浅谈智能电网技术

杨伟甜

摘 要：电力基础设施是在19世纪和20世纪被设计的，它们是基于当时的科技并用于处理当时的需求的。然而当今，对于这个逐渐老化的基础设施的需求在不断增长，这只能通过对于负荷需求的预测和电力调度的控制来实现，这些都是智能电网有望实现的。因此，理想的智能电网被设计去重新调整这些问题。

关键词：智能电网；技术；分析

中图分类号：D630 文献标识码：A

一、使用智能电网的理由

1 能源浪费

电力必须在产生的时候立即被使用，而消费者已经习惯于在需要时就能使用电力。当今，这种结合要求电力公司在任何时候能够产生足够的电力来满足电力需求。由于很难获知准确的需求数据，电力公司需要产生多余需求的电力来防止意外的用电高峰并保证服务质量。在这套供求系统中，当需求被高估时，造成电力的浪费，而在需求被低估时，会造成断电。

2 可靠性

除了浪费之外，电网的可靠性可能会受到许多因素的影响。具体来讲，电力供应的电压下降可能会引起电压起伏及闪烁，而环境因素，从树木倒下到雷暴和飓风会造成断电。尽管这些可靠性问题多数发生在局部范围，他们还是可能会引发更大的问题，影响到更广泛的区域。

3 可再生能源

传统的发电方式依靠无尽的、对环境没有负面影响的能源。在这样的情况下，中心化的、依靠无穷无尽的传统能源的发电方式表现的很有优势。然而，有限的资源和对环境影响的关注正在驱使发电使用更加清洁和可再生的能源，比如风能和太阳能。不幸的是，这些清洁、可再生的能源在本地化和持续性方面有自己的问题。例如，太阳能电厂如果被建立在佛罗里达州，它就能够产生大量的电力；然而，如果它被建立在南极洲，那它产生的电力就变得微不足道了。除此之外，当前的太阳能电厂在夜间和碰到诸如雷暴和飓风这类天气的时候，都会停止发电，这时就需要使用替代能源来发电以满足需求。综上所述，当前的电网不能很好地适应可再生能源。

二、智能电网概念

智能电网并不是一个单独的设备、应用、系统或网络，甚至不是一个单独的理念。对于什么是智能电网这个问题，并没有一个统一的官方定义。然而，各种各样的组织，如美国能源部，北美电力可靠性公司，和智能电网技术平台，给出的各自定义中，都遵循了一个主题：智能电网利用通信技术和信息技术来优化从供应者到消费者的电力传输和配电。下图说明了智能电网的基本概念。除此之外，智能电网不是一个静态的概念。它会随着当今科技的泛着和新科技的产生而不断发展。这些技术的类型、配置和实现，以及对相关信息的获取、传播和使用是实现智能电网安全和本书的主要关注方向。

三、智能电网的组件

为了达到预期的可靠、有效和使用清洁能源的配电，智能电网利用了多种科技。根据美国能源部的描述，以下技术被认为是关键技术领域：

（1）集成双向通信技术；（2）先进设备技术；（3）先进控制技术；（4）参数测量技术；（5）决策支持技术。

四、智能电网技术应用分析

1 集成双向通信技术

双向通信使得操作者能实时地监控和操作电网的组件。这种通信提升了操作者操纵电网的能力。例如，在现在的电网中，操作者不能发现电网断电，除非收到了消费者的提示，通常是通过电话联系到消费者支持中心。在智能电网中，操作者能够在没有任何消费者提示的情况下检测并处理问题，这样就能更快地解决问题并降低操作成本。为了达到这种效果，智能电网的组件需要具有双向通信能力。不同的智能电网实现会利用不同的技术，但是它们都需要底层的数据传输网络。当前的智能电网利用的网络技术也被用于自动抄表系统部署中，如本章前面在“自动抄表系统网络拓扑结构”部分所述。

2 先进设备技术

先进设备技术包括的范围有超导设备、容错设备、超额电力存储设备、智能设备和诊断设备。这些技术积极的决定了电网的电学性质。例如，太阳能电厂白天产生的超额电力可以被存储在电力存储设备中，等到了夜晚，太阳能电厂不再能发电时，再被取出使用。所谓的智能设备能够向消费者和电力供应者提供有用的消费回馈来实现更好的能源管理。尽管以上提到的列表看起来好像列出了一组分散的多种类的科技设备，这个关键技术领域列表中的智能电网组件能提供相对于当前使用的电网的独一无二的优势。

3 先进控制

技术利用在本章“集成双向通信”部分提到的双向通信组件，先进控制技术允许操作者（人或机器）来操控各种各样的智能电网组件。具体来讲，先进控制技术使得高级数据收集、诊断和维护成为了可能。例如，操作者可以远程的识别问题并安装补丁，这样一来就节省派遣技术人员到现场花费的时间和其他成本。

4 参数测量技术

新的参数测量技术为智能电网的稳定性、健康度和安全功能提供支持。这些科技中最常见的是智能仪表。一个智能仪表监控使用数据并向电力公司、消费者和第三方服务提供商提供使用细节。依靠智能仪表和基础设施，智能仪表可以被用来实现其他的管理功能，如电力中断提醒和远程停止服务。

5 决策支持技术

人类和机器使用不同的语言，因此，重要的信息可能在转换中丢失。对于智能电网，由于其自身特点，它可以在一个很短的时问帧内收集对于个人来说非常复杂和非常庞大的信息。人机界面需要必须使用一种高效的手段来简化数据和结果的分析，从而使得操作者和管理者能够快速地做出决策。人机界面可以被描述为用户与机器交互的方式。根据国际电工技术委员会（IEC）的描述，一个系统的成功与否通常依赖于它的人机界面能否有效获得用户的认可。

6 智能电网技术应用

掌握消息的消费者是明智的。这是促使智能电网向消费者提供实时使用数据的背后原因。应用程序会向消费者提供实时的使用数据和价格以及削减消费者电力账单的建议，比如在夜晚非用电高峰期运行洗碗机，而不是在下午居民都下班和放学时候运行。应用程序尽量用普适的方法提供这些信息，以确保消费者总是准确地知道他们在使用多少电力和电力的价格。

参考文献

[1]王振.智能电网技术现状与发展趋势[J].企业科技与发展，2011（05）.

[2]张柯.浅述智能电网的发展[J].科技资讯，2011（04）.endprint