智能電網(wǎng)的研究和討論

朱曦宇

摘要： 智能電網(wǎng)是改變當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展的最新發(fā)展，并被認(rèn)為是重大科技創(chuàng)新和 21世紀(jì)電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。它不是單一的系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，而是 “整體性” 、 “綜合性” 、 “內(nèi)生性” 的同步發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家、一個(gè)城市、一個(gè)行業(yè)和企業(yè)共同追求的目標(biāo)。智能電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)提出了新的要求。通過(guò)智能電網(wǎng)建設(shè)、電力、交通、配電和銷售，各個(gè)領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)行跳躍和升級(jí)，電網(wǎng)的發(fā)展將發(fā)生深刻的變化。智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，提出了新的要求。通過(guò)智能電網(wǎng)的建設(shè)，各領(lǐng)域的跳躍和推廣，電網(wǎng)的電力運(yùn)輸、配電和銷售的發(fā)展將發(fā)生深刻的變化。盡管智能電網(wǎng)的研究和實(shí)踐仍處于起步階段，但智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為世界電力行業(yè)的一個(gè)更好的愿景，這將進(jìn)一步促進(jìn)電力行業(yè)的改革和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：電氣工程;智能電網(wǎng)

一.智能電網(wǎng)研究的背景和意義

智能電網(wǎng)體現(xiàn)了能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局，是一種快速、靈活、高效的電力轉(zhuǎn)換和補(bǔ)給的能源循環(huán)通道。然而，世界能源系統(tǒng)面臨一個(gè)選擇。目前，全球能源供應(yīng)和消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)顯然是不可持續(xù)的。越來(lái)越多的電力系統(tǒng)的規(guī)模和氣候變化的影響越來(lái)越大。電力供應(yīng)在 21世紀(jì)面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。因此，在歐盟、美國(guó)和中國(guó)，政府和大學(xué)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都涉及技術(shù)問(wèn)題，以確保能源供應(yīng)在 21世紀(jì)面臨技術(shù)困難和技術(shù)。

據(jù)我國(guó)著名能源專家吳建東先生介紹，“交互式電網(wǎng)” 是指電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程，包括發(fā)電、輸電、配電、電力、售電客戶、分級(jí)調(diào)度、綜合服務(wù)、基于開(kāi)放和互聯(lián)的信息模式，通過(guò)加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級(jí)電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的核心含義是基于信息技術(shù)、數(shù)字化、自動(dòng)化和交互式電網(wǎng)，被稱為 “強(qiáng)智能電網(wǎng)”。代表了電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展前景。它結(jié)合了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和控制電氣設(shè)備的支持，尤其是電網(wǎng)的安全運(yùn)行和新能源發(fā)電的最佳管理連接和整個(gè)供電部門。智能電網(wǎng)下的電力，確保安全運(yùn)行，為用戶提供高質(zhì)量和可靠的電力，可以提高能源資源。

二.智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

歐洲國(guó)家發(fā)展智能電網(wǎng)主要是為了促進(jìn)和滿足可再生能源快速發(fā)展的需要。如風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能，關(guān)注環(huán)保問(wèn)題，如可再生能源、分布式電源連接和零碳排放。日本的智能電網(wǎng)建設(shè)以新能源為主。日本將根據(jù)本國(guó)國(guó)情，大力發(fā)展太陽(yáng)能等新能源，以保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，建設(shè)智能電網(wǎng)。

雖然國(guó)內(nèi)對(duì)智能電網(wǎng)的系統(tǒng)研究開(kāi)展較晚，但在智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐。在電力傳輸領(lǐng)域，許多研究和應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在配電領(lǐng)域，智能應(yīng)用研究也在積極探索。中國(guó)智能電網(wǎng)將以超高壓電網(wǎng)為主干線，利用先進(jìn)的通信信息和控制技術(shù)，建設(shè)以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、交互性為特征的自主創(chuàng)新，國(guó)際領(lǐng)先的智能電網(wǎng)。其特點(diǎn)將包括在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)，在管理上實(shí)現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化和標(biāo)準(zhǔn)化。

從電力發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)目前正在大力建設(shè)特高壓電網(wǎng)。它可以有效地構(gòu)建未來(lái)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的輸電網(wǎng)。華北、華東等地區(qū)電網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)展了數(shù)字化變電站、調(diào)度一體化等多項(xiàng)工作，我國(guó)已經(jīng)具備了良好的智能電網(wǎng)運(yùn)行控制基礎(chǔ)。然而，就分銷網(wǎng)絡(luò)而言，中國(guó)幅員遼闊，發(fā)展不平衡。大多數(shù)地區(qū)的電力供應(yīng)仍然相對(duì)薄弱，智能配電和智能用電之間存在很大差距。同時(shí)，由于超導(dǎo)、儲(chǔ)能等技術(shù)仍在向成熟方向發(fā)展，分布式能源尚未得到大規(guī)模使用，而智能電網(wǎng)在這些方面還缺乏一定的外部條件。智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略。整個(gè)智能電網(wǎng)的投資是巨大的，但該系統(tǒng)降低了能耗和擁塞并提高了能源效率，獲得了更高的電能質(zhì)量和供電可靠性、更低的系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)成本。減少發(fā)電、輸電和配電的資產(chǎn)投資。

三.智能電網(wǎng)的發(fā)展前景和重要意義

智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保、安全運(yùn)行，全面支持和促進(jìn)全國(guó)范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置和新能源開(kāi)發(fā)方式、新能源利用方式的進(jìn)步。這也可以帶動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)和以其為特征的服務(wù)業(yè)的發(fā)展。這將是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，智能電網(wǎng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程。它不僅需要設(shè)備制造、建筑、發(fā)電、運(yùn)營(yíng)，幾乎所有科研等專業(yè)單位的參與也需要多行業(yè)的交叉，多學(xué)科、多領(lǐng)域，以及政府領(lǐng)導(dǎo)和政策支持。這表明，智能電網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)將是一個(gè)不斷應(yīng)用和整合前沿技術(shù)，不斷轉(zhuǎn)變電網(wǎng)運(yùn)行方式的長(zhǎng)期過(guò)程。

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展逐步擴(kuò)大了電網(wǎng)功能，促進(jìn)了能源資源的優(yōu)化配置，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并提供多元化、開(kāi)放式的電力服務(wù)，促進(jìn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面。作為我國(guó)重要的能源輸送和配置平臺(tái)，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)從投資建設(shè)到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程將有助于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源生產(chǎn)利用、環(huán)境保護(hù)等方面帶來(lái)巨大的效益，包括以下方面：

1.就電力系統(tǒng)而言，它可以節(jié)省系統(tǒng)的有效裝機(jī)容量; 降低系統(tǒng)的總發(fā)電燃料成本; 提高電網(wǎng)設(shè)備的利用效率，減少建設(shè)投資; 提高電網(wǎng)的傳輸效率，降低線損。

2.在用電客戶方面，可以實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)，提供便捷服務(wù); 提高終端能源利用效率，節(jié)約用電; 提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量。

3.在節(jié)能環(huán)保方面，可以提高能源利用效率，帶來(lái)節(jié)能減排效益; 促進(jìn)清潔能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)替代性減排效益; 提高土地資源綜合利用率，節(jié)約占地。

4.在其他方面，可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和就業(yè)。確保能源供應(yīng)安全; 把輸煤改為輸送，提高能源轉(zhuǎn)換效率，降低輸送壓力，具體包括以下部分：

1.借助智能電網(wǎng)強(qiáng)大的 “自愈” 功能，可以準(zhǔn)確、快速地隔離故障部件，并且該系統(tǒng)能以較少的人為干預(yù)迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)，從而提高供電的安全性和可靠性。

2. 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)可以推動(dòng)電網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、運(yùn)行和管理的提高，從而滿足電力市場(chǎng)、促進(jìn)電網(wǎng)科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。

3.降低有效裝機(jī)容量

根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)電力負(fù)荷的特點(diǎn)，通過(guò)智能統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰、調(diào)峰等網(wǎng)絡(luò)效益。同時(shí)，通過(guò)使用時(shí)間電價(jià)機(jī)制，引導(dǎo)用戶低潮用電，降低高峰負(fù)荷，從而降低有效裝機(jī)容量。

4.降低系統(tǒng)發(fā)電的燃料成本

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)可以滿足煤炭電力基地的集約化發(fā)展，優(yōu)化我國(guó)的電力供應(yīng)布局，從而降低燃料運(yùn)輸成本。同時(shí)，通過(guò)減少負(fù)荷峰谷差，可以提高火電機(jī)組的使用效率，降低煤耗，降低發(fā)電成本。

5.提高電網(wǎng)設(shè)備的利用效率

首先，通過(guò)改善電力負(fù)荷曲線，減小峰谷差，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用效率。第二，通過(guò)自我診斷延長(zhǎng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的壽命。

智能電網(wǎng)環(huán)境具有以下特點(diǎn)：

1. 使用戶積極參與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。為了給用戶提供足夠的價(jià)格信息和分時(shí)/實(shí)時(shí)定價(jià)，用戶可以選擇多種選項(xiàng)和價(jià)格。

2. 提供發(fā)電/儲(chǔ)能模式。智能電網(wǎng)可以兼容所有發(fā)電和儲(chǔ)能模式。除了大規(guī)模的集中發(fā)電外，還有大量的“即插即用”分布式電源（發(fā)電和儲(chǔ)能）來(lái)輔助集中發(fā)電。

3.開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、服務(wù)和市場(chǎng)。建立成熟、穩(wěn)定、一體化的電力市場(chǎng)。它可以保證供電的可靠性，為市場(chǎng)參與者帶來(lái)利益，為供應(yīng)商創(chuàng)造市場(chǎng)機(jī)會(huì)，為消費(fèi)者提供靈活的電力管理工具。

4. 為數(shù)字經(jīng)濟(jì)提供優(yōu)質(zhì)動(dòng)力。為了保證電能質(zhì)量，有各種各樣的質(zhì)量/價(jià)格方案可供選擇。

5. 優(yōu)化資產(chǎn)利用和高效運(yùn)作。

結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)正在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的和諧社會(huì)，智能電網(wǎng)建設(shè)是其中的重要組成部分。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司非常重視智能電網(wǎng)的建設(shè)，以履行其社會(huì)責(zé)任。出臺(tái)了一系列措施，為建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)做出了部署和安排，具有很強(qiáng)的前瞻性和指導(dǎo)性，為智能電網(wǎng)的建設(shè)指明了方向。在國(guó)家電網(wǎng)公司的領(lǐng)導(dǎo)下，我們將統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、分步實(shí)施。在具體實(shí)施中應(yīng)把握以下原則。

中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司在履行社會(huì)責(zé)任的高度，高度重視智能電網(wǎng)建設(shè)，出臺(tái)了一系列措施和辦法，安排部署了統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)工作，它非常具有前瞻性和啟發(fā)性，為智能電網(wǎng)建設(shè)指明了方向。在國(guó)家電網(wǎng)公司的領(lǐng)導(dǎo)下，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，分步實(shí)施。在具體實(shí)施中，應(yīng)把握以下原則。

1.統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。特高壓骨干電網(wǎng)用于解決我國(guó)電力資源分布不均的問(wèn)題，即將西部水電等清潔能源輸送到東部負(fù)荷中心，北方火電被送往中部和東部。同時(shí)，建設(shè)一個(gè)強(qiáng)大的接收網(wǎng)絡(luò)，使特高壓電力能夠得到使用和使用，并輔以智能，使其更加高效、節(jié)能和安全。

2.智能是核心。智能電網(wǎng)是為了解決當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度中用戶規(guī)劃不合理、不穩(wěn)定、停電等問(wèn)題，使用戶在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到斷電狀態(tài)。

3.環(huán)保、節(jié)能、安全是目標(biāo)。智能電網(wǎng)是電網(wǎng)最大限度地利用清潔能源，對(duì)排放污染物和溫室氣體的單位，根據(jù)單位電量的排放量確定發(fā)電順序。電網(wǎng)本身的潮流分配更加合理，采用低損耗設(shè)備，盡量減少電力輸送過(guò)程中的能耗。

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