智能電網是傳統電網必然發展趨勢之探析

林靜瑜

(廣東電網公司中山西區供電分局,廣東 中山 528400)

迄今為止，智能電網還沒有一個被大家公認的完整的定義，但是各國在結合本國國情發展智能電網時已經形成了很多共識。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。我國傳統電網必然向智能電網發展。筆者畢業至今從事電網工作，總結經驗對我國傳統電網之發展動向及原因進行總結分析。

1 認識智能電網

以能源開發、發電、輸電、配電、供電、售電及用電的電網系統的各個環節進行智能互動，實現高質量供電、互補供電，提高能源利用率及供電安全，節省用電成本為目標的電力網絡，稱為智能電網。

傳統電網沒有動態柔性及可組性，電力企業垂直集成，每家電力企業各自獨立運作，發電集中在大型發電廠，垂直的多級控制機制反應遲緩，無法構建實時、可配置、可重組的系統，系統自愈、自恢復能力完全依賴于實體冗余；對客戶的服務簡單、信息單向，用戶對于發電來源和付費方式等缺乏選擇；主要通過人工讀表或估算用電量；人工方式處理停電，恢復供電常常較慢。智能電網具有的核心特征主要包含以下6個方面：①清潔：能夠大規模利用可再生能源減少對環境的潛在影響。②堅強：有能力抵御惡劣天氣和外部攻擊并確保信息安全。③自愈：有能力實現電網的自我診斷、自我調整、自動隔離故障和自動快速恢復。④優化：能夠優化資源，提高設備資產的利用率和電網的運行效率。⑤交互：能夠與電力市場和用戶進行交互和實時響應，提升服務水平。⑥經濟：能夠以最優成本向社會提供優質電力。

智能電網將通過功能模塊化、系統網絡化、集中與分散相結合，實現靈活變換網絡拓撲結構，智能重組系統架構，優化電網服務質量，從而構建與傳統電網截然不同的電網體系。

2 智能電網與傳統電網的差異

傳統電網是一個剛性系統，電源的接入與退出、電能量的傳輸等都缺乏彈性，致使電網沒有動態柔性及可組性；垂直的多級控制機制反應遲緩，無法構建實時、可配置、可重組的系統；系統自愈、自恢復能力完全依賴于實體冗余；對客戶的服務簡單、信息單向；系統內部存在多個信息孤島，缺乏信息共享。雖然局部的自動化程度在不斷提高，但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系統中多個自動化系統是割裂的、局部的、孤立的，不能構成一個實時的有機統一整體，所以整個電網的智能化程度較低。與傳統電網相比，人們設想中的智能電網將進一步拓展對電網全景信息（指完整的、正確的、具有精確時間斷面的、標準化的電力流信息和業務流信息等）的獲取能力，以堅強、可靠、通暢的實體電網架構和信息交互平臺為基礎，以服務生產全過程為需求，整合系統各種實時生產和運營信息，通過加強對電網業務流實時動態的分析、診斷和優化，為電網運行和管理人員提供更為全面、完整和精細的電網運營狀態圖，并給出相應的輔助決策支持以及控制實施方案和應對預案，最大程度地實現更為精細、準確、及時、績優的電網運行和管理。與傳統電網相比，智能電網將進一步優化各級電網控制，構建結構扁平化、功能模塊化、系統組態化的柔性體系架構，通過集中與分散相結合，靈活變換網路結構、智能重組系統架構、最佳配置系統效能、優化電網服務質量，實現與傳統電網截然不同的電網構成理念和體系。

由于智能電網可及時獲取完整的電網信息，因此可極大地優化電網全壽命周期管理的技術體系，承載電網企業社會責任，確保電網實現最優技術、最佳可持續發展、最大經濟效益、最優環境保護，從而優化社會能源配置，提高能源綜合投資及利用效益。

3 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。

4 智能電網技術發展的可行性和必然性

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,中國傳統電網建設成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。