能力，促進(jìn)電力調(diào)度由經(jīng)驗(yàn)型向智能分析型的轉(zhuǎn)變。

6.智能化設(shè)備技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)更大限度的提升電力系統(tǒng)的性能，智能電網(wǎng)啟用新一代的電力設(shè)備，充分利用新型電力電子、分布式能源接入等先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，用以提高電力生產(chǎn)效率、功率密度電網(wǎng)的輸送容量、輸配電系統(tǒng)的性能和供電可靠性，同時(shí)在電網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)，以此來提高電能質(zhì)量。新一代的電力設(shè)備和技術(shù)可以使新能源得到更有效的利用，為智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供有力的保障。

二、國(guó)外智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，歐美日等世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在啟動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)。由于各國(guó)國(guó)情不同，所處的發(fā)展階段及資源分布不同，因而各國(guó)的智能電網(wǎng)在內(nèi)涵、建設(shè)重點(diǎn)、發(fā)展方向等方面有著各自的特點(diǎn)。

美國(guó)的智能電網(wǎng)是以可再生能源為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)美國(guó)發(fā)電、輸電、配電和用電體系的優(yōu)化管理。通過統(tǒng)一智能電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)美國(guó)電網(wǎng)的智能化，并解決分布式能源體系的需要，以長(zhǎng)短途、高低壓的智能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)客戶電源，營(yíng)建新的輸電電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的優(yōu)化輸配和平衡，提高電網(wǎng)的可靠性和清潔性，實(shí)現(xiàn)美國(guó)電網(wǎng)整體的電力優(yōu)化調(diào)度、監(jiān)測(cè)、控制和管理，同時(shí)解決太陽能、氫能、水電能和車輛電能存儲(chǔ)以及電池系統(tǒng)向電網(wǎng)回售富裕電能等。

歐洲智能電網(wǎng)主要基于分布式能源系統(tǒng)和可再生能源的集成大規(guī)模利用，將廣域電力輸送網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)結(jié)合起來的廣域，智能網(wǎng)絡(luò)未來的歐洲能源系統(tǒng)，滿足風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源快速發(fā)展的需要。歐洲各國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)的側(cè)重點(diǎn)是將可再生能源發(fā)電并入電網(wǎng)，在未來10年內(nèi)建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網(wǎng)，法國(guó)、西班牙、德國(guó)和英國(guó)預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)完成先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施部署，到2020年，可再生能源在歐盟能源供應(yīng)系統(tǒng)中的比例將達(dá)到20%。

日本智能電網(wǎng)的重點(diǎn)是發(fā)展新能源發(fā)電等分布式電源。日本根據(jù)自身國(guó)情，主要圍繞大規(guī)模開發(fā)太陽能等新能源，確保電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。日本智能電網(wǎng)與歐美不同，主要是利用家庭進(jìn)行太陽能發(fā)電。2020年前日本智能電表需求量約5000萬部，太陽能發(fā)電達(dá)2800萬kW·h。

三、我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)智能電網(wǎng)的計(jì)劃2010年初步建成電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。2009年初，國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)體系研究報(bào)告”、“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)綜合研究報(bào)告”和“智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架”等重要課題的研究。我國(guó)的智能電網(wǎng)應(yīng)涵蓋發(fā)電、調(diào)度、輸變電、配電和用戶各個(gè)環(huán)節(jié)，是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)首先應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置，保障安全可靠的電力供應(yīng)。

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