智能电网技术在清洁能源中的应用现状

高崧耀

【摘要】：进入21世纪以来，人类不得不直面以下三个重要的课题：能源紧缺、气候变化以及环境污染。就目前情况而言，全球的能源消耗80%以上仍然依赖着煤炭、石油等传统化石能源，消耗化石能源必将产生大量的温室气体，进而加剧了气候变化与环境污染的程度，这无疑会严重的阻碍人类社会的发展。研究并应用新型能源已然成为现如今的必要课题。然而，人们不可忽略的是，现阶段清洁能源的相关技术并不完善，在电网系统运行的过程中，清洁能源不可避免的受到自身随意性以及间歇性的影响，从而会导致电压失衡以及短路等故障发生。由此看来，现阶段最需要解决的问题就是应当如何实现智能电网与清洁能源的并网应用，并进一步减少故障的发生。

【关键词】：智能电网技术；清洁能源；应用现状；措施

1、导言

随着经济全球化的发展和我国经济发展进程的深人，能源紧缺已成为当今值得深思的重要问题。为了应对当今社会能源日益短缺的窘境，可持续发展的理念已经成为世界各国的发展共识。能源产业特别是清洁能源产业成为世界各国争相发展的重点产业之一。电力作为一种清洁绿色的可再生能源越发得到人们的关注。因此开展智能电网与清洁能源并网技术能够提高能源的多样化与可持续化。

2、智能电网概述

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。

3、清洁能源概述

简单来说，在使用过程中，不会排放出有毒物质，对环境污染较小甚至没有污染的能源可统称为清洁能源。举个例子来说，风能、太阳能以及沼气就是最常见的清洁能源。与之相对的非清洁能源，就是指在使用的过程中，会给环境带来较大的污染，甚至是有毒物质的能源，例如煤炭、石油等化石燃料。风能是一种最为常见的清洁的可再生能源，现如今，采取风力发电的方式是十分普遍的，其基本原理就是将风能通过一定的装置转化为机械能，再进一步将机械能转化为电能。风力发电是一种较为安全可靠的发电方式，随着科学技术的发展与进步，风力发电的成本正逐渐降低。作为最典型的清洁能源，太阳能正逐渐从补充能源向替代能源过渡，利用太阳能发电的方式成为光伏发电。光伏发电具备着其他发电方式不具备的特性，它不仅是可再生的环保清洁的，还是一种资源分布广泛并且建造灵活的发电方式。太阳能光伏利用的主要发展趋势将逐渐转化为太阳能光伏并网发电，太阳能发电的趋势也正一步步的从无电地区向有电趋势蔓延

4、智能电网的清洁能源并网控制方式

4.1电力电子技术的控制方法

光伏电池、风机和燃料电池等都要求利用电力电子变频器进行变换，这样才可以和智能电网的电网系统连接起来。由于变换器具有响应快速、惯性小、過流能力弱的特性，因此变换器的能量管理的控制理念和常规系统有比较大的差异。与此同时，逆变器由于需要适用于清洁能源并网，所以除了要求具备普通逆变器的功能以及基本的并联运行之外，还应该根据清洁能源的相关要求拥有必备的控制功能，比如电压与频率比的（u/f）控制和有功无功（PQ）的掌控。由于下垂特性的电压与频率比的控制可以实现负荷功率变化的时候，不同种类的清洁电源间变化功率实现共享，并且在电力单元孤岛运行时为智能电网提供频率支持；有功无功的控制可以通过实际运行的情况来实现清洁电源有功和无功的定向性控制。以智能电网的电力电子技术的控制方法为基础，卡特里娜提出针对可调度能源的有功无功潮流而设计的控制方法。

4.2基于多代理系统的控制方法

在现代智能电网中，多代理系统由控制代理、发电单元代理、用户代理和数据库代理组成。各代理之间通过TCP/IP协议交换数据，各代理在自身环境中互动，并由控制代理发送主网控制信息至相应的代理。一方面，用户代理传送负荷信息与需求指令至发电单元代理；另一方面，发电单元代理将电能生产信息传送至用户代理。可视化信息平台收集各代理发送的信息以便调度员进行下一步处理。该法兼顾发电单元所需电能质量和能量管理的要求，采用集中管理和分散独立运行相结合的控制策略，运用多代理技术对各个清洁电源、负荷和开关状态进行监控，使智能电网的信息更容易获取，系统稳定性更容易分析，控制器更容易设计。

4.3智能电网的虚拟发电厂控制方法

清洁能源、分布式能源有其特点，为了适应这些特性，我们的研究需要结合电网频率、电压控制技术、联络线潮流、发电预测模型和方法等融为一体的控制技术。因此，解决清洁能源发电接入与控制的有效途径之一就是虚拟发电厂技术。它将配电网中分散安装的受控负荷、清洁电源和储能系统融合成一个独特的电厂，来参与电网的运行。在这个庞大的虚拟电厂中，每一个构成部分，都和能量管理系统相连接，此时控制中心就可以通过智能电网实现双向信息传送，利用增强型短信服务系统进行整体的调度来协调机端潮流、受端负荷和储能系统的运作，达到降低损耗、降低温室气体排放、合理资源利用、控制电网峰值负荷以及提升供电可靠性的目的。此外，由于电厂具有高级监测的功能，测量和计算不同节点动态电压、故障数据、频率波动、监测系统的异步运行、同步发电机短时失磁异步运行、低频振荡的变化过程。

结论

总而言之，以智能电网技术的清洁能源并网技术为基础，积极发展我国智能电网，可以帮助解决目前我国能源紧缺的问题，同时改善气候，缓解部分环境污染的问题等。因此，智能电网的建设可以说是一项长期浩大的工程。在智能电网的支撑下，清洁能源入网即使会出现明显的技术难题，但由于清洁能源是解决大气污染等环境问题的最佳途径，因此工业和学术领域应该表达出对清洁能源并网技术的足够重视。

【参考文献】：

[1]丘浪文.智能电网技术的应用现状与发展[J].电工文摘，2011，05：55-56.

[2]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，12：1-7.