電氣工程及其自動化視域下的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)

齊欣

【摘 要】發(fā)展智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然舉措。本文主要對智能電網(wǎng)的發(fā)展方式以及其帶來的綜合效益進(jìn)行探究，明確智能電網(wǎng)的必然性和必要性，對其發(fā)展途徑進(jìn)行概括性介紹。旨在豐富智能電網(wǎng)發(fā)展理論體系，促進(jìn)電力智能化、經(jīng)濟(jì)化的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);發(fā)展方式;效益評估

電力行業(yè)的發(fā)展伴隨逐漸多元化的用電需求、日益嚴(yán)峻的能源形勢及環(huán)境污染狀況。電力生產(chǎn)作為生產(chǎn)可再生能源的重要形式，其本身也伴隨相對嚴(yán)重的能源消耗問題和資源浪費(fèi)問題。在當(dāng)前的技術(shù)水平和社會環(huán)境之下，發(fā)展智能電網(wǎng)無疑是解決行業(yè)發(fā)展矛盾的關(guān)鍵措施之一。

1 堅強(qiáng)智能電網(wǎng)概念的提出

智能電網(wǎng)即電網(wǎng)的智能化，也稱 “電網(wǎng)2.0”，最早源自于美國，其核心含義是電網(wǎng)的數(shù)字化、信息化、自動化與互動化，雖然美國科學(xué)家從電網(wǎng)建設(shè)的總體目標(biāo)和要求等方面對智能電網(wǎng)進(jìn)行了概述，但迄今為止，國際上還沒有關(guān)于智能電網(wǎng)的統(tǒng)一的確定的定義。

以物理電網(wǎng)作為電能傳輸?shù)幕A(chǔ)，以互聯(lián)的通信平臺作為支撐，具備信息化、互動化和自動化的，包括發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、用電環(huán)節(jié)和電力調(diào)度環(huán)節(jié)的，覆蓋特高壓、超高壓、高壓等所有電壓等級的，能實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的一體化高度融合的現(xiàn)代化電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。

2 智能電網(wǎng)的先進(jìn)性

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)綜合應(yīng)于電網(wǎng)，先進(jìn)的檢測、控制、顯示、指示和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)高度集成，自動化程度更高，其先進(jìn)性表現(xiàn)為：

一是提高電能供應(yīng)的可靠性。電力系統(tǒng)可靠性包含安全性和裕度兩方面。安全性指不因系統(tǒng)故障而失控或大面積停電。裕度指電力系統(tǒng)有足夠大的容量，能保證電能的充裕供給。傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、自控技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度融合，可適時獲取電網(wǎng)的全景信息，能發(fā)現(xiàn)或預(yù)見電網(wǎng)的故障，有效避免大范圍停電;配電自動化、智能調(diào)度、抽水儲能、廠網(wǎng)互聯(lián)等技術(shù)的應(yīng)用，有效地提高了電力運(yùn)行控制的靈活性，保證電力供應(yīng)的裕度。

二是提高電能的轉(zhuǎn)換效率。電能的轉(zhuǎn)換是指其他形式能與電能之間的相互轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)今其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的方式有：水力發(fā)電、火力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。堅強(qiáng)的電網(wǎng)物理基礎(chǔ)體系、技術(shù)支撐體系，智能應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，使得智能電網(wǎng)能適應(yīng)水能、太陽能、風(fēng)能等各種清潔能源轉(zhuǎn)化為電能與并網(wǎng)傳輸，有效提高其他形式能源轉(zhuǎn)化為電能的效率。

三是提高電能的利用率。一方面智能電網(wǎng)可根據(jù)負(fù)荷變化，動態(tài)調(diào)整輸配電變壓設(shè)備的數(shù)量和容量;另一方面智能電網(wǎng)可自動提高負(fù)荷端功率因素，使無功功率就地平衡，降低無功負(fù)荷在電網(wǎng)中傳輸造成的線損，提高電能利用率;最后，智能電網(wǎng)可減少電能輸送的層次，提高電壓等級，減少線損率，提高電能的利用率。

四是提高電能的質(zhì)量。電能質(zhì)量對用電設(shè)備影響很大，電壓波動、頻率不穩(wěn)定對精加工企業(yè)的影響尤為突出，因此提高電能質(zhì)量是提供優(yōu)質(zhì)電能的重要內(nèi)容。智能電網(wǎng)可通過系統(tǒng)內(nèi)部的自動計算、檢測、分析和控制設(shè)備提供的信息，調(diào)整接線方式、增減變壓器臺數(shù)、啟停功率補(bǔ)償器，減小系統(tǒng)阻抗，抑制電壓波動和頻率變化。

3 堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)涵

電能作為一種清潔的優(yōu)質(zhì)二次能源，是在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)條件下最容易實(shí)現(xiàn)與其他形式能之間相互轉(zhuǎn)換化的能源形式。隨著其在建筑業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)技術(shù)和人民生活等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電已成為人類生活密不可分的重要能源，電力工業(yè)也就成為世界各國國民經(jīng)濟(jì)的支柱，控制一個國家的經(jīng)濟(jì)命脈，成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的先進(jìn)行業(yè)和重點(diǎn)。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)使電能在其生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用過程中，測量、調(diào)度、控制等環(huán)節(jié)更為便捷，自動化程度顯著提高，能順利、方便地實(shí)現(xiàn)發(fā)電量用電量之間的動態(tài)平衡，具有其他形式能源不可替代的優(yōu)良性能。

隨著國際能源結(jié)構(gòu)向多元化、清潔化方向發(fā)展，以清潔能源和智能電網(wǎng)為主要特征的電力能源正在全球迅速推進(jìn)。為解決能源問題，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時減少對環(huán)境的破壞和影響，以合理的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式應(yīng)對氣候變化，保證為人民的生產(chǎn)和生活提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效的電力供應(yīng)，最大限度地滿足我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電力多樣化的需求，我國《十三五電力發(fā)展規(guī)劃》提出：“建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”，開啟了堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的新征程。

4 我國堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)容

根據(jù)智能電網(wǎng)的概念可以看出，智能電網(wǎng)建設(shè)以提高電能生產(chǎn)、傳輸和應(yīng)用等環(huán)節(jié)的安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟(jì)性能為目標(biāo)，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)（主要包括：電氣測量技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信信息技術(shù)、控制工程技術(shù)等）與物理電網(wǎng)有機(jī)地高度集成，以實(shí)現(xiàn)電力能源的優(yōu)化配置，最大限度地滿足不同電力用戶需求的，高度自動化的電能傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。依據(jù)自動化程度不同，智能電網(wǎng)一般部分或同時具備下列特征：能自動檢測指示電網(wǎng)中電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);能自動控制電網(wǎng)中電氣設(shè)備的狀態(tài);能自動適應(yīng)并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)自愈;能自動優(yōu)化并調(diào)節(jié)電力生產(chǎn)與電力需求的平衡。智能電網(wǎng)系統(tǒng)包括智能發(fā)電網(wǎng)、智能輸電網(wǎng)、智能變電站、智能配電網(wǎng)、智能用電網(wǎng)、智能交互終端等物理結(jié)構(gòu)。堅強(qiáng)智能電網(wǎng)中“智能”主要表示測量體系、電力輸送、配電運(yùn)行和資產(chǎn)管理等方面的智能化。

我國堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)容可以從以下幾方面來理解。一是智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)：以十三五電力發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo)，建設(shè)三橫三縱特高壓骨干網(wǎng)架，實(shí)現(xiàn)各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，形成有機(jī)統(tǒng)一的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)體系。二是圍繞技術(shù)和管理兩條主線進(jìn)行建設(shè)，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)信息化、自動化、互動化，管理上體現(xiàn)集約化、集團(tuán)化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化。三是形成四個體系：電網(wǎng)物理基礎(chǔ)體系、智能應(yīng)用體系、技術(shù)支撐體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。四是覆蓋六大環(huán)節(jié)，即發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、用電環(huán)節(jié)和電力調(diào)度環(huán)節(jié)。五是滿足五個基本要求：電網(wǎng)物理基礎(chǔ)堅強(qiáng)可靠，即具有堅強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大的電能輸送力，安全可靠的供應(yīng)力;電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)高效，即電網(wǎng)運(yùn)行與輸送效率高，運(yùn)營成本低，能源與資產(chǎn)利用效率高;電源結(jié)構(gòu)清潔環(huán)保，即提高清潔能源和可再生能源在電能消費(fèi)終端中的占比;電網(wǎng)建設(shè)理念透明化，即實(shí)現(xiàn)發(fā)電端、電網(wǎng)和用電端之間的信息共享;運(yùn)行調(diào)節(jié)友好互動，即能兼容各類用戶和電源的接入和退出，促進(jìn)電力用戶和發(fā)電廠主動參與電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語

發(fā)展清潔能源，提高電力能源生產(chǎn)轉(zhuǎn)化輸送和利用效率，提高電能利用的靈活性和兼容性是電力能源發(fā)展的必由之路，電氣工程技術(shù)人員務(wù)必認(rèn)清形勢，穩(wěn)步推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展向信息化自動化互動化方向發(fā)展，切實(shí)加強(qiáng)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王偉，屠幼萍.高電壓技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.