我國智能電網(wǎng)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)淺談

1、我國智能電網(wǎng)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)淺談【摘要】文章結(jié)合筆者多年實際工程經(jīng)驗，闡述了我國智 能電網(wǎng)的發(fā)展和特點，指出了建設(shè)智能電網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓撲、通 信系統(tǒng)、計量體系、需求側(cè)管理、智能調(diào)度、電力電子設(shè)備、 分布式電源接入等領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題?！娟P(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；需求側(cè)管理；智能調(diào)度智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，是建立在集成的、高速雙 向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的 設(shè)備、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，實 現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效和環(huán)境友好的目標。本文通過介紹智能電網(wǎng)的發(fā)展、特點和意義，詳細討論 了智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，希望可以增進更多的人對智能電網(wǎng) 的了解。1.

2、 智能電網(wǎng)的發(fā)展根據(jù)國家電網(wǎng)2009年6月公布的智能電網(wǎng)發(fā)展計劃， 2009年至2010年為規(guī)劃試點階段，自2011年開始至2015 年為全面建設(shè)階段，2020年時基本建成以信息化、自動化、 互動化為特征的'堅強智能電網(wǎng)”。今年國家電網(wǎng)公司將建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的投資將超過 3000億元，國家電力市場交易電量超過4100億千瓦時，用 于研發(fā)核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的經(jīng)費達80億元，并規(guī)劃“十 二五”期間實施新的無電地區(qū)通電工程，預(yù)計在2012年為 9.6萬戶超過40萬無電人口解決用電問題。將推廣建設(shè)11 類智能電網(wǎng)試點工程。建成智能變電站67座；在19個城市 核心區(qū)建成配電自動化系統(tǒng)；推廣應(yīng)用5

3、000萬具智能電表; 新建173座電動汽車充換電站和9211個充電樁；完成25個 智能小區(qū)/樓宇建設(shè)；推廣建設(shè)6.2萬戶電力光纖到戶；完 成中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程建設(shè)；接納風(fēng)電容 量2000萬千瓦；制定智能電網(wǎng)標準88項。國家電網(wǎng)將在2015 年基本建成堅強智能電網(wǎng)，實現(xiàn)接入風(fēng)電1億千瓦和光伏發(fā) 電500萬千瓦的目標。2. 智能電網(wǎng)的特點根據(jù)相關(guān)文獻，智能電網(wǎng)的特點如下：1）自愈和自適應(yīng)。實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、 快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔 離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。2）安全可靠。更好地對人為或自然發(fā)生的擾動做出辨 識與反應(yīng)。3）經(jīng)濟

4、高效。優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利 用率，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)優(yōu)化運行。4）兼容。既能適應(yīng)大電源的集中接入，也支持分布式 發(fā)電方式友好接入以及可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，滿足電力 與自然環(huán)境、社會經(jīng)濟和諧發(fā)展的要求。5）與用戶友好互動。實現(xiàn)與客戶的智能互動，以最佳 的電能質(zhì)量和供電可靠性滿足客戶需求。3. 建設(shè)智能電網(wǎng)的意義智能電網(wǎng)為相關(guān)企業(yè)提高運行效率及可靠性、降低成本 描繪了一個藍圖。通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售各個環(huán)節(jié)的 優(yōu)化管理，可以節(jié)省電費、實現(xiàn)智能管理、具有更強的可靠 性和使用效率、增加可再生能源的使用、支持混合動力車的 接入，以及使家電設(shè)備智能化。國家對能源、電網(wǎng)的期望是 節(jié)能減排，

5、提髙能源利用效率。電網(wǎng)公司主要關(guān)注電網(wǎng)運營 的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。用戶關(guān)注電費支出和用電可靠 性。因此，提高電網(wǎng)運營的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，降低 用戶電費支出，提高能源利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán) 保，是智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的根本目標。4建設(shè)智能電網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)4. 1堅強而靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲堅強、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國能 源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡，無論從當前還是從長遠看， 要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對電力的需求，必須走遠距離、大規(guī)模 輸電和大范圍資源優(yōu)化配置的道路。如何進一步優(yōu)化特高壓 和各級電網(wǎng)規(guī)劃，做好特高壓交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的銜接、 特高壓電網(wǎng)與各級電網(wǎng)的銜接，促進各電壓

6、等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā) 展、送端電網(wǎng)和受端電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、城市電網(wǎng)與農(nóng)村電網(wǎng)協(xié) 調(diào)發(fā)展、一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，成為需要解決的關(guān) 鍵問題。4. 2開放、標準、集成的通信系統(tǒng)智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求，智能電 網(wǎng)需要具有實時監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力：既包括識 別故障早期征兆的預(yù)測能力，也包括對已經(jīng)發(fā)生的擾動做出 響應(yīng)的能力，其監(jiān)測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋，為電 網(wǎng)運行、綜合管理等提供外延的應(yīng)用支撐，而不僅局限于對 電網(wǎng)裝備的監(jiān)測。4. 3高級計量體系和需求側(cè)管理智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié) 能力的多種能源統(tǒng)一。人網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)，可對電網(wǎng)與用戶用

7、電信息進行實時監(jiān)控和采集，并且采 用最經(jīng)濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實 現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置與利用，提高電網(wǎng)運營的可靠性和能源 利用效率。所以電網(wǎng)的智能化首先需要電力供應(yīng)機構(gòu)精確得 知用戶的用電規(guī)律，從而對需求和供應(yīng)有一個更好的平衡。因此目前國外推動智能電網(wǎng)建設(shè)，一般以構(gòu)建高級量測 體系為切入點。同時，高級讀表體系為電力系統(tǒng)提供了系統(tǒng) 范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實時電力市場，而且能 夠?qū)崿F(xiàn)對諸如遠程監(jiān)測、分時電價和用戶側(cè)管理等的更快和 準確的系統(tǒng)響應(yīng)，構(gòu)建智能化的用戶管理與服務(wù)體系，實現(xiàn) 電力企業(yè)與用戶之間基本的雙向互動管理與服務(wù)功能以及 營銷管理的現(xiàn)代化運行。4. 4智能

8、調(diào)度技術(shù)和廣域防護系統(tǒng)智能調(diào)度是未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，調(diào)度的智能化是 對現(xiàn)有調(diào)度控制中心功能的重大擴展。調(diào)度智能化的最終目 標是建立一個基于廣域同步信息的網(wǎng)絡(luò)保護和緊急控制一 體化的新理論與新技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護和控制、區(qū) 域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復(fù)控制 系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系。智能化調(diào)度的核 心是在線實時決策指揮，目標是災(zāi)變防治，實現(xiàn)大面積連鎖 故障的預(yù)防。4. 5高級電力電子設(shè)備電力電子技術(shù)在發(fā)電、輸電、配電和用電的全過程均發(fā) 揮著重要作用?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)應(yīng)用的電力電子裝置幾乎全部 使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電 平大功率變流

9、器拓撲和dsp全數(shù)字控制技術(shù)。目前我國在電 力電子技術(shù)領(lǐng)域與國外的主要差距是：國內(nèi)不能制造全控電 力電子器件；大功率變流器制造技術(shù)水平較低，裝置可靠性 差；電力電子全數(shù)字控制技術(shù)水平還處于初級階段；應(yīng)用系 統(tǒng)控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件水平較低；缺乏重大工程經(jīng)驗積 累等。4. 6可再生能源和分布式能源接入在發(fā)展智能電網(wǎng)時，如何安全、可靠地接入各種可再生 能源電源和分布式能源電源也是面臨的一大挑戰(zhàn)。分布式能 源包括分布式發(fā)電和分布式儲能，在許多國家都得到了迅速 發(fā)展。分布式發(fā)電技術(shù)包括：微型燃氣輪機技術(shù)、燃料電池 技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電 技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)等。分布式儲能裝置 包括蓄電池儲能、超導(dǎo)儲能和飛輪儲能等。風(fēng)能、太陽能等 可再生能源在地理位置上分布不均勻，并且易受天氣影響， 發(fā)電機的可調(diào)節(jié)能力比較弱，需要有一個網(wǎng)架堅強、備用充 足的電網(wǎng)支撐其穩(wěn)定運行。隨著電網(wǎng)接入風(fēng)電量的增加，風(fēng) 電廠規(guī)劃與運行研究對風(fēng)電場動態(tài)模型的精度和計