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(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn) 的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、 安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。智能電網(wǎng)的主要特 征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足 21 世紀(jì)用戶需 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(yùn)行。

一、 智能電網(wǎng)介紹。

智能配電網(wǎng)就是以配電網(wǎng)高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)， 通過(guò)應(yīng)用和融合 先進(jìn)的測(cè)量和傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息與通信 等技術(shù)，利用智能化的開關(guān)設(shè)備、配電終端設(shè)備，在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)架構(gòu)和 雙向通信網(wǎng)絡(luò)的物理支持以及各種集成高級(jí)應(yīng)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(yùn)行， 鼓勵(lì)各類不同電力用戶積極參與電網(wǎng)互動(dòng)， 以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)在正常運(yùn)行 狀態(tài)下完善的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、優(yōu)化和非正常運(yùn)行狀態(tài)下的自愈控 制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的電力供應(yīng) 和其它附加服務(wù)

智能配電網(wǎng)主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配電遠(yuǎn)方終端 組成，通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)、模塊和設(shè)備的智能化，同時(shí)結(jié)合地理 信息系統(tǒng)應(yīng)用， 實(shí)現(xiàn)正常情況下配電網(wǎng)與電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和 優(yōu)化運(yùn)行以及故障情況下的快速定位、 隔離、 恢復(fù)、 負(fù)荷轉(zhuǎn)移等功能， 從而為用戶提供優(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(tái)和途徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)管理者、電力用戶、系統(tǒng)運(yùn)行操作的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

主要功能：

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

(2)最大限度兼容各類分布式發(fā)電和儲(chǔ)能。使分布式電源和集中式 大型電源相互補(bǔ)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(yù)定電力交易、 實(shí)時(shí)電力交易等。

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

(5)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)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(chǔ)，使電力資源和設(shè)備得到最有效的利用;

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

國(guó)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(shè)。投資構(gòu)成上，結(jié)合中 國(guó)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(yù)計(jì)，智能電網(wǎng)的投資構(gòu)成上，不考慮大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，配網(wǎng)自動(dòng)化和用戶側(cè)系統(tǒng)將 占 40%，智能變電站占 20%、智能調(diào)度占 15%、柔性輸電系統(tǒng)(含 清潔能源接入側(cè)設(shè)備)占 10%，其他投資占 15%。

二、 智能電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況。

就國(guó)內(nèi)而言，智能電網(wǎng)建設(shè)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(shè)僅僅是智能能源網(wǎng)的網(wǎng)架建設(shè)的主要部分而非全部， 我 們不能以智能電網(wǎng)的局部競(jìng)爭(zhēng)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(shè)所缺憾的就是還沒(méi)有一個(gè)世界領(lǐng)先的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。 與智能電網(wǎng)不同， 中國(guó)正在籌備建設(shè)的智能能源網(wǎng)， 是將現(xiàn)有的電力、 水務(wù)、熱力、燃?xì)獾葐蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)而且浪費(fèi)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(diào)峰問(wèn)題和電網(wǎng)適應(yīng)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，離不開智能能源網(wǎng)，如果說(shuō)核電、風(fēng)電是“汽車”，智能電 能源網(wǎng)就是“高速公路”。

就國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的建設(shè)而言， 其體系淵源源自歐美國(guó)家智能電網(wǎng)思 想和實(shí)踐，其標(biāo)準(zhǔn)之應(yīng)用也在很大程度上受制于國(guó)際力量的影響。從 組織目標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)而言，其向更高級(jí)別的互動(dòng)能源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)躍進(jìn)之時(shí)，也 許架構(gòu)的升級(jí)路線只有選擇分級(jí)疊加的更換方式，因此，目前國(guó)內(nèi)電 力企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的智能電網(wǎng)改革模式和美國(guó)實(shí)施的智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)屬相 同的產(chǎn)業(yè)變革類型。

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(yīng)用先進(jìn)的數(shù)學(xué)和控制理論， 建立起 配電網(wǎng)在異常脆弱區(qū)、故障擾動(dòng)區(qū)、檢修維護(hù)區(qū)、正常運(yùn)行區(qū)下的自動(dòng)判別算法，在穩(wěn)定評(píng)價(jià)指標(biāo)、電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、 兼容評(píng)價(jià)指標(biāo)、用戶服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系下，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí) 時(shí)評(píng)估和隱患預(yù)測(cè)，并執(zhí)行相應(yīng)區(qū)域的控制方案，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)優(yōu)化 運(yùn)行和自愈控制的目的，達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、靈活 互動(dòng)和友好開放的供電要求。

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(píng)價(jià)技術(shù)

③ 智能配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全預(yù)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(chǔ)能技術(shù)的綜合， 集成多個(gè)分布式發(fā)電單元和負(fù)荷作為一個(gè)單獨(dú) 的系統(tǒng)，為用戶提供電能和熱能。在合理的控制方式下，微網(wǎng)可以并 網(wǎng)運(yùn)行也可以脫離主電網(wǎng)孤立運(yùn)行， 并可實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行模式的無(wú)縫轉(zhuǎn) 換。

DG是微網(wǎng)系統(tǒng)形成的物理基礎(chǔ)，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(tǒng)配電網(wǎng)潮流單向流動(dòng)的現(xiàn)狀，給配電網(wǎng)帶來(lái)了很多新 的技術(shù)問(wèn)題：

a.電壓調(diào)整問(wèn)題;

b.繼電保護(hù)問(wèn)題;

C.對(duì)短路電流水平的影響;

d.對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。

3) AMI技術(shù)

高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)(AMI)是自動(dòng)抄表技術(shù)(AMR)的高級(jí)發(fā)展， AMI和配 電管理系統(tǒng)(DMS)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要一步。 將兩者有機(jī)地結(jié)合起 來(lái)， 可以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置， 可實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

① 使用AMI與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信 ;

② 使用AMI數(shù)據(jù)改善在線潮流的計(jì)算效果;

③ 使用AMI數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì);

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(tǒng)的效率;

⑥ 使用AMI增強(qiáng)電網(wǎng)與用戶之間的互動(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(xiàn)配電網(wǎng)自愈的重要工 具，它能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能包括自適應(yīng)保護(hù)、故障自動(dòng)定位和排除、 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、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(píng)估、 電網(wǎng)潮流優(yōu)化、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估、負(fù)荷預(yù)測(cè)等，建模工具包括網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浞治觥⒃O(shè)備模型、負(fù)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(guó)家對(duì)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來(lái)看待世界各國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

國(guó)外對(duì)智能電網(wǎng)的研究相對(duì)于我國(guó)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(yàn)，但是也不能全盤 接收，應(yīng)該發(fā)展中國(guó)特色的智能電網(wǎng)。

開放才會(huì)更快的促進(jìn)科技的發(fā)展。這個(gè)觀點(diǎn)對(duì)于智能電網(wǎng)的研究 和發(fā)展同樣適用。開放、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，讓更多的研究機(jī)構(gòu)加入，就會(huì)有 更多的新技術(shù)產(chǎn)生。

給用戶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(shè)計(jì)除了在技術(shù)方面要深入研究之外，怎樣最大限度 的滿足用戶的需要，提供更加便捷的服務(wù)是很重要的。

開放的市場(chǎng)。就如前面德國(guó)對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展一樣。用戶可以 根據(jù)自己的需要進(jìn)行“買電”和“賣電”，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)增加用戶對(duì)電的概念的理解和興趣。減輕政 府部門的工作量。