淺析智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用

程 樾

（黃石供電公司，湖北 黃石 435000）

淺析智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用

程 樾

（黃石供電公司，湖北 黃石 435000）

邁入后工業(yè)化時代以來，世界各國對于能源的需求日益旺盛，各國對于能源的爭奪競爭也日益激烈。從我國提出可持續(xù)發(fā)展以來，經(jīng)濟(jì)社會對于能源尤其是清潔能源的需求愈來愈大。電力作為一種綠色、高效、無污染的能源也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。其中，智能電網(wǎng)成為電力領(lǐng)域人們的新寵。本文分析了智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用。

智能電網(wǎng)；電力技術(shù)；電力系統(tǒng)；規(guī)劃；應(yīng)用

隨著人類社會發(fā)展程度的提高，作為社會發(fā)展動力之一的能源卻越來越緊缺，一些不可再生的能源已經(jīng)瀕臨殆盡。人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展與能源緊缺的掣肘之間的矛盾日漸突出。為了應(yīng)對當(dāng)今社會能源日益短缺的窘境，可持續(xù)發(fā)展的理念已經(jīng)成為世界各國的發(fā)展共識。能源產(chǎn)業(yè)特別是清潔能源產(chǎn)業(yè)成為世界各國爭相發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一。電力，作為一種清潔綠色的可再生能源越發(fā)得到人們的關(guān)注。經(jīng)過多年的發(fā)展，從電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)來看，絕大多數(shù)國家的電力需求已經(jīng)趨于飽和狀態(tài)，電力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的持續(xù)、快速發(fā)展，其架構(gòu)也已經(jīng)趨于穩(wěn)定、成熟，大多已經(jīng)具備較為充裕的輸、配電供應(yīng)能力，因此，如何提高能源的利用效率，確切地說是如何提高電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率成為電力領(lǐng)域競爭的關(guān)鍵。于是，智能電網(wǎng)的概念逐漸走進(jìn)世界各國人們的視野，智能電網(wǎng)在提高電力能源利用效率、節(jié)約能源方面所具有的無與倫比的作用，也使得各國在能源方面的競爭發(fā)展在電力領(lǐng)域一定程度上集中在對智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)上。

一、對智能電網(wǎng)的概念認(rèn)知

智能電網(wǎng)始于2005年，它出現(xiàn)的標(biāo)志是埃貝爾發(fā)明的一種利用群體群體行為原理使得一幢大樓的所有電器相互協(xié)調(diào)的一種技術(shù)和無線控制器。發(fā)展到現(xiàn)在，智能電網(wǎng)已經(jīng)取得長足進(jìn)步，它一般由智能變電站、智能配電網(wǎng)、智能電能表、智能交互終端、智能調(diào)度、智能家電、智能用電樓宇、智能城市用電網(wǎng)、智能發(fā)電系統(tǒng)和新型儲能系統(tǒng)組成。雖然智能電網(wǎng)的發(fā)展十分的迅猛，但是從全世界范圍內(nèi)來看尚屬于起步階段，因此并沒有一個權(quán)威、準(zhǔn)確的定義。我們不妨通過列舉不同研究者對于智能電網(wǎng)的概念表述來探討下智能電網(wǎng)的內(nèi)涵。

美國能源部曾給智能電網(wǎng)下過這樣一個描述：智能電網(wǎng)是一個能夠監(jiān)視和控制每一個并發(fā)用戶和電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，以保證從電廠輸出開始到終端用戶的整個輸配電過程中所有節(jié)點(diǎn)之間的信息和電能的雙向流動的完全自動化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。

在我國，國家電網(wǎng)中國電力科學(xué)研究院是這樣描述智能電網(wǎng)的：智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的，它涵蓋了我國所有的電壓等級，是各個電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)。它綜合運(yùn)用了了先進(jìn)的現(xiàn)代傳感測量技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，并且與物理電網(wǎng)高度集成。它可以充分地滿足用戶對電力的需求和對資源的優(yōu)化配置，不僅可以確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展的要求，還可以實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

通過以上兩個概念表示我們不難得出智能電網(wǎng)有著如下幾個特點(diǎn)：

（一）智能電網(wǎng)是多種現(xiàn)代技術(shù)的綜合體，多種現(xiàn)代高等技術(shù)的運(yùn)用集中體現(xiàn)在了“智能”二字上，具體地說，體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.智能電網(wǎng)是集成并且協(xié)調(diào)、優(yōu)質(zhì)的。智能電網(wǎng)在在配電、發(fā)電、變電、輸電以及用電的幾大環(huán)節(jié)上，它可以實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度集中一體化，它可以通過自動管控和自我調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)好各個環(huán)節(jié)的能耗，保證在最大限度上用最低的能源損耗來實現(xiàn)最好的預(yù)期目標(biāo)。也就是說通過智能電網(wǎng)來規(guī)劃電力系統(tǒng)，它的運(yùn)作過程是集成的，而實現(xiàn)的目標(biāo)確實是最優(yōu)的。

2.智能電網(wǎng)是“堅強(qiáng)”并且可以“自愈”的。智能電網(wǎng)的發(fā)展是以市場變化為基礎(chǔ)的，這就注定了智能電網(wǎng)一定是最優(yōu)選擇項。它的發(fā)展基本上代表了現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向和發(fā)展需求。具體地說，智能電網(wǎng)的抵御能力是非常之高的，它具有堅強(qiáng)的電網(wǎng)基礎(chǔ)體系和技術(shù)支撐體系，可以避免像普通電網(wǎng)那樣受到物理攻擊或者是網(wǎng)絡(luò)攻擊就會被破壞乃至整個系統(tǒng)癱瘓的情況，同時，智能電網(wǎng)是能夠“自愈”的，這里的“自愈”是指智能電網(wǎng)在各個環(huán)節(jié)中即使其中一個環(huán)節(jié)出錯，某些原件受到損壞也會自動將出錯或者是受損的那一部分從整個系統(tǒng)中隔離開來，而不會影響整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）智能電網(wǎng)是優(yōu)質(zhì)、綠色、清潔、可再生的能源載體。這顯然符合當(dāng)今社會倡導(dǎo)綠色生活，減少環(huán)境污染，促進(jìn)持續(xù)、快速、可持續(xù)發(fā)展的時代要求。

二、智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用分析

運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃是順應(yīng)時代發(fā)展潮流的需要。集成了諸多先進(jìn)技術(shù)的智能電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的大勢所趨。智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中有如下應(yīng)用：

（一）高速、雙向、實時、集成的通信技術(shù)

智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和控制都需要高速、雙向、實時、集成的通信技術(shù)的支撐，這樣可以使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力的交換互動平臺。通過這一技術(shù)，智能電網(wǎng)可以連續(xù)不斷地進(jìn)行自我監(jiān)測和校正，通過使各種不同的智能電子設(shè)備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平，實現(xiàn)其“自愈”。該技術(shù)的有效運(yùn)用可以極大地提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。

（二）智能固態(tài)表計

該技術(shù)主要用于評估電網(wǎng)設(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，通過進(jìn)行表計的讀取、消除電費(fèi)估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通來極大的提高整個電網(wǎng)的安全系數(shù)。除此之外，它還可以保護(hù)電網(wǎng)元件能夠自適應(yīng)地相互通信，這樣的靈活性和自適應(yīng)能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計算機(jī)代理程序的保護(hù)元件仍然能夠保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（三）大容量儲能技術(shù)

發(fā)電的高質(zhì)量存儲一直是電力系統(tǒng)提高輸電效率，提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵之一。大容量儲能技術(shù)的有效運(yùn)用可以提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性，有效的緩解電力供求之間的緊張關(guān)系，在一定程度上實現(xiàn)供電和輸電之間的動態(tài)平衡。

（四）專家系統(tǒng)

“專家系統(tǒng)”是一種先進(jìn)的控制技術(shù)，通過專家系統(tǒng)不但可以分析、診斷和預(yù)測狀態(tài)并確定和采取適當(dāng)?shù)拇胧┮韵?、減輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動，還可以通過收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測電網(wǎng)元件、分析數(shù)據(jù)、診斷和解決問題、執(zhí)行自動控制的行動，為運(yùn)行人員提供信息和選擇等步驟，對任何事件都能夠快速診斷、反應(yīng)、分析并提出解決方案。有了“專家系統(tǒng)”可以極大地降低損耗，其精密的控制技術(shù)一定程度上保證了智能電網(wǎng)的智能化。

（五）超導(dǎo)技術(shù)

眾所周知，超高壓輸電會有很大的損耗，而利用超導(dǎo)體則可最大限度地降低損耗，隨著技術(shù)的發(fā)展，新超導(dǎo)材料的不斷涌現(xiàn)，超導(dǎo)輸電在智能電網(wǎng)中一定可以得到廣泛運(yùn)用。因此，要充分應(yīng)用在超導(dǎo)方面的最新研究成果，提高傳輸功率的密度、供電可靠性和電能質(zhì)量以及電力生產(chǎn)的效率。

結(jié)語

近幾年，國家陸續(xù)出臺政策扶持智能電網(wǎng)的發(fā)展。如今，我國智能電網(wǎng)進(jìn)入全面建設(shè)階段，智能電網(wǎng)的發(fā)展促使智能電表招標(biāo)采購活動上升，加速了我國智能電表市場的增長。電網(wǎng)規(guī)劃和管理是關(guān)系到日常生產(chǎn)和居民生活的重要工作，堅持智能電網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)，提升電網(wǎng)輸送效率，降低線損，支持清潔能源機(jī)組大規(guī)模入網(wǎng)，加快清潔能源發(fā)展，推動我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶有效互動，推廣智能用電技術(shù)，提高用電效率，使得電網(wǎng)功能逐步擴(kuò)展到促進(jìn)能源資源優(yōu)化配置、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提供多元開放的電力服務(wù)、推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多個方面，可以提高能源利用效率，促進(jìn)節(jié)能減排，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源生產(chǎn)和利用、環(huán)境保護(hù)等方面帶來巨大效益。

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