發電環節智能化技術

王瑞雪

【摘 要】隨著當前電力市場信息化改革的不斷推進、全球氣候的變化加劇，人們對電能質量要求逐越來越高，傳統電網已經難以適應新形勢下的發展需求。為了盡快實現電網系統的升級換代，達到當前人們對電網的需求，以美國和歐盟為代表的西方國家提出了發展智能電網的思想。智能電網擁有良好的性能，對提升電力網系統的運行的可靠性和穩定性意義重大。另外綠色可持續發展成為人類社會關注的焦點。當下人類能源發展面臨的巨大挑戰是以可再生能源逐步替代化石能源，打造能源使用的新體系格局，以信息技術革命為契機打造新型能源利用體系，最大程度地開發電網系統的能源利用效率。

【關鍵詞】智能電網；智能技術；智能設備；儲能技術

一、緒論

（一）研究背景和意義

傳統電網是一個剛性的系統，電源的接入與關閉、電能的轉換和輸送等都缺乏柔性，導致整個電網缺乏動態柔性，并且垂直多級控制機制反應不靈敏，無法構建實時可配置的系統；對客戶的服務簡單、信息單向，系統內部存在多個信息孤島，缺乏信息共享互通。雖然部分系統的自動化程度在不斷提高，但是整體的統一協調性還存在不足，并且信息內容的不完整和共享能力的薄弱，使得電網中許多自動化系統是獨立的，不能形成一個有機、統一且實時的穩定動態整體系統，最終只會導致能源利用率的降低。

隨著時代的發展，智能電網發電環節的智能化是不可忽視的重要環節，為了滿足日益復雜特殊的用電需要，我們必須順應國家能源資源的具體國情加快智能電網發電側系統的研究與設計，以應對復雜的用電需求，提高能源利用率，降低能源的浪費。

（二）發電側發展現狀

火力、水力等常規能源發電量依然占全國發電量的絕大部分，但是風力發電和太陽能光伏發電等可再生能源發電產業迅猛發展，發電份額逐年提高。

常規電源實現了發電機勵磁、調速系統、分散控制系統（DCS）等裝備的信息化、自動化；控制參數基本滿足可觀測和在線可調的要求；在許多國家電網省公司已完成了常規發電機的勵磁系統參數實測和電力系統穩定器的參數配置工作，實現了機組自動發電控制（AGC）、一次調頻的全過程監控和電壓自動控制功能。

開啟了風電和光伏發電研究檢測中心建設項目，深入探討了關于加深網廠技術協調的研究，也對大規模可再生清潔能源發電的運行控制系統、機組實時發電出力預測、電網接納能力以及電網安全穩定等關鍵技術展開了許多深入的研究；風電、光伏發電等間歇能性、不確定性清潔能源的大規模并網技術標準的制定工作已經取得了一些成果，并在逐步相關地方進行推廣和試行也取得不錯的成績；我國自主研發了風電功率預測系統，受到時間的關注，同時我國掌握了鈉硫電池制造的核心技術打破西方國家的技術封鎖，建造出了多種不同的大容量電池的試驗工程。

2011年12月25日，國家風光儲輸示范工程在風能和太陽能資源大省河北的張北縣正式完工并開始源源不斷的生產綠色電能。示范工程是我國科學家自主設計、建設完成的，是當時世界上規模最大的風力發電、太陽能發電、大容量儲能和智能輸電的新能源綜合利用工程，該工程的建成投產為我們深入研究大規模間歇性能源并網問題打下了良好的基礎。示范工程規劃建造總裝機容量50多萬千瓦風力發電電站、總裝機容量12萬千瓦光伏發電站和12萬千瓦的儲能電站。

（三）智能電網發電側智能化總體目標

隨著智能電網的發展，對發電環節智能化提出了以下的總體目標：

優化電源結構，強化網廠協調，提高電力系統安全運行水平；

研究和應用常規機組快速調節技術；

依托國家風力發電和太陽能發電研究、檢測和生產等示范性的工程，加快大規模清潔能源發電以及智能化并網運行控制研究，其中加強開展風力發電功率預測和風電場多時間多尺度的建模、低電壓穿越和有/無功功率控制等難題的研究，加快大規模清潔能源科學合理利用的步伐；

風光儲輸聯合示范工程的完工，為清潔能源大規模并網運行提供了寶貴的經驗和保障；

加快推動大容量儲能技術的發展，努力適應間歇性清潔能源發展需求，盡快解決大規模清潔能源并網的難題。

二、常規電源發電廠智能化技術

在建設“堅強智能電網”的大背景不斷的推進下，社會對電力的需求日益旺盛，各型常規發電廠仍在大規模的建設中，導致的結果就是電網系統的結構日益復雜化，因此社會對電網系統穩定性運行的要求不斷提高，推動發電廠電氣設備向著智能化方向發展不僅有利于電網的穩定性，而且也能夠保證電廠所產電能的的質量更加符合人們的需要，同時能夠提高電廠的生產效率，降低電廠生產成本。

常規能源發電廠的智能化技術發展主要體現在發電廠一次設備的智能化和網廠協調技術智能化的研究上。一方面在一次設備的智能化主要體現在以下的方面：發電機的勵磁和調速系統參數智能實測、發電機組的智能化快速調節以及常規能源發電廠調峰；另一方網廠智能化協調技術主要體現在：機組智能優化控制系統、機組設備檢測與故障分析系統、電力系統穩定器的參數優化。

三、清潔能源發電的智能化技術

在未來將強智能電網建設的過程中，對于發電側智能化來說，清潔能源的大規模發電和并網和至關重要的。清潔能源發電由于不穩定性，間歇性等特點會導致其在大規模供電并網時會對電網造成許多的影響，增加許多的不確定性因素，進而影響電網的穩定性以及電能的質量。清潔能源發電的智能化主要從發電廠設備的智能化與大規模清潔能源并網的智能化出發。

四、結論和展望

一方面未來智能電廠的運行必定會更加安全、更加可靠、也更穩定，無論何時何地都能夠快速響應電網用戶側的需求，為電網提供充足且高質量的電能，并且能夠自我抵御來自各方面因素的損害包括自然和網絡帶來的沖擊，能夠將所受影響降到最低，更加先進的是智能電廠還將具備“治療”自己的能力，減少人力的干預就能自動隔離故障元件，實現自我的設備檢測，故障診斷以及自我修復的能力，這便是智能發電廠的堅強與自愈力。

一方面未來智能發電廠的經濟效益將會更加高效，運行的成本會更低。未來由于智能電網技術的普及，新能源使用率得到有效提高，新能源大規模并網得到有效的控制，電廠的自控力和自愈力也大大的降低了人力成本，這對電廠運行成本的降低起到了至關重要的作用，同時電廠也能夠建設更加高效、高質量的員工隊伍，極大的提高資產的利用、檢修、維護和管理等的運行效率，發電成本也將會逐漸降低。

另一方未來智能電網的建設對建設環境友好型、資源節約型社會有極其重大的意義。智能電網的大規模投入運行，預示著新能源發電的廣泛利用，這直接的影響就是大幅減少化石能源的利用，節約了不可在生的資源，并且減少了溫室氣體的排放，對改善地球環境，實現低碳綠色發展都有極大的積極影響。

總而言之，智能電網的發電環節系統建設是智能電網重要組成部分，而智能電網的發展不僅順應時代的潮流，而且將是歷史發展的重要產物，智能電網的深度發展和大規模應用必將會造福我們的子孫后代。

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