智能電網(wǎng)論文

摘要:

智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信 網(wǎng)絡(luò )的基礎上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設備技術(shù)、先進(jìn) 的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統技術(shù)的應用，實(shí)現電網(wǎng)的可靠、 安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)的主要特 征包括自愈、激勵和包括用戶(hù)、抵御攻擊、提供滿(mǎn)足 21 世紀用戶(hù)需 求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資 產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。

一、 智能電網(wǎng)介紹。

智能配電網(wǎng)就是以配電網(wǎng)高級自動(dòng)化技術(shù)為基礎， 通過(guò)應用和融合 先進(jìn)的測量和傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、信息與通信 等技術(shù)，利用智能化的開(kāi)關(guān)設備、配電終端設備，在堅強電網(wǎng)架構和 雙向通信網(wǎng)絡(luò )的物理支持以及各種集成高級應用功能的可視化軟件 支持下，允許可再生能源和分布式發(fā)電單元的大量接入和微網(wǎng)運行， 鼓勵各類(lèi)不同電力用戶(hù)積極參與電網(wǎng)互動(dòng)， 以實(shí)現配電網(wǎng)在正常運行 狀態(tài)下完善的監測、保護、控制、優(yōu)化和非正常運行狀態(tài)下的自愈控 制，最終為電力用戶(hù)提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保的電力供應 和其它附加服務(wù)

智能配電網(wǎng)主要由主站系統、子站系統、通信系統、配電遠方終端 組成，通過(guò)對配電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節、模塊和設備的智能化，同時(shí)結合地理 信息系統應用， 實(shí)現正常情況下配電網(wǎng)與電力系統各個(gè)環(huán)節的協(xié)調和 優(yōu)化運行以及故障情況下的快速定位、 隔離、 恢復、 負荷轉移等功能， 從而為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能，為電力企業(yè)提供便捷、高效的管理 平臺和途徑，進(jìn)而實(shí)現電力企業(yè)管理者、電力用戶(hù)、系統運行操作的協(xié)調和統一。

主要功能：

(1)鼓勵電力用戶(hù)參與電力生產(chǎn)和進(jìn)行選擇性消費。提供充分的實(shí) 時(shí)電價(jià)信息和洞中用電方案，促使用戶(hù)主動(dòng)選擇與調整電能消費方 式。

(2)最大限度兼容各類(lèi)分布式發(fā)電和儲能。使分布式電源和集中式 大型電源相互補充。

(3)支持電力市場(chǎng)化。允許靈活進(jìn)行定時(shí)間范圍的預定電力交易、 實(shí)時(shí)電力交易等。

(4)滿(mǎn)足電能質(zhì)量需要，提供多種的質(zhì)量-價(jià)格方案。

(5)實(shí)現電網(wǎng)運營(yíng)優(yōu)化。以電網(wǎng)的智能化和資產(chǎn)管理軟件深度集成 為基礎，使電力資源和設備得到最有效的利用;

(6)抵御外界攻擊。具有快速恢復能力，能夠識別外界惡意攻擊并 加以抵御，確保供電安全。

國網(wǎng)和南網(wǎng)兩大電網(wǎng)公司未來(lái)在智能電網(wǎng)方面的總投資將不低于 2000 億，2015 年之前將完成主要框架建設。投資構成上，結合中 國式電網(wǎng)的幾大部分目前的狀態(tài)和未來(lái)的發(fā)展方向。預計，智能電網(wǎng)的投資構成上，不考慮大規模儲能裝置，配網(wǎng)自動(dòng)化和用戶(hù)側系統將 占 40%，智能變電站占 20%、智能調度占 15%、柔性輸電系統(含 清潔能源接入側設備)占 10%，其他投資占 15%。

二、 智能電網(wǎng)在國內的發(fā)展情況。

就國內而言，智能電網(wǎng)建設的推進(jìn)是迅速和高效的，但是這個(gè)智能 電力網(wǎng)的建設僅僅是智能能源網(wǎng)的網(wǎng)架建設的主要部分而非全部， 我 們不能以智能電網(wǎng)的局部競爭而放棄在智能網(wǎng)領(lǐng)域的整體創(chuàng )造，而 且， 這個(gè)體系建設所缺憾的就是還沒(méi)有一個(gè)世界領(lǐng)先的技術(shù)標準體系。 與智能電網(wǎng)不同， 中國正在籌備建設的智能能源網(wǎng)， 是將現有的電力、 水務(wù)、熱力、燃氣等單向運轉而且浪費巨大的能源網(wǎng)絡(luò )改造為高效互 動(dòng)的創(chuàng )新網(wǎng)絡(luò )。

政府為解決由于新能源并網(wǎng)帶來(lái)的調峰問(wèn)題和電網(wǎng)適應性不夠的 問(wèn)題，“十二五”期間將普遍推行智能能源網(wǎng)。核電、風(fēng)電等新能源要 投入民用，離不開(kāi)智能能源網(wǎng)，如果說(shuō)核電、風(fēng)電是“汽車(chē)”，智能電 能源網(wǎng)就是“高速公路”。

就國內智能電網(wǎng)的建設而言， 其體系淵源源自歐美國家智能電網(wǎng)思 想和實(shí)踐，其標準之應用也在很大程度上受制于國際力量的影響。從 組織目標運轉而言，其向更高級別的互動(dòng)能源網(wǎng)絡(luò )結構躍進(jìn)之時(shí)，也 許架構的升級路線(xiàn)只有選擇分級疊加的更換方式，因此，目前國內電 力企業(yè)運轉的智能電網(wǎng)改革模式和美國實(shí)施的智能電網(wǎng)建設應屬相 同的產(chǎn)業(yè)變革類(lèi)型。

三、 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1)配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)

智能配電網(wǎng)的自愈控制通過(guò)應用先進(jìn)的數學(xué)和控制理論， 建立起 配電網(wǎng)在異常脆弱區、故障擾動(dòng)區、檢修維護區、正常運行區下的自動(dòng)判別算法，在穩定評價(jià)指標、電能質(zhì)量評價(jià)指標、經(jīng)濟評價(jià)指標、 兼容評價(jià)指標、用戶(hù)服務(wù)評價(jià)指標體系下，對配電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí) 時(shí)評估和隱患預測，并執行相應區域的控制方案，以實(shí)現配電網(wǎng)優(yōu)化 運行和自愈控制的目的，達到安全可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、靈活 互動(dòng)和友好開(kāi)放的供電要求。

① 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的支撐體系

② 智能配電網(wǎng)的分析、仿真及綜合評價(jià)技術(shù)

③ 智能配電網(wǎng)在線(xiàn)風(fēng)險評估、安全預警與智能決策技術(shù)

④ 智能配電網(wǎng)非正常狀態(tài)下的自愈控制技術(shù)

2) 分布式發(fā)電與智能微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)技術(shù)是新型電力電子技術(shù)和分布式發(fā)電、 可再生能源發(fā)電技 術(shù)和儲能技術(shù)的綜合， 集成多個(gè)分布式發(fā)電單元和負荷作為一個(gè)單獨 的系統，為用戶(hù)提供電能和熱能。在合理的控制方式下，微網(wǎng)可以并 網(wǎng)運行也可以脫離主電網(wǎng)孤立運行， 并可實(shí)現兩種運行模式的無(wú)縫轉 換。

DG是微網(wǎng)系統形成的物理基礎，大量的DG并入電網(wǎng)以后，會(huì )給 電網(wǎng)帶來(lái)積極影響，符合智能配電網(wǎng)要求。但大量的DG并入電網(wǎng)以 后，改變了傳統配電網(wǎng)潮流單向流動(dòng)的現狀，給配電網(wǎng)帶來(lái)了很多新 的技術(shù)問(wèn)題：

a.電壓調整問(wèn)題;

b.繼電保護問(wèn)題;

C.對短路電流水平的影響;

d.對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。

3) AMI技術(shù)

高級量測系統(AMI)是自動(dòng)抄表技術(shù)(AMR)的高級發(fā)展， AMI和配 電管理系統(DMS)是實(shí)現智能電網(wǎng)的重要一步。 將兩者有機地結合起 來(lái)， 可以提高電網(wǎng)運行效率和實(shí)現資源的優(yōu)化配置， 可實(shí)現如下目標：

① 使用AMI與現場(chǎng)設備通信 ;

② 使用AMI數據改善在線(xiàn)潮流的計算效果;

③ 使用AMI數據實(shí)現配網(wǎng)狀態(tài)估計;

④ 使用AMI優(yōu)化無(wú)功/電壓的控制策略;

⑤ 使用AMI提高停電管理系統的效率;

⑥ 使用AMI增強電網(wǎng)與用戶(hù)之間的互動(dòng)能力。

4) 配電網(wǎng)快速仿真與模擬技術(shù)

配電網(wǎng)快速仿真與模擬技術(shù)(DFSM)是實(shí)現配電網(wǎng)自愈的重要工 具，它能夠實(shí)現的主要功能包括自適應保護、故障自動(dòng)定位和排除、 網(wǎng)絡(luò )重構、自動(dòng)電壓和無(wú)功控制等，仿真工具包括配電網(wǎng)狀態(tài)評估、 電網(wǎng)潮流優(yōu)化、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全評估、負荷預測等，建模工具包括網(wǎng)絡(luò ) 拓撲分析、設備模型、負荷模型和發(fā)電模型等

四、智能電網(wǎng)的幾點(diǎn)思考

基于每個(gè)國家對于智能電網(wǎng)概念的理解不同，需求不同。所以， 我們不能用一種眼觀(guān)來(lái)看待世界各國智能電網(wǎng)的發(fā)展。

國外對智能電網(wǎng)的研究相對于我國來(lái)說(shuō)更早，同時(shí)技術(shù)也更加成 熟，深刻。所以我們要吸收他們的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，但是也不能全盤(pán) 接收，應該發(fā)展中國特色的智能電網(wǎng)。

開(kāi)放才會(huì )更快的促進(jìn)科技的發(fā)展。這個(gè)觀(guān)點(diǎn)對于智能電網(wǎng)的研究 和發(fā)展同樣適用。開(kāi)放、統一標準，讓更多的研究機構加入，就會(huì )有 更多的新技術(shù)產(chǎn)生。

給用戶(hù)提供更多的方便和實(shí)惠。人性化的電網(wǎng)概念是至關(guān)重要 的，智能電網(wǎng)的設計除了在技術(shù)方面要深入研究之外，怎樣最大限度 的滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，提供更加便捷的服務(wù)是很重要的。

開(kāi)放的市場(chǎng)。就如前面德國對于智能電網(wǎng)的發(fā)展一樣。用戶(hù)可以 根據自己的需要進(jìn)行“買(mǎi)電”和“賣(mài)電”，這樣不僅能夠在一定程度上促 進(jìn)電能的有效利用，也會(huì )增加用戶(hù)對電的概念的理解和興趣。減輕政 府部門(mén)的工作量。