電力技術在電力系統規劃中的應用研究

［關鍵詞］電力技術；電力系統規劃；策略

1 電力系統概述

電力系統是指電力生產、輸電、配電、用電等各個環節的綜合系統，其包括發電廠、變電站、輸電網、配電網和終端客戶。發電廠的主要目的是把煤炭、天然氣、核能、水電、風能、太陽能等能源轉化為電能。變電站的功能是通過變換器調節電網的電壓水平，以滿足電力輸送和配電需求。輸電網的主要功能是將電力輸送到不同的地區，為了降低輸送時的損失，一般采用高壓供電方式。配電網將電力由變電站向終端客戶傳輸，如工業企業、商業樓宇、居民住宅等，其作用是將配電系統的供電電壓降至與終端用電裝置相匹配的水平。為保證電力系統安全、可靠、高效的運轉，還應配備一系列的控制、保護及監控設備。

隨著科技的發展與社會的進步，我國的電力系統正在發生著巨大的變化，其中主要有智能電網建設、分布式電源接入、新負載（電動汽車）等。為了應對日益嚴峻的能源與環境問題，當代的電力系統正在朝著更加靈活、高效、可持續發展的方向發展。而電力系統的規劃主要是為了滿足今后的發展需求，對電力資源進行合理的配置。為保證電力供應的可靠、經濟和環保，電力系統的規劃與優化具有十分重要的意義。

2 電力技術在電力系統規劃中的應用

2.1 智能電網技術

在電力系統的規劃設計中，采用智能電網是推進產業變革的重要手段，也是今后能源管理與使用的重點。在此基礎上，提出了一種基于網絡拓撲結構的新型控制策略。該策略覆蓋了智能電表、分布式能源資源、電動汽車充電設備、先進電網調度等領域，為新能源發電計劃的制訂、調度與新能源的有效接入與使用提供支持，具有重要的理論意義與應用價值。同時，智能電網也極大地提升了電力系統的靈活性，使得其可以應對極端氣候、自然災害等各種可能發生的故障，保障供電的穩定與安全。

2.2 可再生能源集成技術

可再生能源集成技術涉及能量轉換器件、可再生能源精確預報、新型儲能體系和智能調控等領域。該技術可使風光等新能源高效穩定地接入和利用，大幅提高了電力系統的供電水平，減少了對環境的不利影響。尤其是，利用新能源發電預測方法，可實現對新能源發電量的精確預報，從而實現對電網運行的最優控制，降低能耗，提升整個電力系統的運行效能。

2.3 電力系統模擬與優化技術

電力系統模擬與優化技術是電力系統規劃設計中必不可少的技術，其目的是為了幫電力系統規劃人員分析和評價各種可能的運行效果。該技術通過對電力系統進行準確建模，并采用最優控制方法，實現對電力系統在不同工況下的動態響應模擬。該模擬與優化既要兼顧電力系統供電的可靠度，又要兼顧其經濟性與環保效應，以保證電力系統運行安全與經濟、高效、環保。

3 電力系統規劃的優化策略

3.1 構建智能電網信息模型

（1）在電網中布署新型的無線通信終端和無線傳感器，并將其應用到電力系統中，涵蓋發電廠、輸電線、變電站、終端客戶等多個節點。該裝置可采集多維信息，如用電量、設備狀態、環境狀態（溫濕度、風速）等。在此基礎上，構建高效的數據傳遞與處理框架，運用大數據分析方法，對海量數據進行篩選、凈化與分析，保證數據的高品質與高效率。

（2）利用機器學習、人工智能等方法，對電力市場中的用電參數進行動態監測，并對其進行預警。比如，通過對過去與實際運行中的數據進行挖掘，對某一時期的用電需求進行預測，從而引導發電方案的優化和調整，并對電網的維修與更新進行超前布署。在此基礎上，建立一個既能對電網數據進行集成、顯示，又能為電網運營商、決策者及終端使用者提供可即時獲取電網運行狀況的接口。該系統將實現對電力系統負荷分布、能量流向、設備健康等重要參數的實時顯示，并結合模擬與優化手段，為電力系統的規劃與運行管理提供理論支撐。構建一個完整的智能化電力系統是一個龐大的工程，必須對其進行持續的優化。隨著電力系統的發展及新能源并網，電力系統中的模型參數及計算方法必須不斷地進行調整，以應對新的運營環境與挑戰。

（3）在智能電網的信息建模過程中，安全問題十分重要，因此，要利用各種方法對其進行有效的加密與保密，并對其進行防范，最終形成一套兼顧整體性、動態性和安全性的智能電網建模方案，為推動我國電力系統的現代化與智能化發展打下良好的理論與技術基礎。

3.2 實現智能化管理電力系統

實現智能化管理電力系統的關鍵在于構建先進的監測與感知網絡，實現對整個電力系統運行狀態的實時監測，并對其進行有效的控制。如采用SCADA等自動化控制技術，使電力系統能夠對多種工況進行自動調節，對工況的變化做出及時反應，保證供電的持續穩定。

在此基礎上，研究基于人工智能技術和大數據技術的智能決策支持系統，實現對大規模電力系統數據的深度挖掘，為電力系統的科學決策提供科學準確的依據。該系統在提升電力系統自治能力的同時，極大地提升了對未來用電需求的預測精度，實現了對電能的有效配置。

在用戶方面，實施智能管理也非常關鍵，通過智能儀表、家用能耗管理系統等設備的推廣，使得消費者能夠對自身用電情況進行及時的監測與控制，從而達到節能減排的目的，并為電力企業調控電網的負荷提供一種有效途徑。

3.3 完成智能電網項目評價

保證整個電網項目能夠不斷地進行優化，并最終實現經濟、技術、環境和使用者的利益最大化，是智能電網項目評估的關鍵。首先，構建綜合的評估指標，既要對項目的經濟性進行評價，如節約投資、投資收益率等，又要對技術的創新性、穩定性和可靠性等進行評估。同時，環評也是一個重要的方面，包括減排效果、能效情況等。用戶的滿意程度主要體現在服務質量和用戶體驗等層面。

通過量化和定性分析的綜合評估，可以更好地從多個方面反映項目的實際效益。智能電網項目評價通過資料分析，展現項目運行的實際效果，并由專業人員進行深度分析，提出專業意見，以保證評估成果的客觀與完整。通過對項目實施計劃的動態修正，對項目的設計與實施進行持續的優化，保證項目的順利運行。評估流程必須公開、透明，提高社會對智能電網項目的信心，保證其社會價值的最大化。

3.4 建立完善的電力運行設備維護系統

要想建立一套完備的電力運行設備維護系統，必須對電網進行在線監測，并及時報警。通過在電網內布設傳感節點，采集電網內溫度、電流、電壓等重要參數，并將其上傳到中央處理器，從而達到對電網進行監控的目的。對采集到的大量信息進行實時分析，并利用相應的算法分析，對設備的工作狀態進行判定，達到及早發現和防止故障擴大的目的。構建可預見維護策略，如采用機器學習等方法，對設備工作狀態及以往維修情況進行深度分析，建立基于深度學習的設備維修預報模型，實現對設備維修需求及維修期的準確預報。該方法能有效減少電網事故的發生，保證電網安全可靠的運行。

組建一支專業化的維修隊伍也非常重要。這既要對維修人員進行定期的業務培訓，提高其維修水平，又要健全維修程序與體系，保證維修工作的有效開展。維修隊伍要具備快速反應的能力，能夠在發生故障后及時行動，將故障對電力系統造成的沖擊降到最低。同時，還要有嚴格的維修記錄制度。此制度要求維修人員應能記載每次維修的細節，如維修時間、維修內容、更換的部件、維修后的檢測情況。這不但可作為日后維修人員的依據，更可協助維修人員進行設備失效的成因分析，并持續改善維修的策略與程序。

3.5 實現數據庫更新的自動化

近年來，我國電力行業出現了大量的電網數據，如用電數據、設備數據、環境數據等。如何對其進行有效的處理與分析，是實現電網安全可靠、智能化的關鍵。要使數據庫的更新工作能夠自動進行，就必須研制出一套有效的、能夠自動完成的數據獲取系統。該系統能夠從智能電表和傳感器等設備上進行實時獲取，大幅減少人為的介入，在提高數據收集精度的同時，也大幅提高了工作效率。

利用數據庫觸發及時間作業等方法，完成對數據的自動化加工與升級。當數據出現特殊情況（如增加、修改或刪除）時，數據庫觸發程序可以根據需要執行預先設置好的動作，以保證數據的準確處理。在特定的時間段內，可以根據數據的類型，以及清洗和融合等特點，對數據進行實時的統計處理。

為了保證數據的高質量，還需要建立數據質量監測系統，利用自動化手段對數據進行周期性的檢查，發現數據中是否存在重復數據、錯誤數據等問題，并對其進行修改或標注，保證數據的高質量。

3.6 發展分布式能源及微電網

為應對未來能源革命、提升電網韌性，保障可靠供應，發展分布式能源與微電網技術是一項重大戰略。在對本地能源進行深度分析的前提下，綜合利用太陽能、風能、生物質能等可再生能源，結合我國的實際情況，合理配置分布式能源建設方案。此外，利用現代信息通訊和智能調度平臺，高效地將分布式能源引入微電網中，從而使微電網能夠更好地進行智能控制。

發展分布式能源及微電網的進程中，應建立具有彈性的市場和政策支撐制度，引導民間資本和社會團體共同參與，通過補貼、稅收優惠等手段減少初始投入，并保證其經濟性。構建完善的新能源及微電網接入電網的相關技術規范與標準，保障分布式能源與微電網的安全、高效接入，提升我國能源有效利用與供電保障水平。將配電網與微電網相結合，建立具備自我修復功能的電網，提升其應對極端氣候與自然災害的適應能力。這既要求有技術上的革新，又要求各相關部門、機構加強協作，建立一個整體的應急管理框架。

4 結束語

隨著科技的發展，電力技術和電力系統規劃對促進我國能源結構轉變、提高電力系統智能化程度具有重要意義。利用現代電網的先進技術與科學的管理方式，既可以提升電力系統的穩定性和安全性，又能夠適應不斷增加的用電負荷，推動新能源的推廣。為了實現經濟、環境與社會的可持續發展，必須在今后的電力系統建設中，深入電力技術的研究和開發，健全電力系統的規劃設計。