我國智能電網技術的應用

摘 要:本文首先簡單介紹了智能電網的特征優勢，然后從能源、環境、電力安全、電網復雜度和電力市場五個方面分析了智能電網技術在中國發展的可行性，最后提出智能電網在中國的應用前景對并對其發展進行了展望。

關鍵詞:智能電網 應用前景 集成通信 高級電力 自動控制

中圖分類號:TM73文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2011)11(c)-0084-01

進入信息時代以來，在全球資源環境不斷增大的壓力下，能源、環境、經濟三者之間的矛盾也日益凸顯出來。傳統的電力設備正面臨著非常嚴峻的挑戰，智能電網在當今世界電力發展也處于一個新的動向，以歐美等發達國家為代表，各國紛紛發展智能電網，我國也以超快的反應速度，將智能電網技術劃分到不同的戰略層面上。

智能電網技術主要是用于實時采集、處理信息等用途的，雖然其是在電力部門運用，但是在整體架構上，與其他的信息采集還是有類似的地方，從硬件方面考慮，主要采用嵌入式處理器作為核心控制部分。目前世界上嵌入式處理器多達1000多種，從單片機、DSP到FPGA，功能越來越強，速度越來越快，價格也越來越低。其中，單片機的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，是目前嵌入式系統工業的主流;DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統結構和指令算法方面進行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令的執行速度。在數字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規模的應用;而FPGA內部有豐富的觸發器和I／O引腳，是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一，用戶不需要投片生產，就能得到合用的芯片。用電信息采集系統采用J2EE實現各種層次的邏輯設計，并可以實現數字系統的邏輯綜合、仿真驗證和時序分析，極大地簡化了對外圍器件的控制。

1 智能電網的特征優勢

(1)自愈:對故障有自適應與恢復的能力，提高可靠性及剩余電力的市場化盈利。

(2)互動:與電力市場和用戶間有良好的交互，節省開支的同時幫助電力企業高效運作，產生大范圍的環境效益。

(3)安全:能抵御物理攻擊和信息攻擊，保障系統設備和信息安全。

(4)兼容:兼容各種發電、儲能、監測、管理系統。

(5)優化:以小成本實現需求的功能，優化電能質量、設備利用率、資產，指導電網運行。

(6)活躍:活躍市場，使市場參與者通過各種形式的決策輔助軟件無縫參與市場。

2 我國發展智能電網技術的可行性

從能源需求上來說，我國屬于發展中國家，人口基數大并且急劇增長，給國家的基礎設施帶來了很大的壓力。而今，我國的城市化進程和工業發展也逐漸加快了腳步，正在逐漸減少的不可再生能源已經無法滿足人們日益增長的能源需求。這就要求人們通過智能技術來平衡能源、環境和經濟之間的矛盾。

從環境惡化方面來說，全球的氣候不斷的受到環境的影響，隨著哥本哈根會議的召開，人們逐漸意識到了環境污染的嚴重性。現如今的氣候受CO2的影響最為嚴重，而我國作為發展中國家，工業化進程不斷推進，溫室氣體的排放量甚大。智能電網可以通過集成利用太陽能、風能、潮汐能等可再生清潔能源，并通過智能控制、有效管理等方法提高電力的使用率，從而有效地解決這個問題。

從電網復雜度逐漸增大來講，隨著經濟的發展，科技的不斷進步，人們的生活水平也逐漸提高，考慮到即將形成大范圍的整合性電力能源系統，對于現階段的電網無疑是一個嚴峻的考驗，我們對電力系統提出了更高的要求:功能更加完善、復雜度更高。智能化的電網將能夠滿足更高的功能要求并精確的管理復雜的系統。

從電力安全角度來看，今年的7.23動車追尾事件影響很大，而造成事故的原因是電力的突然中斷。電力突然中斷是電力系統中最嚴重的事故，為了避免因為電力中斷而引起事故的發生，就需要計算機對即時的電力系統進行采集分析，并反饋給系統對可能發生的故障進行排除或者報警，從而免除災難的發生，智能電網正可以實現以上功能，保證電力安全可靠地運行。

從開放市場角度分析，隨著市場的開放，靈活的輸配用電機制得到青睞。但中國的現階段的電力市場是由國家統一確定電價，用戶沒有得到主動權。而以后的用電機制將是電力的價格隨著電力的供求關系發生變化，用電高峰期的電價會上漲，如果用戶能根據實時的電價調整用電情況，將會節省開支和提高能源的利用率。這就要求電網更加智能化。

由此可見，在中國建設智能電網是順應發展的必然趨勢，智能電網技術在中國的應用具有重大意義和前景。

3 智能電網技術在中國的應用前景和展望

從中國國家電網和中國科學院等的業內反應來看，我國也把智能電網的研究和建設提上了日程。當前我國的電網設施非常有限，無法支持智能控制所需要的高速性能和廣泛的覆蓋需求。因此智能電網的建設應該從各個方面著手。

在集成通信上，大力發展電力寬頻通信和無線電通信等高速通信體系以代替現有的低速SCADA系統以及EMS系統是智能電網的發展趨勢。

在傳感與測量上，基于用戶的應用和推進主要從通過安裝表計集成電纜調制解調器、機頂盒、恒溫器等傳感器進行負荷控制，建設居民網絡在終端用戶和電力服務商之間建立通信，應用數字技術測量向終端用戶和中心控制服務器提供電力數據。

在高級電力設施方面，基于我國的現狀，現階段應著手電力電子學系統(如柔性交流輸電系統FACTS)的應用和推進，并在美國及其它歐洲國家的示范下逐步向超導裝置發展，利用高級分布式能源設施建立復雜的微型電網。

在高級控制方法，它是一種用來對當前電網進行智能分析的算法，主要采用了兩種算法，一種是神經網絡算法，一種是遺傳算法，對潛在的隱患進行分析并不斷修改參數直至排除故障，從而避免電力事故優化電能質量。

在決策支持方面，引入先進的IIDS技術，通過此技術可視化對電網運行人員進行高度系統仿真訓練，以提高電網各層級運行人員、管理人員的決策能力，從而更好地維護電網。

綜上所述，我國發展智能電網技術具有戰略性的意義，其建設主要從集成通信、傳感測量、高級控制等五個方面著手，其在我國的發展具有廣闊的前景。但是，建設智能電網并不意味著將現有的所有設備進行改進更新，智能電網技術的發展是一個非常漫長的過程，不能急于求成而盲目跟從模仿。我們必須根據我國的新形勢，制定自己的智能電網方案，確定智能電網的核心標準，貫穿在所有智能電網的發展應用始終。我國在智能電網的研究和建設正處于起步的階段，在其應用發展過程中將面臨更多的挑戰，最終形成安全、環保、靈活、經濟、友好的智能電網，進一步推進電力行業的改革與進步。

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