电力系统智能电网建设分析

邢 迪

(广东电网公司佛山供电局,广东佛山,528000)

随着社会的发展及科学技术的不断进步，智能化电网已成为我国电力系统建设及发展的主要方向。但基于现状，要全面实现智能电网建设将是比较困难且漫长的，因此需要对智能电网的相关知识进行全面的分析，应用相应的技术，促进我国电力系统智能电网的建设。

1 智能电网的概念

智能电网是指以电力系统中的发电、输电、变电、配电、用电及调度等环节做对象，并不断研发新的控制、信息及管理技术等，且使以上技术进行有机结合，从而实现发电到用电等环节信息的共同交流，最终实现电力生产、输送及使用等方面的优化。结合我国的实际国情提出了构建坚强智能电网的目标，通过以特高压电网作为主要网架，使各级电网共同发展，从而实现我国电力系统“电力流、信息流、业务流”为一体的智能电网，对保证电力系统的正常运行及降低能耗、提高效果具有重要的意义

2 建设智能电网建设中的关键技术

2.1 网络拓扑技术

作为未来智能电网建设的基础，灵活、坚强的电网结构是建筑智能电网的关键。由于我国能源分布和能源需求分布失衡。因此，不管是考虑当前，还是考虑未来要满足经济发展对电力的需求，都需要走大规模、远距离的输电道路。通过特高压输电，能有效提升输送容量及降低损耗，对节约投资、保护环境等方面具有重要的意义。但如何优化特高压线路及对各级电网的规划、特高压电网和各级电网之间的衔接及一次、二次系统之间协调发展等问题需要进一步解决。

2.2 通信系统集成技术

智能电网必须具备可靠的监视及系统分析能力，也就是具备对故障早期征兆的识别、预判能力及对存在扰动发出信号的能力。智能电网也必须要进行不断的整合与集成，以为电网规划、建设及运行等方面提供实时、有效的信息服务。因此，在智能电网建设中，要全面运用电缆、光纤、无线通信及电力线载波等宽带通信网。通过进行系统集成技术，是保证电网的正常、安全运行的关键。

2.3 高级计量体系及需求侧管理

智能电网需要全方位掌握用户的实际用电规律，以进行有效的规划，保证需求与供应之间的平衡。由于智能电表与其相连的通信系统可组成一个先进的计量系统，能实现对用户的远程监测、用户侧管理及分时电价管理，其需求侧管理目标如图1。随着科技技术的不断发展，智能电表除了原有的电流计量功能，还可作为互联网路由器使用，使电力部门能以智能电表的终端用户作为前提，从而实现通信及宽带等整合。

图1 需求侧管理目标图

2.4 智能调度技术

智能调度是指对当前调度控制中心功能的有效扩展，该技术也是智能电网未来的发展方向。智能调度的目的是建立一个基于广域同步信息的网络保护系统及一体化技术，以起到协调电力系统保护控制、稳定控制、紧急控制、解列控制及恢复控制等综合防御体系。智能调度的重点就在于实现实时的决策指挥，其目的是为了预防电网出现大面积的故障，避免出现大面积停电现象。智能调度所涉及的关键技术主要包括以下几点：（1）系统快速仿真与模拟技术；（2）智能预警技术；（3）调度决策可视化技术；（4）智能数据挖掘技术；（5）预防控制技术；（6）优化调度技术。而且，应急指挥系统与配电自动化等技术也是智能调度技术中的重要组成部分。

2.5 电力电子设备

电力电子技术能在智能电网中的发电、输电、配电及用电等环节中发挥作用。目前，电力系统所采用的电子装置都为全控型大功率电力电子器件、高性能的大功率变流器拓扑及DSP 全数字控制技术等。通过应用先进的电力电子技术，大大推进我国电力系统智能电网的全面建设。

2.6 分布式能源接入技术

分布式能源可划分为分布式发电与分布式储能，在一些发达国家得到全面的运用。其中，分布式发电技术还涉及到以下技术：（1）微型燃气轮机技术；（2）太阳能光伏发电技术；（3）燃料电池技术；（4）风力发电技术；（5）海洋能发电技术；（6）生物质能发电技术；（7）地热发电技术等。而分布式储能装置则涵盖蓄电池、飞轮及超导储能等。随着现代电网中的风电接入量越来越多，风力发电厂对电场的动态模型及计算速度的要求越来越高。而且，风能、太阳能等分布式能源均具有一定的波动性与间歇性，容易影响到电力系统的可靠供电。

3 智能电网的建设策略

3.1 全面发展储能技术

对于智能电网建设而言，全面发展储能技术能有效促进其发展。在传统电力系统中，其模式是一种从生产到传输再到使用的单一模式，在一定程度上限制了其发展。在智能电网建设中，通过应用储能技术，以增设一个电能的“ 存储” 环节。通过应用该存储技术，能有效提高电网的使用性能，而且还对可再生资源与分布式发电的全面应用具有一定的优势，既可以起到技术支撑的作用，还可以增加电网的技术应用选择。同时，在可再生能源发电系统中，其对储能装置的要求比较高，必须具备以下条件：（1）响应速度要快；（2）能量密度比较大，即可以以较小的体积提供比较大的能量；（3）功率密度较大，即可以为系统功率出现突变时提供的补偿功率；（4）耐温性能较好，可以很好地适应一些高温、低温等复杂环境；（5）储能效率比较高；（6）储能量比较大，即可以满足峰谷的调节及有效适应可再生能源在短期性与昼夜变化的相应要求。其中，储能技术如图2所示。

图2 储能技术图

3.2 全面发展分布式智能电网

分布式智能电网是指靠近电力用户构建的一种小型发电机组、微型电网及储能系统，且能实现和外部电网的有效互联。而且这部分小型发电机组可以是各不相同的，能有效运用太阳能、水能及风能等可再生资源。在接入分布式电源后，原有的配电网结构还可保持不变，在一定程度上减小了输、配电网运行及升级时所需要的投资成本。另外，通过接入分布式电源，还能有效改善电网的供电质量及运行可靠性等。因此，通过全面发展分布式智能电网，不仅能有效提高可再生资源的利用效率，还能有效提高电网在运行过程中的安全、稳定及可靠性。

4 坚强智能电网建设的发展趋势

目前，我国还处于工业化发展阶段，对电力装机设备的需求量还非常之大，且由于我国资源的分布与消耗呈现逆向形式。因此，在我国坚强智能电网（如图3所示）的建设中，其发展的目标如下：（1）优化我国的资源配置，有效解决能源资源分布与消耗呈现逆向的问题；（2）实现节能减排的目的，促进可再生资源的可持续发展；（3）促进电力行业的发展，提升电力企业的市场竞争力；（4）有效满足用户的需求，提升服务质量；（5）促进经济与资源的可持续发展。目前，国家电网公司已经明确，将加快对特高压骨干网架的全面建设，在促进各级电网共同发展的前提下，同时就发电、输电、用电及调度等环节进行智能化的建设，并分阶段进行坚强智能电网的建设，预计在2020年，在我国将建成统一的坚强智能电网。

图3 我国坚强智能输电网功能示意图

5 结束语

综上所述，通过对电力系统智能电网的建设，能有效优化资源的配置，并能实现可再生能源的合理接入，对提高资源的利用效率及提高电能质量、供电稳定性等具有重要的意义。而在智能电网的建设过程中，不仅要全面考虑当前的发展情况，还要对其发展前景进行考虑，只有这样，才能全面建设统一的坚强智能电网。

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