新時期智能電網(wǎng)的發(fā)展展望

凡東 袁智斌

摘 要：電力是工業(yè)和社會的支柱。智能電網(wǎng)是當今世界電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，發(fā)展具有中國特色的堅強的智能電網(wǎng)是應(yīng)對未來電網(wǎng)發(fā)展所面臨的新形勢，是構(gòu)建穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔、安全的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系的客觀需求。本文綜述智能電網(wǎng)概念和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合我國電網(wǎng)特點和能源分布，分析我國發(fā)展智能電網(wǎng)的發(fā)展形勢。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);特高壓;信息化;自動化;E-Energy

0引言

一直以來，兩大電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司對電網(wǎng)建設(shè)都以電網(wǎng)更加智能、高效、可靠、綠色的方向為目標，以應(yīng)用先進計算機技術(shù)、通信和控制技術(shù)升級改造電網(wǎng)為發(fā)展主線，在新能源并網(wǎng)、微電網(wǎng)、輸變電智能化、配電智能化、智能用電、電動汽車發(fā)展等領(lǐng)域開展了廣泛的技術(shù)研究，并結(jié)合各自電網(wǎng)需求和資源優(yōu)勢，在發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)示范應(yīng)用智能電網(wǎng)新技術(shù)。在2005年間，美國智能電網(wǎng)研究開始蓬勃發(fā)展，DOE先后發(fā)布了電網(wǎng)2003、國家輸電技術(shù)路線圖等，闡述了美國未來國家電網(wǎng)遠景和技術(shù)戰(zhàn)略，開展了網(wǎng)格化和現(xiàn)代電網(wǎng)等項目，隨后幾年中，美國電力企業(yè)開始在智能電網(wǎng)領(lǐng)域開展了一系列探索[1]。

1智能電網(wǎng)的優(yōu)勢

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥裕率闺娋W(wǎng)沒有動態(tài)柔性及可組性;垂直的多級控制機制反應(yīng)遲緩，無法構(gòu)建實時、可配置、可重組的系統(tǒng);系統(tǒng)自愈、自恢復(fù)能力完全依賴于實體冗余;對客戶的服務(wù)簡單、信息單向;系統(tǒng)內(nèi)部存在多個信息孤島，缺乏信息共享。雖然局部的自動化程度在不斷提高， 但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系統(tǒng)中多個自動化系統(tǒng)是割裂的、局部的、孤立的，不能構(gòu)成一個實時的有機統(tǒng)一整體， 所以整個電網(wǎng)的智能化程度較低[2]。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，人們設(shè)想中的智能電網(wǎng)將進一步拓展對電網(wǎng)全景信息（ 指完整的、正確的、具有精確時間斷面的、標準化的電力流信息和業(yè)務(wù)流信息等）的獲取能力，以堅強、可靠、通暢的實體電網(wǎng)架 構(gòu)和信息交互平臺為基礎(chǔ)，以服務(wù)生產(chǎn)全過程為需求，整合系統(tǒng)各種實時生產(chǎn)和運營信息，通過加強對電網(wǎng)業(yè)務(wù)流實時動態(tài)的分析、診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運行和管理人員提供更為全面、完整和精細的電網(wǎng)運 營狀態(tài)圖，并給出相應(yīng)的輔助決策支持，以及控制實施方案和應(yīng)對預(yù)案，最大程度地實現(xiàn)更為精細、準確、及時、績優(yōu)的電網(wǎng)運行和管理。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)將進一步優(yōu)化各級電網(wǎng)控制，構(gòu)建結(jié)構(gòu)扁平化、功能模塊化、系統(tǒng)組態(tài)化的柔性體系架構(gòu)，通過集中與分散相結(jié)合，靈活變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能重組系統(tǒng)架構(gòu)、最佳配置系統(tǒng)效 能、優(yōu)化電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)構(gòu)成理念和體系。由于智能電網(wǎng)可及時獲取完整的電網(wǎng)信息，因此可極大地優(yōu)化電網(wǎng)全壽命周期管理的技術(shù)體系，承載電網(wǎng)企業(yè)社會責(zé)任，確保電網(wǎng)實現(xiàn)最優(yōu)技術(shù)經(jīng)濟比、最佳可持續(xù)發(fā)展、最大經(jīng)濟效益、最優(yōu)環(huán)境保 護，從而優(yōu)化社會能源配置，提高能源綜合投資及利用效益。

2我國智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀

“中國國家電網(wǎng)公司正在全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的堅強智能電網(wǎng)。”這個觀點標志著中國國家電網(wǎng)開始接受互動電網(wǎng)概念。然而，從近年的發(fā)展來看，中國國家電網(wǎng)在智能電網(wǎng)建設(shè)方面，似乎對建設(shè)高電壓等級的輸電線路（1000kV及以上）更感興趣，而不是在于全網(wǎng)絡(luò)的智能化。我認為這并不是中國在智能電網(wǎng)建設(shè)上的落后，我們還應(yīng)該看到歐美國家的電網(wǎng)趨于成熟、穩(wěn)定，隨著全社會對環(huán)境問題的關(guān)注，各類清潔能源的發(fā)展非常迅猛，而中國必須首先加強輸電網(wǎng)的建設(shè)，解決以煤電為主體的發(fā)電系統(tǒng)的高效傳輸問題。但是，中國國家電網(wǎng)也必須注意到，在建設(shè)高電壓的輸電網(wǎng)的過程中，必須要著眼于未來，做好先期規(guī)劃，為智能電網(wǎng)的建設(shè)打好基礎(chǔ)，達到將“強壯”和“聰明”集于一體的程度，而這勢必要借鑒歐美國家的先進理念。但是基于中國電網(wǎng)比較分散等特點，國家電網(wǎng)公司給出了“中國式智能電網(wǎng)”的定義：以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一“堅強智能電 網(wǎng)”。

3 德國“E-Energy”計劃啟示

傳統(tǒng)電力供應(yīng)都由“以消耗決定電力生產(chǎn)”所主宰。發(fā)電廠的電力網(wǎng)絡(luò)能夠生產(chǎn)出足夠的電力，當然有時會出現(xiàn)暫時的電力負荷高峰期。但這在未來的電力供應(yīng)系統(tǒng)中將變得愈發(fā)困難。未來的電力供應(yīng)系統(tǒng)將比以往任何時候都要更加依賴于不穩(wěn)定的資源，比如太陽能和風(fēng)力。電力只能夠被儲存在一個非常有限的范圍內(nèi)，但蓄電成本非常高，并且大量的能量會在轉(zhuǎn)換時流失。這樣看來，“以電力生產(chǎn)決定消耗”才是正確方向。如果消費者如此選擇，那么當風(fēng)力特別強時，電力就會過剩，因而非常便宜，消費者便能適時開啟電器。這一切都由計算機網(wǎng)絡(luò)所控制[2]。

在新的能源互聯(lián)網(wǎng)中，這些電表不再只是為了計價而僅僅測量消耗的電力或潰入電網(wǎng)的電力，它們還能夠為智能E-Energy系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供所需信息，從而在很大程度上實現(xiàn)對電力生產(chǎn)、電網(wǎng)負荷、電力消耗的自動調(diào)節(jié)。這有助于減少用電高峰時的電力需求，減輕電網(wǎng)負荷，確保電力供應(yīng)安全。那么對于我們國家來說，德國的E-Energy計劃為世界各能源消耗大國指明了發(fā)展發(fā)現(xiàn)，對于我國來說也是一場更深刻的能源革命。

5智能電網(wǎng)的發(fā)展展望

智能電網(wǎng)的大特征就是“聰明”。首先，它具有強大的電能“蓄洪防澇”能力，當電力供大于求時，將多余的電儲存到儲能電站、連上電網(wǎng)的電動汽車里，當用電高峰到來時再將電取出供應(yīng)。無論來自“向日葵”還是大風(fēng)車，這些電能都會經(jīng)過電網(wǎng)中電能質(zhì)量測控點、儲能站的檢測與調(diào)節(jié)，再徐徐通向各個客戶端。

基于中國的特殊國情，智能電網(wǎng)還必須十分“堅強”。我國的水電資源集中在西南部，太陽能資源集中在西北地區(qū)的戈壁、沙漠中，而電力的消耗大戶卻集中在東部地區(qū)。因此，未來“綠電”的長距離運輸無法避免。“我國幅員遼闊、地形多變，而且近年極端天氣頻繁，這都對智能電網(wǎng)的可靠性、安全性提出了更高的要求。未來智能電網(wǎng)建成后，一旦有線路跳閘，系統(tǒng)馬上在實時監(jiān)控中調(diào)度，快速恢復(fù)供電;智能電網(wǎng)可以幫你省錢，只要每家裝上一個智能芯片和插座相連，就能自動感知電網(wǎng)、電價的實時變動情況，幫你選擇用電時間。

參考文獻：

[1]肖世杰. 構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)思考。

[2]王葉子，王喜文.德國版智能電網(wǎng)“E-Energy”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

[3]陳凱，陳振飛，孫蒙.中國式智能電網(wǎng)進入全面建設(shè)。

作者簡介：

凡東（1990-），男，本科，電氣工程師，送電線路技師，從事輸電線路管理工作8年，E-mail：295341468@qq.com。

袁智斌（1976-），男，本科，高級電氣工程師，送電線路高級技師，從事輸電線路管理工作20年，E-mail：13826963300@163.com。