能源互联下电力系统自动化发展方向分析

李瀛寰

（赤峰金剑铜业有限责任公司，内蒙古 赤峰 024000）

0 引 言

能源互联网使用先进的智能管理和电子信息等技术，通过连接分布式能量采集装置、能量存储装置及多类型负载等，实现能量的对等交换和双向流动，并共享网络。在传统电力系统模式难以满足经济、可靠、高质量以及安全的发展要求下，电力系统自动化不断摸索前行，可将能源互联与电力系统自动化相结合，有助于全面建设电力系统。

1 能源互联网概述

1.1 概 念

能源互联网是指以清洁能源输送为主并以特高压电网为通道的大范围互联电网，连接各种大型能源基地和分布式电源，将海洋能、太阳能、风能以及地热能输送至电力客户，是安全性能高、服务范围广且低碳绿色的能源配置平台，可保证能源的合理供应，实现可持续发展[1]。

1.2 特 点

能源互联网利用互联网软件实现电力调度和供应管理，可以有效减少能源损耗，提高能源利用率，具有3个特点。

第一，以物联为基础。能源互联应用互联网技术，构建完备物联网，保障能源调配与应用，实现综合能源利用管理。

第二，覆盖范围广。各地能源条件不同，在采集、利用与存储能源时，无法集中管理，需遵循属地就近原则，选择富集能源地区构建电站系统，实现电力电站广泛分布。并且，由于接入了民用供电单位或家用太阳能等设备，可扩大系统范围，实现全域连接。

第三，管理信息化。借助传感设备进行能源场信息采集，以此计算现有能源数据，通过比对分析各类型数据，为后续构建电力系统奠定基础。将上述信息详细记录保存下来，以实现电力站科学调配与布局，信息化处理电力能源，不断完善电力系统[2]。

2 能源互联与电力系统自动化的融合

能源互联网与电力系统的融合，狭义是指能源网络平台融合，以解决传输能源问题，其中涉及诸多环节，如存储能源何生产能源等。广义是指建设整体能源系统。

2.1 智能融合

电力系统自动化具有安全可靠和经济高效等特点。结合计算机、通信及电力等新兴技术，以电力系统为主体智能融合能源互联网，进而构建快速响应的电力传输系统，可实现电力系统升级[3]。

2.1.1 物理融合特征

以电力系统融合网络的形态具有电网中心特点，可将能源体系划分为微观与宏观。以微观而言，其能够接入众多DG，实现区域电网互联与能源自治，建设若干微电网单元。而宏观上以高压直流/交流大电网为主干架，远离负荷中心建立风能/光伏能源资源互补。化石能源逐渐被可再生能源替代，可在生能源作为社会应用的主要能源能够向电能转化，摆脱传统能源束缚，应用绿色能源，减少环境污染[4]。

2.1.2 信息融合特征

融合电力系统中，以专用通信网络为主引入大数据和云计算等，利用强大的计算功能构建全网测量体系，提高电力系统融合主体网络弹性，进而保证其安全运行。微电网能量主体为调度运营商，通过调动微电网控制单元来控制DG、储能及负荷，保证功率平衡，从而实现安稳控制及优化运行。在大电网信息交互过程中，控制能量流与结算电量信息从上往下传送至运营商，实现电力系统的协调控制[5]。电力系统框架如图1所示。

图1 电力系统框架

2.2 关键技术

2.2.1 能源存储技术

储能技术可以解决可再生能源发电随机波动等问题，实现平滑负荷，提高设备运行效率与利用率，减少峰谷差，促进系统稳定运行。电能存储技术能够在消费和生产电能时，通过时间及空间进行解耦，更为高效地利用电能，以提高利用效率。而超导磁储能、超级电容器储能以及飞轮储能则难以达到兆瓦级，因此需进一步研究降低成本和提高能量密度的措施。压缩空气储能为大规模储能，存在需建造特定储气室并依赖化石能源等缺点，可向压缩空气液化或微小型等方向发展。此外，当前建立和运营储气库是储气技术的重点，可在能源传输管中实现冷气和热气的大规模存储[6]。

2.2.2 能源转换技术

能源联网和电力系统融合需以能源转换器为依托，除了化石能源、核、风等一次能源向化学能、热能以及电能转化技术外，近几年也研发了电转气（Power to Gas，P2G）技术、直流变压器以及热电冷联产（Combined Cooling Heating and Powe，CCHP）技术等，具体如表1所示。

表1 能源转换技术

2.2.3 能源传输技术

该技术与能源存储和转换技术类似，关键指标是传输效率。当前远距离能源传输或跨区域传输通常以电能和天然气为主，其他能源受到效率限制仅采取城市级传输。近几年，科研人员研究的提高输电容量、增加输电距离以及减少能源损耗的传输技术，如超导电缆输电、柔性直流输电及特高压输电等，对于推动以电力系统为中心的融合网络建设具有积极作用[7]。

2.2.4 信息系统安全技术

信息系统集信息采集、处理及传输于一体，可为电力系统自动化和能源互联网融合提供支持，保证通信安全与信息质量。在完善信息系统建设时，需优化系统架构，从下游采集设备信息并将其传输至应用层，避免恶意网络入侵。此外，在信息安全发展中，还需要加强技术研究，降低安全维护成本。

3 能源互联下电力系统自动化发展方向

3.1 电力系统高效化

GPS系统作为远程定位系统，在电力系统自动化中应用十分广泛，能够动态监测电力系统的安全性，汇总电力系统的数据，实现动态调节与智能控制，为电力系统自动化实时控制提供助力。在电力系统中应用GPS技术也能够突出其精准性高、实效性强和投入成本低等特点，使得实际运行中电力系统愈发高效。同时，还要不断研发新型设备与技术，推动电力系统高效发展[8]。

3.2 电力系统简单化

人工操作模式中，由于电力系统过于烦琐易产生操作失误，引发系统故障。而自动化电力系统可简化电力系统操作，实现系统智能运行与控制，从烦琐人工操作转变成简单计算机操作。在能源互联发展下，进一步更新和调整电力系统，使其向简单化方向发展，避免人为操作失误造成电力故障，提高工作效率[9]。

3.3 电力系统智能化

能源互联发展下，自动化电力系统逐渐向智能化方向发展。智能化电力系统可提高供电效率，减少系统故障，提高故障容错率。科研人员对此不断深入研究，加上能源互联信息交换，可促进系统向稳定可靠的方向发展，推动智能电网建设[10]。

4 结 论

随着社会经济的发展，人们对电力的需求更大。能源互联网应用了先进的电子技术、智能管理技术以及信息技术，可连接电力网络能源节点，因此在电力系统自动化中融合能源互联可为电力企业提供助力，推动电力系统自动化向智能化、高效化以及简单化的方向发展。