智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電

1、智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電技術(shù)摘 要 ：伴隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的大力建設(shè)和電力行業(yè)體制改革的不斷推進(jìn)，著力發(fā)展智能電網(wǎng) 技術(shù)成為我國(guó)電網(wǎng)未來(lái)探索的新領(lǐng)域。本文主要簡(jiǎn)述了智能電網(wǎng)的概念及特點(diǎn)，并指出了目前 國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過(guò)分析我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)有條件以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，提 出國(guó)內(nèi)新能源未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，以期實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建設(shè)資源節(jié) 約型與環(huán)境友好型社會(huì)的基本目標(biāo)，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)我國(guó)未來(lái)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ：智能電網(wǎng)；新能源；協(xié)調(diào)發(fā)展Smart Grid and New Energy Power Generation Technology(Indu

2、strial Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,. )Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditio

3、ns of the development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, t

4、o achieve the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible.Key words:Smart grid; new energy; coordinated development引言：智能電網(wǎng) (smart power grids) ，也就 是電網(wǎng)智能化，它的基礎(chǔ)是建立在集成、高 速、雙向的通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)先進(jìn)的傳感測(cè) 量技術(shù)及先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、控制方法等， 以 達(dá)到可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的電網(wǎng)使用環(huán) 境。智能電網(wǎng)技

5、術(shù)有機(jī)融合了高級(jí)傳感、 通 信、自動(dòng)控制等技術(shù)， 具有自我管理與恢復(fù)、 兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)， 其快速發(fā)展為分布式能源 的無(wú)縫并網(wǎng)提供了良好的技術(shù)保障。 通過(guò)合 理利用各類(lèi)高級(jí)控制技術(shù)， 能推動(dòng)各類(lèi)分布 式能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn) “即插即用” 、實(shí)時(shí)互動(dòng)和協(xié)調(diào)運(yùn)行。 目前， 分布式能源的開(kāi)發(fā)利用多處于自治運(yùn)行模 式，缺乏一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的具體發(fā)展模式，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)分布式能源的大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用。因此，積極研究智能電網(wǎng)環(huán)境下的分布式能源發(fā) 展模式對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式能源大規(guī)模的開(kāi) 發(fā)，緩解能源危機(jī)等戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要的意 義。智能電網(wǎng)作為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向， 以及新能源發(fā)展的有力平臺(tái)， 促進(jìn)智能電網(wǎng) 的

6、發(fā)展相應(yīng)地也會(huì)促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 是可持續(xù)發(fā)展的基本要求。首先，智能電網(wǎng) 經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展和改進(jìn)， 其配置與容納能 力得到較大提高， 能夠保證新能源合理入網(wǎng) 及利用； 其次， 不斷發(fā)展的新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè) 同時(shí)也為智能電網(wǎng)的大力發(fā)展提供強(qiáng)有力 的技術(shù)保障，兩者相互促進(jìn)、相輔相成，共 同發(fā)展與完善。我國(guó)新能源近年發(fā)展迅速， 由于新能源 發(fā)電具有隨機(jī)性、 波動(dòng)性和間歇性，其接入 電網(wǎng)會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)機(jī) “智能 電網(wǎng)”的提出， 有利于促進(jìn)可再生能源的發(fā) 展，實(shí)現(xiàn)可再生能源與電力系統(tǒng)有機(jī)融合， 相對(duì)徹底的解決目前困擾新能源發(fā)電入網(wǎng) 等技術(shù)問(wèn)題。1 智能電網(wǎng)的概念及發(fā)展現(xiàn)狀1.1 智能電網(wǎng)的概

7、念 國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)中國(guó)智能電網(wǎng)有一個(gè) 概述 :智能電網(wǎng)要求發(fā)、輸、變、配、用電 各個(gè)環(huán)節(jié)都能得到實(shí)時(shí)監(jiān)控， 每個(gè)點(diǎn)上的電 流和信息得到雙向流動(dòng)， 通過(guò)通信系統(tǒng)和自 動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)上的各個(gè)設(shè)備及用戶(hù) 無(wú)縫連接和實(shí)時(shí)互動(dòng) ;在發(fā)生電力故障時(shí)， 電網(wǎng)具有足夠的自愈能力保障系統(tǒng)的安全 運(yùn)行。智能電網(wǎng)就是所謂的電網(wǎng)的智能化， 它是以精確的、集成的、 高速雙向的通信網(wǎng) 絡(luò)為基礎(chǔ)，借助于先進(jìn)的設(shè)備、先進(jìn)的控制 方法、先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、 先進(jìn)的信息技 術(shù)以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)， 達(dá)到電網(wǎng) 安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的基本要求。要實(shí) 現(xiàn)智能電網(wǎng)的這些功能，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)， 首先要將資產(chǎn)和設(shè)備通過(guò)傳感器有效

8、地連 接起來(lái)，使電網(wǎng)達(dá)到較高的數(shù)字化程度 ; 然 后建立行之有效的數(shù)據(jù)和信息的收集體系， 確保每個(gè)信息精確無(wú)誤 ; 最后智能電網(wǎng)系統(tǒng) 應(yīng)具備完善的信息分析能力， 即對(duì)已經(jīng)收集 到或掌握的數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行分析處理， 優(yōu)化 資源配置，提高智能電網(wǎng)的管理能力， 使電 力資源的使用效率達(dá)到最高。1.2 智能電網(wǎng)的特征 智能電網(wǎng)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)、高效的目標(biāo)，其主要 特征包括自愈、 激勵(lì)和包括用戶(hù)、 抵御攻擊、 提供滿(mǎn)足 21 世紀(jì)用戶(hù)需求的電能質(zhì)量、容

9、 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。 其主要目標(biāo)是實(shí) 現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán) 境友好和使用安全， 電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)， 就可以稱(chēng)其為智能電網(wǎng) 1 。1.2.1 智能電網(wǎng)的可靠性 相比于普通的電網(wǎng)， 智能電網(wǎng)顯得更加 的可靠， 因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)不管在何時(shí)何地，都 能為客戶(hù)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。 它能經(jīng)受大 多數(shù)電網(wǎng)干擾而不會(huì)斷電， 且它在用戶(hù)斷電 之前就能自行采取快速有效的措施使其校 正，讓用戶(hù)盡可能的不受到供電中斷的影響。1.2.2 智能電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性 智能電網(wǎng)對(duì)物理和網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)攻有很好 的承受能力，不會(huì)出現(xiàn)大面積停電的現(xiàn)象， 因此也不會(huì)為此付出

10、昂貴的電力恢復(fù)費(fèi)用。 同時(shí)智能電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害的能力也很強(qiáng)。 對(duì)公眾和電網(wǎng)公人， 智能電網(wǎng)也有很好的保 護(hù)措施， 確保不傷害人， 這一點(diǎn)是普通電網(wǎng) 所不及的。另外，智能電網(wǎng)的運(yùn)行在供求平 衡的基本規(guī)律下， 用電價(jià)格很公平并且電力 供應(yīng)充足，這體現(xiàn)了智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。1.2.3 智能電網(wǎng)的高效性 智能電網(wǎng)通過(guò)投資、 成本的控制， 并在 電力輸送和分配時(shí)， 最大程度的減少電力的 損耗，使得電力資產(chǎn)的利用更具有效率。同 時(shí)智能電網(wǎng)通過(guò)控制潮流法， 減少了電力輸 送功率的擁堵， 并允許低成本的電源的接入， 體現(xiàn)了智能電網(wǎng)的高效性。1.3 國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)電

11、力工業(yè)面臨的情況 : 在宏觀政策 層面，電力行業(yè)需要滿(mǎn)足建設(shè)資源節(jié)約型和 環(huán)境友好型社會(huì)的要求，適應(yīng)氣候變化 ; 在 市場(chǎng)化改革層面， 交易手段與定價(jià)方式正在 改變，市場(chǎng)供需雙方的互動(dòng)將會(huì)越來(lái)越頻繁。 這說(shuō)明智能電網(wǎng)建設(shè)也將成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā) 展的一個(gè)新方向。 目前， 中國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng) 的條件已經(jīng)具備， 通過(guò)智能電網(wǎng)建設(shè)， 電力 各領(lǐng)域都將發(fā)生飛躍和提升， 電網(wǎng)的發(fā)展也 將隨之深刻變化 2 。我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)與其他國(guó)家有所差 別。外國(guó)智能電網(wǎng)更多地關(guān)注配電領(lǐng)域。目 前，我國(guó)需要更多地關(guān)注智能輸電網(wǎng)領(lǐng)域， 把特高壓電網(wǎng)的發(fā)展融入其中， 保證電網(wǎng)的 安全可靠和穩(wěn)定， 提升駕馭大電網(wǎng)安全運(yùn)行 的能力。

12、另外， 我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)正在轉(zhuǎn)變電網(wǎng) 發(fā)展方式，用戶(hù)的用電行為也在發(fā)生變化。 以建設(shè)智能電網(wǎng)為抓手， 能夠比較方便地建 成滿(mǎn)足未來(lái)需要的下一代電力網(wǎng)絡(luò)。要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化目標(biāo)， 有許多技術(shù)需 要進(jìn)行研究。 其中輸電網(wǎng)中基于相量測(cè)量單 元的廣域測(cè)量系統(tǒng)、 柔性交流輸電和配電網(wǎng) 中分布式發(fā)電、自動(dòng)抄表、需求側(cè)管理等很 多技術(shù)，在智能電網(wǎng)概念提出前就已經(jīng)在研 究， 并且取得了不錯(cuò)的成績(jī)。 智能電網(wǎng)的發(fā) 展，會(huì)讓這些技術(shù)提高到新的層次，并使研 發(fā)工作更有用武之地。 此外還要開(kāi)發(fā)諸如儲(chǔ) 能技術(shù)、先進(jìn)的雙向式白動(dòng)計(jì)量表計(jì)設(shè)施、 風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源的接入技術(shù)、 微 電網(wǎng)等一系列新的技術(shù) 6。1.3.2 國(guó)外

13、智能電網(wǎng)發(fā)展形勢(shì)就國(guó)際形勢(shì)而言，由于國(guó)外一些國(guó)家在 電網(wǎng)方面的起步比較早， 并且結(jié)合各自有利 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，國(guó)外形成了比較先進(jìn)的智能電 網(wǎng)技術(shù)。在亞太地區(qū)，日韓作為亞洲智能電網(wǎng)的 領(lǐng)先者，各自的發(fā)展具有強(qiáng)烈的個(gè)性色彩。 就日本而言，迫于 2011年的核危機(jī)，日本 不得不“棄核”，這或許是其智能電網(wǎng)發(fā)展 的一個(gè)重要機(jī)遇，日本立足于在儲(chǔ)能方面的 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，致力于與美國(guó)的項(xiàng)目合作，大力發(fā)展太陽(yáng)能并網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)。就韓國(guó)而言，智能電網(wǎng)的發(fā)展是建立在 其IT技術(shù)優(yōu)勢(shì)之上的，對(duì)外加強(qiáng)試點(diǎn)工作， 推進(jìn)智能電表等用電側(cè)的發(fā)展；對(duì)內(nèi)積極研 發(fā)新的IT技術(shù)，促進(jìn)輸配電技術(shù)的發(fā)展。 印 度作為亞太地區(qū)智能電網(wǎng)

14、的新參與者，其研究重點(diǎn)主要是分布式能源的接人和能效管 理。歐洲地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)是以英、法、 德等北海國(guó)家為主要代表， 其他國(guó)家起輔助 作用。各國(guó)都在充分考慮本國(guó)實(shí)際情境的基 礎(chǔ)上，積極按照歐盟委員會(huì)的統(tǒng)籌和部署開(kāi) 展智能電網(wǎng)的相關(guān)工作。2新能源發(fā)電特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀2.1 新能源發(fā)電概述20世紀(jì)以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生 活水平的提高，使人們對(duì)能源的需求量不斷 增長(zhǎng)。同時(shí)由于化石能源資源的有限性，以 及他們?cè)谌紵^(guò)程中對(duì)全球氣候和環(huán)境所 產(chǎn)生的影響日益為人們所關(guān)注，因此從資源、環(huán)境、社會(huì)發(fā)展的需求來(lái)看，開(kāi)發(fā)和利用新能源和可再生能源是必然的趨勢(shì)。利用清潔的可再生能源來(lái)加以替代， 是人類(lèi)迫切希望，

15、 同時(shí)也意味著目前正處于能源變革的過(guò)渡 時(shí)期。新能源是指常規(guī)能源之外的太陽(yáng)能、 風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿纫淮文?源，是在高新技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)利用的可再生 能源，它的開(kāi)發(fā)利用不會(huì)污染環(huán)境，是清潔 的能源。因此新能源發(fā)電是當(dāng)今能源發(fā)展的 希望行業(yè)，并將在未來(lái)能源市場(chǎng)中扮演重要 的角色。2.2 新能源發(fā)電的特點(diǎn)能源按其使用性質(zhì)分為一次能源和二次能源，具體分類(lèi)如圖 1所示。圖1新能源，人們又稱(chēng)非常規(guī)能源，指的是 傳統(tǒng)能源以外的其他各種能源形式，也指剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源形式。新能源種類(lèi)較多，目前人類(lèi)已知的主要包括太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、 生物質(zhì)能、潮汐能、核能、氫能等

16、。其中， 中國(guó)新能源分類(lèi)如圖 2所示。圖2新能源具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）新能源儲(chǔ)量巨大，普遍具備可再2.3期，生特性， 可以為人類(lèi)生產(chǎn)生活提供持續(xù)不斷 的動(dòng)力。（2）新能源的能量密度分布相對(duì)比較 低，大力開(kāi)發(fā)和利用新能源資源可能會(huì)需要 比較大的空間。（3）新能源大部分屬于綠色無(wú)污染的 能源，產(chǎn)生較少的污染排放物，對(duì)環(huán)境影響 小，尤其是對(duì)溫室效應(yīng)的影響幾乎可以忽略 不計(jì)。（4）新能源分布范圍較廣，難以大規(guī) 模集中利用， 小規(guī)模分散開(kāi)發(fā)利用可能是比 較明智的選擇。（5）間斷式供應(yīng)，穩(wěn)定性較差，持續(xù) 利用存在較大困難。（6）新能源除水力發(fā)電外，開(kāi)發(fā)和利 用新能源資源的成本會(huì)比普通的常規(guī)能源新能源發(fā)展

17、現(xiàn)狀 目前，中國(guó)正處于新能源發(fā)展的重要時(shí) 國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要有政府行政 和市場(chǎng)導(dǎo)向兩個(gè)方面。 政府強(qiáng)制性新能源政 策主要是指對(duì)能源生產(chǎn)者和消費(fèi)者實(shí)行強(qiáng) 制性的行政命令， 從而直接對(duì)新能源市場(chǎng)進(jìn) 行干涉。 以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)橹?，并輔以相應(yīng)的行 政手段的新能源政策主要是通過(guò)市場(chǎng)的導(dǎo) 向來(lái)引導(dǎo)市場(chǎng)參與者的市場(chǎng)行為， 并輔之相 應(yīng)的激勵(lì)政策和懲罰措施， 如對(duì)企業(yè)不合法 的排污行為進(jìn)行罰款或責(zé)令整改， 以及對(duì)一 些新能源優(yōu)秀的企業(yè)給予稅收和貸款的優(yōu) 惠政策等。我國(guó)新能源資源豐富， 依托此背景，大 力發(fā)展新能源對(duì)我國(guó)的能源安全、 環(huán)境污染 和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有重要的戰(zhàn)略意義。 但是基于不同的國(guó)情考慮，

18、中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家 在發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)方面的側(cè)重點(diǎn)有所不同。 因此，應(yīng)立足基本國(guó)情，因地制宜，走一條 中國(guó)特色的新能源發(fā)展之路是時(shí)下較為明 智的選擇。 中國(guó)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量位居 世界前列， 但是能源消耗仍以傳統(tǒng)能源為主， 而新能源產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)還相對(duì)薄弱， 原有的能源 生產(chǎn)供需矛盾日益突出，進(jìn)口量不斷增大， 能源短缺問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速 發(fā)展的瓶頸。 綜上來(lái)看， 我國(guó)面臨的能源危 機(jī)尤為突出， 函待優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 加大 開(kāi)發(fā)新能源產(chǎn)業(yè)的投入， 大力發(fā)展新能源技 術(shù)， 提高新能源的利用效率， 建立以新能源 為主體的綠色環(huán)保的能源消費(fèi)體系， 保證能 源持續(xù)安全供應(yīng)與消費(fèi)， 確保我國(guó)的能源產(chǎn) 業(yè)

19、穩(wěn)定健康發(fā)展， 為早日實(shí)現(xiàn)偉大的中國(guó)夢(mèng) 做出應(yīng)有的貢獻(xiàn) 4 。2.4 新能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 雖然新能源的發(fā)展有許多的優(yōu)點(diǎn)， 但是 由于現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)水平的限制以及人們 對(duì)能源的認(rèn)識(shí)還有一定局限性， 因此新能源 發(fā)電還面臨著許多挑戰(zhàn)。（ 1）調(diào)峰、調(diào)頻問(wèn)題。為了滿(mǎn)足電力 系統(tǒng)實(shí)時(shí)供需平衡的要求， 必須利用其他電 源的互補(bǔ)特性來(lái)抑制新能源發(fā)電帶來(lái)的電 網(wǎng)隨機(jī)波動(dòng)性。 水電和火電是互補(bǔ)電源的最 優(yōu)選擇。我國(guó)火電至今仍在總裝機(jī)容量中占 據(jù)主導(dǎo)地位。 所以， 我國(guó)新能源發(fā)電在發(fā)展 過(guò)程中必要要依賴(lài)火電的快速深度調(diào)峰。（ 2）新能源電力消納問(wèn)題。新能源具 有分散性的特點(diǎn)， 以我國(guó)風(fēng)能發(fā)電為例，風(fēng) 能主要分

20、布在西北地區(qū)。 然而，西北地區(qū)經(jīng) 濟(jì)欠發(fā)達(dá)，發(fā)電量沒(méi)法被全部消納，只有利 用西電東送的發(fā)展戰(zhàn)略輸送給東部地區(qū)。 可 以預(yù)測(cè)，未來(lái)的電網(wǎng)發(fā)展模式將不再僅僅依 賴(lài)于大電網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行， 而是和分布式小規(guī) 模電網(wǎng)協(xié)調(diào)共存。（ 3）繼電保護(hù)遇到的挑戰(zhàn)。與同步電 機(jī)相比，異步發(fā)電機(jī)在發(fā)生短路故障時(shí)無(wú)法 提供可持續(xù)、穩(wěn)定的電流別。所以，新能源 發(fā)電繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一就是怎么讓 相關(guān)的繼電保護(hù)裝置依據(jù)不持續(xù)的短路電 流來(lái)判定故障的發(fā)生， 準(zhǔn)確快速的切除故障， 最大程度的消除事故對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行 的影響。（ 4）電網(wǎng)安全問(wèn)題。大規(guī)模新能源電 力輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)性、 難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)性 以及用于并網(wǎng)的電力電子

21、變換器對(duì)電網(wǎng)擾 動(dòng)的敏感，使電力系統(tǒng)安全面臨新的挑戰(zhàn)， 事故頻發(fā)， 并且電力系統(tǒng)的大型互聯(lián)帶來(lái)了 局部干擾演變成全網(wǎng)故障的潛在威脅。（ 5）對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。由于 新能源的隨機(jī)性、 間歇性，現(xiàn)在只能把新能 源電力供應(yīng)作為未知因素考慮。 為了避免并 網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)造成的影響， 需要額外增添一 定容量的旋轉(zhuǎn)備用。 新能源并網(wǎng)既分擔(dān)部分 負(fù)荷，降低電力系統(tǒng)的燃料成本， 又增加了 電力系統(tǒng)的可靠性成本。2.5 新能源發(fā)展趨勢(shì) 針對(duì)目前新能源發(fā)展所面臨的的一些 問(wèn)題，未來(lái)新能源發(fā)展將會(huì)有以下趨勢(shì)：（1）大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)。隨著新能源 的日益普及以及電網(wǎng)調(diào)峰、 提高電網(wǎng)可靠性 和改善電能質(zhì)量的迫切需求，

22、 電力儲(chǔ)能系統(tǒng) 的重要性日益凸顯。 電力儲(chǔ)能技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電 網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、 解決電量供需不平衡矛 盾和提高供電可靠性問(wèn)題提供了一攬子解 決方案， 采用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，提高現(xiàn)有電 力設(shè)備的利用率和供電可靠性， 降低發(fā)電煤 耗、供電線(xiàn)損。（ 2）超導(dǎo)技術(shù)。超導(dǎo)電力技術(shù)在電力 系統(tǒng)穩(wěn)定性、 大容量輸送和短路故障保護(hù)等 方面的應(yīng)用具用顯著的優(yōu)勢(shì)， 因而， 如果超 導(dǎo)技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用將 引起電力行業(yè)的重大變革， 也為新能源電網(wǎng) 的發(fā)展提供先進(jìn)的技術(shù)力量。 通過(guò)試點(diǎn)和示 范工程加速超導(dǎo)電力技術(shù)在我國(guó)電力實(shí)用 化進(jìn)程。（3）輸能管網(wǎng)技術(shù)。輸能管網(wǎng)技術(shù)的 核心理念就是利用同一超導(dǎo)管線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)

23、 輸電和液態(tài)氫的同時(shí)輸送別。 利用高壓直流 超導(dǎo)電纜輸送電能， 而液態(tài)氫在電纜芯的管 道中流動(dòng)。（ 4）靈活多變的輸電系統(tǒng)。先進(jìn)的輸 電方式既能增強(qiáng)電網(wǎng)的輸送能力又能實(shí)現(xiàn) 資源的優(yōu)化配置。 根據(jù)多種輸電方式共存和 新能源發(fā)電的分散性特點(diǎn)，構(gòu)建分層分區(qū)、 區(qū)域解藕互聯(lián)的大電網(wǎng)構(gòu)架， 實(shí)施電力就地 消納和特高壓遠(yuǎn)距離輸送相互補(bǔ)的電網(wǎng)模 式。3 智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展3.1 新能源在智能電網(wǎng)發(fā)展中的地位近年來(lái)，世界范圍內(nèi)能源危機(jī)日益加劇， 能源的開(kāi)采和使用加速了人類(lèi)生存環(huán)境的 惡化。人類(lèi)必須在有限資源和環(huán)境保護(hù)要求 的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)。 因此，作為一次能 源的最大使用者， 電力行業(yè)綜合利用各種

24、新 能源具有非常重要的意義。與此同時(shí)，以集 中發(fā)電、 遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)為主要特 性的電力系統(tǒng)的弊端也日益呈現(xiàn)， 如技術(shù)復(fù) 雜、不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化、局部的偶然 事故極易擴(kuò)散， 導(dǎo)致大面積停電等等。 因此， 各國(guó)不約而同的地提出要建設(shè)靈活、清潔、 安全、經(jīng)濟(jì)、友好的智能電網(wǎng)，將具有智能 電網(wǎng)視為未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向， 我國(guó)也提出 了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略部署。 國(guó)際上發(fā) 展智能電網(wǎng)的初衷也許不盡相同， 但是有一 個(gè)共同點(diǎn)就是都把新能源的發(fā)展涵括進(jìn)來(lái) 并把新能源的利用作為了智能電網(wǎng)發(fā)展的 核心部分。國(guó)家電網(wǎng)公司正在實(shí)施 “一特四 大”的發(fā)展戰(zhàn)略，將國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)成為以特 高壓為骨干網(wǎng)架， 各級(jí)

25、電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展， 具有 信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電 網(wǎng)，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電和大型可 再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)利用 5。3.2 新能源發(fā)電對(duì)智能電網(wǎng)的影響由于新能源發(fā)電有其穩(wěn)定性差、 位置偏 遠(yuǎn)、并網(wǎng)困難等特點(diǎn)，因此新能源對(duì)智能電 網(wǎng)會(huì)有一定的影響。（1）對(duì)電能質(zhì)量的影響 目前發(fā)展比較好的新能源發(fā)電是風(fēng)力 發(fā)電和光伏發(fā)電。 由于受天氣影響均具有間 歇性和波動(dòng)性特點(diǎn)， 且一般配有整流一逆變 設(shè)備和大量的電力電子設(shè)備， 會(huì)產(chǎn)生一定的 諧波和直流分量。 諧波電流注入電力系統(tǒng)后， 會(huì)引起電網(wǎng)電壓畸變， 影響電能質(zhì)量， 造成 測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確、 加重負(fù)荷， 還會(huì)造成電力 系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)

26、裝置誤動(dòng)作， 影響電力 系統(tǒng)安全運(yùn)行。 由于其并網(wǎng)電量隨機(jī)波動(dòng)較 大、可調(diào)節(jié)性差，并網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊 電流，從而會(huì)引起電網(wǎng)頻率偏差、 電壓波動(dòng) 與閃變， 引起饋線(xiàn)中的潮流發(fā)生變化， 進(jìn)而 影響穩(wěn)態(tài)電壓分布和無(wú)功特性， 使電的不可 控性和調(diào)峰容量余度增大。 新能源發(fā)電單元 的頻繁啟動(dòng)會(huì)使配電線(xiàn)路的負(fù)荷潮流變化 大， 從而加大了電壓調(diào)整的難度。 由于發(fā)電 設(shè)備采用大量的電力電子裝置， 電壓的調(diào)節(jié) 和的控制方式也與傳統(tǒng)電網(wǎng)方式有很大不 同。雖然一般新能源的發(fā)電裝置上裝有逆功 率繼電器， 正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)向電網(wǎng)注入功率， 但當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 短路瞬間會(huì)有電 流注入電網(wǎng)， 增加配電網(wǎng)開(kāi)關(guān)電流，可

27、能使 配電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)短路電流超標(biāo)， 影響電網(wǎng)安全 運(yùn)行。（ 2）對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控的影響 現(xiàn)行的配電網(wǎng)是一個(gè)無(wú)源的放射形電 網(wǎng)，信息采集、開(kāi)關(guān)的操作、能源的調(diào)度等 相應(yīng)比較簡(jiǎn)單，其實(shí)施監(jiān)測(cè)、 控制和高度是 由供電部門(mén)統(tǒng)一來(lái)執(zhí)行的。 新能源的接入使 此過(guò)程復(fù)雜化， 特別需要對(duì)新能源接入后可 能出現(xiàn)的“孤島”現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)防。當(dāng)新 能源的本電網(wǎng)與主配電網(wǎng)分離后， 仍繼續(xù)向 所在的獨(dú)立配電網(wǎng)輸電，就會(huì)形成“孤島” 現(xiàn)象。所謂孤島效應(yīng)是指當(dāng)電網(wǎng)的部分線(xiàn)路 因故障或維修而停電時(shí)， 停電線(xiàn)路由所連的 并網(wǎng)發(fā)電裝置繼續(xù)供電， 并連同周?chē)?fù)載構(gòu) 成一個(gè)自給供電的孤島的現(xiàn)象。 孤島中的電 壓和頻率不受電網(wǎng)控制，

28、 如果電壓和頻率超 出允許的范圍，會(huì)對(duì)用戶(hù)設(shè)備造成損壞;如果負(fù)載容量大于孤島中逆變器容量， 會(huì)使逆 變器過(guò)載，可能會(huì)燒毀逆變器。同時(shí)，會(huì)對(duì) 檢修人員造成危險(xiǎn) ;如果對(duì)孤島進(jìn)行重合閘 操作，會(huì)導(dǎo)致該線(xiàn)路再次跳閘，而且負(fù)荷可 能出現(xiàn)供需不平衡，將嚴(yán)重?fù)p害電能質(zhì)量， 從 而降低配電網(wǎng)的供電可靠性。3.3 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展 實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展是 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)， 大力發(fā)展 作為今后電網(wǎng)發(fā)展方向的智能電網(wǎng)， 是提升 電網(wǎng)資源優(yōu)化配置， 滿(mǎn)足新能源分布式發(fā)電 大規(guī)模集中接入的需求。3.3.1 智能電網(wǎng)與新能源發(fā)展瓶頸 智能電網(wǎng)與新能源產(chǎn)業(yè)， 作為兩個(gè)門(mén)類(lèi) 來(lái)講發(fā)展歷史較短

29、， 基礎(chǔ)設(shè)施和相應(yīng)技術(shù)開(kāi) 發(fā)不全面， 因此造成了智能電網(wǎng)與新能源發(fā) 電兩者在規(guī)劃上不協(xié)調(diào)、 運(yùn)行管理方法不一 致、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、項(xiàng)目審批建設(shè)政出多 門(mén)等問(wèn)題， 嚴(yán)重制約了智能電網(wǎng)與新能源發(fā) 電的普及和發(fā) 展。3.3.2 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展 實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展需 要從政策支持、發(fā)展速度、發(fā)展規(guī)模、開(kāi)發(fā) 技術(shù)等方面得到保障。 新能源的發(fā)展應(yīng)該在 發(fā)展速度上與智能電網(wǎng)的速度匹配， 在開(kāi)發(fā) 技術(shù)上，提升自身發(fā)電的可靠性與可控性， 滿(mǎn)足智能電網(wǎng)分布式發(fā)電集中式接入的需 求，提升電網(wǎng)的靈 活度。智能電網(wǎng)應(yīng)在建設(shè)為友好電網(wǎng)的前提 下， 在建設(shè)規(guī)模上與新能源產(chǎn)業(yè)均衡， 平衡 新能源發(fā)展的要

30、求， 為今后在政策配套的基 礎(chǔ)上，新能源發(fā)電的并網(wǎng)提供條件 8。3.3.3 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展體系 智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展， 是在發(fā) 展方式上的協(xié)調(diào)， 是以發(fā)展為基礎(chǔ)，通過(guò)整 合兩者和各自?xún)?nèi)部資源的前提下的良性循 環(huán)，其強(qiáng)調(diào)在發(fā)展過(guò)程中的整體的和諧一致、 綜合上的有序配合、 資源分配和發(fā)展規(guī)模速 度的均衡發(fā)展，突破單一要素的獨(dú)立發(fā)展， 著眼于多方面、多系統(tǒng)、 多要素在共同目標(biāo) 下的協(xié)調(diào)發(fā)展。其具有以下幾個(gè)特點(diǎn) :（ 1）系統(tǒng)性。從電力系統(tǒng)大環(huán)境下， 系統(tǒng)的將智能電網(wǎng)和新能源發(fā)電作為其重 要的組成部分， 在資源分配和運(yùn)行管理上統(tǒng) 一規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展 ;（ 2）全面性。兼顧在電力系統(tǒng)發(fā)展過(guò)

31、 程中的宏觀規(guī)劃和微觀實(shí)施， 協(xié)調(diào)發(fā)展在建 設(shè)過(guò)程中所涵蓋的政策法規(guī)、 技術(shù)規(guī)范、 管 理?xiàng)l例、資源處置等多方面 ;（ 3）科學(xué)性。在智能電網(wǎng)與新能源發(fā) 電的協(xié)調(diào)發(fā)展中， 對(duì)指標(biāo)的設(shè)置既要便于測(cè) 量比較，又要易于統(tǒng)計(jì)整理 ; 既要符合各學(xué) 科理論原來(lái)，又要反應(yīng)實(shí)際情況?？傊?，智能電網(wǎng)與新能源作為未來(lái)電力 系統(tǒng)的重要組成部分， 將會(huì)涉及到分布式發(fā) 電、集中式接入、調(diào)度等環(huán)節(jié)。只有將兩者 全面發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展，科學(xué)發(fā)展才能使之彼 此適應(yīng)、 彼此融合， 最終實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與新 能源發(fā)電的全面協(xié)調(diào)發(fā)展 7 。 3.4 新能源發(fā)電接入智能電網(wǎng)技術(shù)研究 智能電網(wǎng)解決新能源發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題， 將 主要應(yīng)用兩個(gè)方面的

32、先進(jìn)技術(shù) : 電力電子技 術(shù)和大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)。通過(guò)電力電子技術(shù)， 對(duì)電力設(shè)備和電網(wǎng)進(jìn)行改造， 來(lái)提高電能質(zhì) 量，提升電網(wǎng)輸送容量和可靠性;通過(guò)引進(jìn)許多新的儲(chǔ)能設(shè)備和電源， 來(lái)平衡和調(diào)節(jié)新 能源發(fā)電及電力需求的穩(wěn)定性。 （1）電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對(duì) 電能進(jìn)行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)， 節(jié)能 效果可達(dá) 10%-40%，可以減少機(jī)電設(shè)備的體 積并能夠?qū)崿F(xiàn)最佳工作效率。 目前， 半導(dǎo)體 元器件向高壓化、 大容量化發(fā)展， 電力電子 產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以交換虛擬電路為代表的柔性 交流輸電技術(shù)、 以高壓直流輸電為代表的新 型超高壓輸電技術(shù)、 以高壓變頻為代表的電 氣傳動(dòng)技術(shù)和以智能開(kāi)關(guān)為代表的

33、同步開(kāi) 斷技術(shù)等。高壓直流輸電技術(shù)。 高壓直流輸電技 術(shù)對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電， 高壓直流輸電擁有獨(dú)特 的優(yōu)勢(shì)。 其中， 輕型直流輸電系統(tǒng)采用門(mén)控 晶閘管、 絕緣柵雙極型晶體管等可關(guān)斷的器 件組成換流器， 使中型的直流輸電工程在較 重要的是網(wǎng)絡(luò)本身的設(shè)計(jì)， 要變得更加柔性、 靈活，由于分布式電源以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入， 電網(wǎng)的設(shè)計(jì)需要在達(dá)到 “即插即用”要求的 同時(shí)，還要考慮對(duì)周邊設(shè)施沖擊 最小。高壓變頻技術(shù)。 高壓變頻技術(shù)是在高 壓大容量電能變換及高品質(zhì)控制方面應(yīng)用 電力電子技術(shù)， 對(duì)電力系統(tǒng)的頻率和幅值直 接實(shí)施變壓變頻控制，從而大幅降低損耗。 特別是新型多電平電壓型高壓變頻產(chǎn)品， 隨 著以 IGBT

34、 ，IGCT （絕緣柵雙極型晶體管、 集成門(mén)極換流晶閘管） 為代表的性能優(yōu)異的 復(fù)合器件的快速發(fā)展，和相應(yīng)的各種 PWM （脈沖寬度調(diào)制） 控制算法的不斷深入研究， 使多電平結(jié)構(gòu)逐步走向應(yīng)用化。同步開(kāi)斷（智能開(kāi)關(guān)）技術(shù)。同步開(kāi) 斷是在電壓或電流的指定相位完成電路的 斷開(kāi)或閉合。 目前， 高壓開(kāi)關(guān)大都是機(jī)械開(kāi) 關(guān)，開(kāi)斷時(shí)間長(zhǎng)、分散性大，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確 的定相開(kāi)斷。 實(shí)現(xiàn)同步開(kāi)斷的根本出路在于 用電子開(kāi)關(guān)取代機(jī)械開(kāi)關(guān)， 在理論上應(yīng)用同 步開(kāi)斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過(guò) 電壓，這樣由操作過(guò)電壓決定的電力設(shè)備絕 緣水平可大幅度降低， 設(shè)備的損壞也大大減 少。（2） 大容量?jī)?chǔ)能技術(shù) 大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)對(duì)智

35、能電網(wǎng)意義重大， 在最新的理論探討中， 其作為解決新能源并 網(wǎng)及整合分布式能源方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 一是能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)電力需求的變化 ;二是能 短輸送距離也具有競(jìng)爭(zhēng)力。此外，可關(guān)斷器 件組成的換流器， 還可用于向海上石油平臺(tái)、 海島等孤立小系統(tǒng)供電， 未來(lái)還可用于城市 配電系統(tǒng)，接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布 式電源。 輕型直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清 潔能源上網(wǎng)穩(wěn)定性。柔性交流輸電技術(shù)。 柔性交流輸電技 術(shù)是新能源、 清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系 統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一， 將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代 控制技術(shù)相結(jié)合， 通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)主要參數(shù) （如電壓、相位差、電抗等）進(jìn)行靈活快速 的適時(shí)控制， 以實(shí)現(xiàn)輸送功率合

36、理分配，從 而大幅降低輸電損耗、 提高輸電線(xiàn)路輸送能 力和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。 除此之外， 更 夠彌補(bǔ)可再生能源發(fā)電的不確定性所帶來(lái) 的不足 ;三是滿(mǎn)足插充式電動(dòng)汽車(chē)的用電需 求;四是推遲輸電線(xiàn)路的建設(shè)投資，特別是 在發(fā)生輸電線(xiàn)路停電故障后可以滿(mǎn)足用電 需求 ;五是能夠?yàn)殡娏φ{(diào)度、電力交易提供 輔助服務(wù)。 儲(chǔ)能技術(shù)種類(lèi)多且可以適應(yīng)不同 的環(huán)境，目前很多智能蓄能技術(shù)都在發(fā) 展之中， 巨型電池、 飛輪蓄能都是隨時(shí)能夠 投入發(fā)電也隨時(shí)都能進(jìn)行蓄能， 有利于電網(wǎng) 的運(yùn)行，受到電網(wǎng)企業(yè)的支持。還有以 ABB 公司輕型靜止無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)為代表的將電 池技術(shù)和新型電力半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合， 作為 靈活交流輸電系

37、統(tǒng)技術(shù)的一部分， 可以有效 提高輸電系統(tǒng)輸送能力和安全性、 靈活性 9 。4 結(jié)束語(yǔ)綜上所述， 在大力發(fā)展智能電網(wǎng)的前提 下，要深刻地認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的 協(xié)調(diào)發(fā)展，要結(jié)合各自的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用創(chuàng) 新的思維，對(duì)其進(jìn)行合理的規(guī)劃與配置，取 長(zhǎng)補(bǔ)短，使各自?xún)?yōu)勢(shì)的發(fā)揮程度達(dá)到最大化， 完成智能電網(wǎng)的新使命。 其中智能電網(wǎng)的新 使命包括 :（ 1）新能源產(chǎn)業(yè)的電力輸配網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng) 一接收大規(guī)模集中式和分布式等各種方式 的可再生能源的電力資源， 使其成為新能源 電力的輸送和分配網(wǎng)絡(luò)。（ 2）高效靈活的智能能源網(wǎng)絡(luò)。分布 式的電源、規(guī)范化的儲(chǔ)能裝置、能源綜合高 效利用系統(tǒng)與電網(wǎng)達(dá)到有機(jī)合理的融合、 相 互

38、交流互動(dòng)， 提高終端能源資源的利用效率， 形成效率高、靈活性好的智能能源網(wǎng)絡(luò)。( 3)供電的可靠性高。智能電網(wǎng)的供 電可靠性要極高， 大面積停電的事故概率要 接近于零，使其成為更加合理、安全、高效 的能源分配和供應(yīng)系統(tǒng)。(4)形成綜合的服務(wù)體系。爭(zhēng)取使電 網(wǎng)形成與高科技信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合的 能源資源、電力資源、信息資源的綜合服務(wù) 體系。智能電網(wǎng)產(chǎn)生與發(fā)展基于現(xiàn)代高科技 技術(shù)的發(fā)展，符合低能耗、低成本、高效率 的基本發(fā)展要求。 促進(jìn)智能電網(wǎng)與新能源發(fā) 電的協(xié)調(diào)發(fā)展有利于改善環(huán)境污染問(wèn)題， 是 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展的需要， 也是實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi) 外經(jīng)濟(jì)、 社會(huì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。參考文獻(xiàn) References1 李興源，魏巍，王渝紅，穆子龍，顧威堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā) 展技術(shù)的研究J.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009(17) Li Xingyuan, Wei Wei, Wang Yuhong, Mu Zilong, Gu Wei, research on the development technology of the strong smart grid J. power system protection and control, 2009 (17)2 王振銘我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展C.熱電聯(lián)產(chǎn)學(xué)術(shù)交流會(huì)論 文集， 1996，6Wang Zhenming,