浅析智能电网技术现状与发展趋势

东北大学秦皇岛分校　张智廷



浅析智能电网技术现状与发展趋势

东北大学秦皇岛分校张智廷

【摘要】智能电网是当前国际电力行业重点关注的领域，它在一定程度上决定着未来电网的发展方向，关系到整个能源的转换以及输送。本文主要讲述了智能电网技术的应用现状，对今后的发展趋势进行了相应的研究。

【关键词】智能电网技术；现状；发展趋势

伴随市场改革的深化，智能电网成为未来电网发展的必经之路。

1　智能电网含义及其功能特点

智能电网是以物理电网为基础(我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它能够提高能源的利用效率，同时减少对环境的污染，提升供电安全与可靠性，减少电能损耗等。智能电网系统的智能性体现在量测、传感技术带来的可观测性；对观测状态进行控制的可控制性；此外还有嵌入式的自主处理技术；还能实时分析数据，能够实现自适应和自愈。智能电网技术具有交互、协调、优质、高效、自愈、安全、兼容以及集成的特点。

2　智能电网技术发展现状

美国发展智能电网重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升。英法德等国家着重发展泛欧洲电网互联，意大利着重发展智能电表及互动化的配电网，而丹麦则着重发展风力发电及其控制技术。日本侧重储能系统、智能电表等设备系统运用、维护保养的技术研究。而中国的智能电网主要包括发电、线路、变电、配电、用户、调度等环节，是将电力流、信息流、业务流融为一体的完整体系。

2.1智能调度

在智能电网的构建和发展的过程中，构建智能调度运行系统是十分关键的，该系统目前是从电网调度控制系统中延伸出来的，该系统以调度技术为核心，主要是为了共同提升中心控制系统对全部电网的有效控制能力，同时还能够整合、分配电网资源；为实现高效、规范的管理、调度电网系统奠定了坚实的基础。

2.2发电与蓄能

电能的产生依赖于对各种能源的利用与生产，在将各种能源转换为电能的过程中，对外界环境造成的危害也是不可小觑的，但是也正是由于这个环节隐藏较大的节能空间，这也成为将多样式的电能与智能电网连接到一起的一个重要原因。分布式能源包括发电以及储能两个部分，分布式的发电通常需要依赖潮汐能、风能、太阳能等的发电技术；相应的需要机械装置、蓄电池以及超导材料等的储能装置。

2.3电力电子技术

伴随电力系统的不断深入发展，需要更高的技术来支撑电网的运行，而电子技术则能够适应电力系统发展过程中的技术需求。电力电子是电力领域新型的电子技术，它主要通过运用电力电子原件对电能进行有效的控制以及转换，进而实现电能的不断优化。

2.4特高压输电

通常1000千伏及以上交流或±800千伏直流输电称为特高压输电；它具有输电距离远、占地少、容量大、损耗低等特点。我国目前已建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程，初步建成世界一流的坚强电网，据相关规划，截至“十三五”末，中国的特高压建设线路长度和变电(换流)容量分别达到8.9万公里、7.8亿千伏安(千瓦)。高强度、大规模电网建设将贯穿整个“十三五”。而到2020年，国家电网将完成“五纵五横一环网”特高压交流，以及27回特高压直流的建设。

3　智能电网的技术关键

3.1智能计量体系以及需求侧管理

电网智能化必须要精确得知各种用户的用电规律，实施电价动态管理，引导用户合理用电。让用户参与供需互动，实现大范围地削峰填谷、减少系统备用容量，保证电力平滑输出和系统的安全可靠运行，以平衡需求与供给之间的关系。智能计量系统是由智能电表和通讯系统组成的，能够有效实现对分时电价、远程控制和用户侧的管理等准确、迅速的系统响应。同时，引导和鼓励用户开展分布式电源、新能源的开发利用，支持用户余电上网，从用户侧解决能源供给问题

3.2智能线路

在基础设施方面，HVDC、特高压、高温超导以及FACTS等技术将会投入使用，从而能让电路获取较高的输电电容，提升电能质量。在远程监控以及智能检修方面，实时远程监测电流、电压、绝缘、杆塔应力、污闪、功率等，并利用相关信息实施抢修，进行故障排除，自动融冰等简单操作。

3.3开放、集成而标准的通讯系统

智能电网系统必须要实时监测分析当前系统的状态，一方面要识别出故障的早期征兆而且要对此做出准确的预测，对已经产生的扰动及时作出相应处置；另一方面还需要整合集成资产管理以及电网生产运行平台，为电网的建设，运行管理以及规划提供全面的信息服务，这也对标准、开放、集成的通讯系统以及网络的安全性提出了更高的要求。

3.4智能调度及防护系统

实现调度智能化是对当前调度控制中心的扩展。要对新能源、分布式能源、微网、储能等并网运行控制技术和需求侧响应模型深入研究，并结合科技信息技术的进步，建立起先进、安全、可靠的智能调度体系，提高电网安全稳定运行水平和运行效率；建立起一个基于紧急控制一体化以及广域信息同步化的网络保护，并且协同电力系统保护和控制、紧急控制系统、解列控制系统、区域稳定控制系统、恢复控制系统等的综合防御体系，通过在线决策、指挥，防治灾变，实现更好的预防大面积连锁性的故障。

4　智能电网技术发展方向

4.1快速仿真的决策技术

快速仿真系统与模拟系统是包括自愈系统、风险评估以及优化后的高级软件系统，它为智能电网提供预测能力以及数字支持，能为调度员在紧急状况下提供决策支持，从而改善电网安全性、稳定性以及运行的效率。基于Agent的仿真决策为未来电网发展指明方向。

4.2基于MAS的分布协调

多Agent系统是实现分布式、大规模以及适应性强的复杂系统的基础，它能够实现系统互联以及互操作，能最大限度保护用户的资源。当前MAS具有广阔发展空间，将成为智能电网的研究重点。

4.3知识性综合决策支持

未来智能电网系统将面临更加复杂的数据并且复杂程度会呈现几何级增长，届时信息之间的关联也会很密切，而如何从大量的信息中获取、分享、管理、发布和利用知识资源，消除信息孤岛以及知识孤岛，进而实现宽领域、多层次的知识资源共享型的智能电网知识管理系统，这是我们面临的一个巨大问题；我们只有通过电力流、知识流以及业务流、信息流之间的融合，实现基于知识的智能电网运行与控制，才能更好解决面临的问题。

4.4分布式能源系统集成

分布式的能源主要包括：分布式发电；该项技术主要包含燃料电池技术、风力发电技术、海洋能发电技术、太阳能光伏发电技术、燃料电池技术、生物质能发电技术、微型燃气轮机技术等。由于分布式发电分布自主而且不确定，很难集中控制，因而MAS技术成为解决该问题的最佳途径。分布式储能；分布式储能装置主要包含超导储能、蓄电池储能以及飞轮储能等装置。以实现存储富余电能与释放电能供电的调控，将大量的、不可控的清洁能源转化为稳定、可靠、可控能源，最大限度消纳清洁能源；智能电网能实现风险环境下的自愈，而且还能向用户提供优质电力。

5　结束语

伴随中国经济社会的转型，电网建设与发展也应该与时俱进，不断提升；智能电网的建设与发展，有助于促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展；有助于优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。在实践中，必须不断扩大智能电网技术的应用领域并且提高应用层次及水平，进而提升电网系统的稳定性以及可靠性。

参考文献

[1]伍磊,袁越,季侃等.微型电网及其在防震减灾中的运用[J].电网技术,2008,32(16):32-36.

[2]王振.智能电网技术现状与发展趋势[J].科技资讯,2011,7(05): 117-119.

张智廷（1996—），男，内蒙古巴彦淖尔人，现就读于东北大学秦皇岛分校。

作者简介：