我國智能電網技術體系探討

趙宇海

吉林省電力有限公司四平供電公司，吉林四平 136000

1 我國智能電網開發背景

電力是各個國家經濟發展的支柱之一，是國民經濟正常運轉的大動脈，電力行業的發展運行直接關系到國計民生的各個方面。近年來，我國經濟高速、穩定的發展及人民生活水平不斷提高，社會對電力的需求也日益的增大。“十一五”期間我國發電裝機容量從2005年底的5.17億kW增加到2010年底的9.5億kW，年均增長8 000多萬kW，全國各網區的售電量也實現了跨越式增長。“十二五”期間我國全社會用電量預計年均增長將在8.5%左右，2015年將達到6.27萬億kW·h。預計到2020年，我國用電需求將達到7.7萬億kW·h，發電裝機將達到16億kW左右，均為現有水平的2倍以上。同時，隨著科技進步和信息化水平的不斷提高，電動汽車、智能設備、智能家電、智能建筑、智能交通、智能城市等將成為未來的發展趨勢。只有加快建設堅強智能電網，才能滿足經濟社會發展對電力的需求，才能滿足客戶對供電服務的多樣化、個性化、互動化需求，不斷提高服務質量和水平。要保障“十二五”期間電力可靠有效供應，就必然要有一個堅強穩定的電網，必然要求電網建設要適度超前發展，而電網作為資源配置的手段之一，應該以消耗資源最少、環境代價最小、經濟效益最佳為約束條件，這就對我國電網的建設提出了新的挑戰。隨著科學技術的日益發展，現代電力技術不斷的創新，各種先進的傳感技術、測量技術、通信技術以及電子控制技術等高新技術的創新和高質量高效能電子材料的出現也為我們向智能化電網開發方向做好了充分的準備。2009年國家電網會議確定了智能電網發展規劃和總體投資計劃，我國智能電網建設正式啟動。

我國的智能電網是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并于電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。具備堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等主要特征，包含的電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度等環節，具有信息化、數字化、自動化、互動化的技術特征。智能電網的建設與推行也將成為我國電力事業又一座耀眼的“里程碑”。

在電力系統電網研發中，需要某種特定能源體系和特定技術體系支撐，智能電網發展的本質，需要以現代技術體系，現代儲能技術，以及新電網組織技術等運動和關系，因此，智能電網技術體系探討具有很強的現實意義和理論意義。

2 我國智能電網技術體系

1）靈活的智能電網網絡拓撲結構。靈活的智能電網網絡拓撲結構改變了傳統電網放射網絡結構特點，在傳統電網中，線路發生故障，難以實現快速恢復對負載供電的問題。靈活的拓撲網絡結構，是目前建設的智能電網結構的重要物理基礎結構之一，網絡如果發生故障，該結構可以將故障控制在最小范圍，這有效的保證了快速實現供電恢復問題。因此，配電系統側面，需要發展循環分布網絡，同時，環形總線，以及分布式微電網設置。實現雙向流量控制，以及實現電路之間的功率交換。智能電網輸電系統的電網結構和輸送模式，必需要綜合考慮可再生能源，載荷，以及能量存儲系統的分布狀況而定；

2）智能電網的先進傳感技術和測量技術。為滿足遠程監控的需要，保證對用戶分時管理，需要發展快速反應和準確的傳感和測量技術，例如智能儀表，分布式實時監測設備，另外，還需包含一些大量傳感器和測量裝置，運行狀態參數，已經運行的故障參數，和故障進行檢測和定位。傳感器和測量系統有機集成，可以實現智能化控制，智能電網研發中，高精度、低能耗的傳感器技術，以及先進的網絡測量技術，實現傳感器與測量單位的能源供應是當前急需的；

3）智能電網的專用芯片技術。智能電網的實現，需要專用芯片技術支撐，智能電網的專用機芯用于當前先進設備，實現智能電網設備功能的升級，智能電網的專用芯片技術支撐的設備，可參照任務需要完成某項功能，專用芯片技術包括：計量芯片（只要用于智能電網中智能所用），智能驅動芯片（主要用于智能電網用電設備），智能控制芯片（主要用于智能電網控制設備），及時時間芯片（主要被用于準確計時），通信系統芯片（主要用于設備與傳感器通信裝置）等。多功能智能的電表是用戶端智能化的基礎。在國外，最后一英里是智能電網建設的重點，在國內，實現用戶端數據雙向通信和互動，智能電表也是必不可少的物理條件。用戶端智能電表的數據采集將需要集中的數據采集器，未來集中的數據采集裝置將形成堅強的底層數據網架，和智能電表共同構成智能電網實時通信的必要條件；

4）通信技術。智能電網的建設，將采用統一標準的原則，構建成為開放和集成性特征的通信系統，職能電網的建設范圍，將涵蓋從發電機到用戶終端全范圍，建成以后，可以滿足對整個智能電網設備的實時控制，即時智能系統的網絡信息交流改善，每個部分均可以雙向通信。對于網絡智能傳感器、控制裝置、保護系統和用戶等可以實現“即插即用”的方式，所有的系統參數和狀態等，均可以實現可視化，通信網絡環境智能化加強；

5）網絡安全和信息安全技術。智能電網是一個高技術，信息化高度集中的高科技電網，智能電網安全內涵要高于傳統意義上的電網安全概念，保證智能電網通信網絡與信息安全是非常重要的，網絡安全和信息安全技術主要包括：系統復雜網絡生存性，主動實時防護，安全的數據存儲，網絡病毒防護，防止惡意攻擊技術，信息信任系統，新密碼技術，實時鏡像備用等；

6）發電機功率和負荷短期預測技術。職能電網技術體系構建中，必須形成高性能的預測能力，以及高敏感的預警能力。智能電網發電機功率和負荷短期預測技術的實現，需要運用高性能傳感器，通信和信息等技術支撐，實現短時預測或者是預警，例如各類短期負荷預測，可再生能源發電功率短期預測等，也可實現超時預警預測；

7）蓄能技術。眾所周知，可再生能源的特點是不穩定的，因此，傳統電網功率瞬態平衡依靠機組慣性來實現的現狀，不能滿足智能電網對儲能技術的要求，未來電網無能量存儲系統作為支持，難以想象智能電網發展前景。智能電網儲能技術主要包含儲能單元技術，例如化學電池，燃料電池，電容器和超導磁儲能等，這些儲能單元具有高效和高密度的特點；

8）先進材料技術，智能電網的發展需要依靠先進的材料技術，作為其發展的物質支撐，我國智能電網發展過程中，應重點研發智能電網配套的先進材料技術；

9）分布式電源技術。分布式電源技術是智能電網技術體系構建的重點之一，智能電網分布式電源技術，一個重要的特點是靠近負荷，該特點可以有效降低了電網的輸電能力擴展需要，這就有利于大幅度的提高職能電網供電的可靠性，隨之我國智能電網供電的質量也會越來越完善，因而，智能電網發展中，凸顯了巨大的綜合效益。同時，智能電網分布式電源技術物理基礎，利用智能電網網絡結構，和控制運作模式，實現與配電網的高度集成化。分布式電源種類眾多，像可再生能源的太陽能和風能等，這些能源是普通用戶生活所需的常見能源，另外，分布式電源也可以是一個能量儲存系統，更可以是充電站。分布式電源協同控制，也可以被用于發電廠；

10）電力電子與控制技術。在智能電網技術體系構建中，電力電子與控制技術作為優化系統運行方案的關鍵組成部分，具有十分重要的作用。

3 結論

建設堅強智能電網，要立足科學發展，依靠科技創新，調動社會各方力量，做到統籌兼顧。要更加注重電網與經濟、社會、環境的協調發展；更加注重發電、輸電、變電、配電、用電、調度各環節的協調發展；更加注重應用先進的通信信息和自動控制等技術來提高電網智能化水平。智能電網技術標準體系是一個具備系統性、邏輯性、和開放性的層級結構，而我國智能電網研發和實踐都處于初期階段，各種技術標準體系、各體系模塊之間的轉換以及實際建設實施等也在不斷的探索、改進、總結中進步和成熟。本文也通過對構建我國智能電網技術體系的探討來促進我國智能電網信息化，自動化和智能化的快速發展和加快我國智能電網規劃建設。

[1]翟子楠.構建智能電網的關鍵技術體系[J].電工電氣，2011(3)：1-3.

[2]江姍.智能變電站技術體系研究[J].計算機光盤軟件與應用，2011(20)：104.

[3]肖立業.智能電網的技術體系[J].電氣技術，2010(3)：1-3.

[4]國家電網.國網公司智能電網技術標準體系通過鑒定[J].現代建筑電氣，2011(6)：66-67.

[5]劉振亞.智能電網知識問答[M].北京：北京電力出版社，2010：1-33.

[6]余貽鑫，欒文鵬.智能電網的基本理念[J].天津大學學報，2011，44(5)：377-384.

[7]徐磊.智能電網的網絡通信架構及關鍵技術[J].電氣技術，2010(8)：16-17.

[8]于勁松，秦香春.智能電網技術應用與發展[J].科技風，2010(21)：249

[9]丘浪文.智能電網技術的應用現狀與發展[J].電工文摘，2011(5)：55-56.

[10]楊錦云.智能電網技術的現狀與發展[J].中國新技術新產品，2010(11)：15-16.