風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

梁廣平+朱青

摘 要 風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。文章討論了風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 風(fēng)電場；智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0008-02

目前，國家已將新能源的開發(fā)提高到了戰(zhàn)略高度，風(fēng)電、太陽能等可再生能源將是未來一段時間新能源發(fā)展的重點(diǎn)?！笆濉逼陂g為應(yīng)對環(huán)境惡化和傳統(tǒng)能源短缺對地球帶來的威脅，世界各國越來越重視開展節(jié)能減排，發(fā)展可再生能源，打造低碳經(jīng)濟(jì)。為給經(jīng)濟(jì)社會提供更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔的電能，我國提出“智能電網(wǎng)”的概念并開始了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。

1 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥裕闺娋W(wǎng)動態(tài)柔性及重組性較差；垂直的多級控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無法構(gòu)建實(shí)時、可配置和可重組的系統(tǒng)，自愈及自恢復(fù)能力完全依賴于物理冗余；對用戶的服務(wù)簡單、信息單向；缺乏信息共享，相互割裂和孤立的各類自動化系統(tǒng)不能構(gòu)成實(shí)施的有機(jī)統(tǒng)一整體。

國網(wǎng)公司已經(jīng)開展了兩批試點(diǎn)工程，達(dá)到21類共228項(xiàng)試點(diǎn)范圍涵蓋公司經(jīng)營區(qū)域的26個省市，涵蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)和通信信息平臺。第一批試點(diǎn)工程按照“重要領(lǐng)域率先突破和條件成熟地區(qū)先行”的原則，在智能電網(wǎng)的六大環(huán)節(jié)，優(yōu)先選擇了“基礎(chǔ)條件好、項(xiàng)目可行度高、具有示范效應(yīng)”的9個項(xiàng)目。

2 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)特性

風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)具有特性：具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力；具備良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；適應(yīng)并促進(jìn)風(fēng)電等清潔能源發(fā)展；實(shí)現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度；充分調(diào)動用戶側(cè)彈性資源。

3 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)覆蓋電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等全部環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)和改造均對風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)利用有促進(jìn)作用。關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)包括風(fēng)電并網(wǎng)建模及仿真技術(shù)、風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)、常規(guī)電源網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)（常規(guī)機(jī)組快速調(diào)節(jié)技術(shù)、常規(guī)電源調(diào)峰技術(shù)）、新能源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)、大規(guī)模儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。從短期和中期來看，解決風(fēng)電消納問題的最有效也是成本最低的方法是提高常規(guī)電源快速調(diào)節(jié)能力：對新建電廠應(yīng)該在靈活性方面提出一定規(guī)定，同時應(yīng)對現(xiàn)有電廠進(jìn)行改造使其達(dá)到相應(yīng)靈活性規(guī)定。從長遠(yuǎn)看，大規(guī)模儲能技術(shù)是新能源發(fā)電方式的有益補(bǔ)充，其通過存儲電能來平滑隨機(jī)和間歇的功率輸出，對大規(guī)模新能源發(fā)展起到重要作用。對于風(fēng)力發(fā)電，在電源側(cè)配置動態(tài)響應(yīng)特性好、壽命長、可靠性高的大規(guī)模儲能裝置，可有效解決風(fēng)電的間歇性和波動性問題，大幅提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力。

圖1 適應(yīng)風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)技術(shù)

3.2 輸電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)輸電技術(shù)包括特高壓交/直流輸電技術(shù)、靈活/柔性交流輸電技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、智能變電站技術(shù)等。特高壓輸電技術(shù)和柔性輸電技術(shù)可以促進(jìn)我國“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”的風(fēng)電開發(fā)模式，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和智能變電站技術(shù)可以有效提高電網(wǎng)輸送容量，增強(qiáng)電網(wǎng)自愈水平。

3.3 配電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

配電室電力系統(tǒng)的電能配送環(huán)節(jié)，是風(fēng)電分布式發(fā)展的基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)支持靈活自適應(yīng)的故障處理和自愈，通過電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的一體化融合，具備快速高效的配電網(wǎng)絡(luò)自組織、自優(yōu)化能力，方便快捷的分布式電源的有序并網(wǎng)、“即插即用”以及與電網(wǎng)的互動。

適應(yīng)風(fēng)電分布式接入的智能配電技術(shù)包括高級配電自動化技術(shù)、配電網(wǎng)定制電力技術(shù)、分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)等。

3.4 調(diào)度環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

智能化調(diào)度是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電“可調(diào)度”的技術(shù)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)為了適應(yīng)大規(guī)模清潔能源發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行，需要開展相應(yīng)的監(jiān)測、控制和調(diào)度決策支持等技術(shù)的研究，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的可測與可控。

智能電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)包括所有發(fā)電機(jī)組的功率預(yù)測及監(jiān)控技術(shù)（包括來自風(fēng)電廠、光伏發(fā)電廠的波動性發(fā)電量輸出）、發(fā)電機(jī)組低成本調(diào)度技術(shù)，當(dāng)然應(yīng)該考慮到不同類型發(fā)電廠各自的約束條件。電力系統(tǒng)調(diào)度的基礎(chǔ)是信息透明，即不同類型發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電的邊際成本信息。這就考慮到了最小化成本優(yōu)化，如前面對其他國家的描述中一樣，它能夠省去大量成本。適應(yīng)風(fēng)電發(fā)展的智能調(diào)度技術(shù)包括風(fēng)電調(diào)度決策支持技術(shù)、風(fēng)電接入電網(wǎng)的安全穩(wěn)定防御技術(shù)、含新能源的節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)、風(fēng)電廠綜合監(jiān)控和實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、調(diào)度端風(fēng)電預(yù)測技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)將針對風(fēng)電出力特性，開展大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展對電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰影響的研究，開展大規(guī)模風(fēng)電對系統(tǒng)開機(jī)方式、自動發(fā)電控制（AGC）和區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制等的影響研究，開展風(fēng)電的調(diào)度管理模式研究等。

3.5 用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

用電是電力系統(tǒng)的電能消費(fèi)環(huán)節(jié)，智能用電技術(shù)將構(gòu)建系統(tǒng)與電力用戶電力流、信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時互動的新型供用電關(guān)系，靈活、互動的用電環(huán)節(jié)有利于系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)電的變化，從而大大提高風(fēng)電的消納水平。

短期之內(nèi)，可以通過提高靈活性負(fù)荷用電比例來消納更多的風(fēng)電。這種負(fù)荷能在風(fēng)力發(fā)電量高的時候升高，而在風(fēng)力發(fā)電量低的時候降低。這種負(fù)荷可以與供熱設(shè)備聯(lián)系到一起，例如熱泵、帶有大型儲熱系統(tǒng)的電鍋爐等。從長遠(yuǎn)來看，智能用電技術(shù)包括高級測量體系、電動汽車充放電、用電信息采集、智能需求側(cè)管理技術(shù)、用戶側(cè)儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。高級測量體系（AMI）是在雙向計量、雙向?qū)崟r通信、需求響應(yīng)以及用戶用電信息采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，支持用戶分布式電源盒電動機(jī)汽車接入和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與電力用戶的雙向互動。用電信息采集系統(tǒng)能指導(dǎo)用戶科學(xué)合理用電，為風(fēng)電低谷消納提供有力的技術(shù)支持。電動汽車充放電是智能電網(wǎng)與用戶雙向互動的重要組成部分，可以輔助系統(tǒng)有效接納風(fēng)電等波動性發(fā)電容量。智能需求側(cè)管理技術(shù)包括自動需求響應(yīng)技術(shù)、能效電廠、智能有序用電、遠(yuǎn)程能耗檢測與效能診斷等。用戶側(cè)儲能技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電，提高風(fēng)電消納比重的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，包括蓄冷技術(shù)、蓄熱技術(shù)、儲能技術(shù)等。

4 小結(jié)

從2009年5月，國家電網(wǎng)公司正式提出“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，并計劃于2020年基本建成堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，拉開了我國智能電網(wǎng)研究與實(shí)踐的序幕。近幾年，國家電網(wǎng)公司陸續(xù)開展試點(diǎn)（示范）工程，為風(fēng)電有好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)工程實(shí)踐提供了良好機(jī)會。可以預(yù)見，未來我國電網(wǎng)將變得更加堅強(qiáng)穩(wěn)固。

參考文獻(xiàn)

[1]張峻嶺，殷建英，黨政.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用[J].能源研究與利用，2011（04）.endprint

摘 要 風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。文章討論了風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 風(fēng)電場；智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0008-02

目前，國家已將新能源的開發(fā)提高到了戰(zhàn)略高度，風(fēng)電、太陽能等可再生能源將是未來一段時間新能源發(fā)展的重點(diǎn)。“十二五”期間為應(yīng)對環(huán)境惡化和傳統(tǒng)能源短缺對地球帶來的威脅，世界各國越來越重視開展節(jié)能減排，發(fā)展可再生能源，打造低碳經(jīng)濟(jì)。為給經(jīng)濟(jì)社會提供更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔的電能，我國提出“智能電網(wǎng)”的概念并開始了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。

1 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥?，使電網(wǎng)動態(tài)柔性及重組性較差；垂直的多級控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無法構(gòu)建實(shí)時、可配置和可重組的系統(tǒng)，自愈及自恢復(fù)能力完全依賴于物理冗余；對用戶的服務(wù)簡單、信息單向；缺乏信息共享，相互割裂和孤立的各類自動化系統(tǒng)不能構(gòu)成實(shí)施的有機(jī)統(tǒng)一整體。

國網(wǎng)公司已經(jīng)開展了兩批試點(diǎn)工程，達(dá)到21類共228項(xiàng)試點(diǎn)范圍涵蓋公司經(jīng)營區(qū)域的26個省市，涵蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)和通信信息平臺。第一批試點(diǎn)工程按照“重要領(lǐng)域率先突破和條件成熟地區(qū)先行”的原則，在智能電網(wǎng)的六大環(huán)節(jié)，優(yōu)先選擇了“基礎(chǔ)條件好、項(xiàng)目可行度高、具有示范效應(yīng)”的9個項(xiàng)目。

2 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)特性

風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)具有特性：具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力；具備良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；適應(yīng)并促進(jìn)風(fēng)電等清潔能源發(fā)展；實(shí)現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度；充分調(diào)動用戶側(cè)彈性資源。

3 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)覆蓋電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等全部環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)和改造均對風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)利用有促進(jìn)作用。關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)包括風(fēng)電并網(wǎng)建模及仿真技術(shù)、風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)、常規(guī)電源網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)（常規(guī)機(jī)組快速調(diào)節(jié)技術(shù)、常規(guī)電源調(diào)峰技術(shù)）、新能源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)、大規(guī)模儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。從短期和中期來看，解決風(fēng)電消納問題的最有效也是成本最低的方法是提高常規(guī)電源快速調(diào)節(jié)能力：對新建電廠應(yīng)該在靈活性方面提出一定規(guī)定，同時應(yīng)對現(xiàn)有電廠進(jìn)行改造使其達(dá)到相應(yīng)靈活性規(guī)定。從長遠(yuǎn)看，大規(guī)模儲能技術(shù)是新能源發(fā)電方式的有益補(bǔ)充，其通過存儲電能來平滑隨機(jī)和間歇的功率輸出，對大規(guī)模新能源發(fā)展起到重要作用。對于風(fēng)力發(fā)電，在電源側(cè)配置動態(tài)響應(yīng)特性好、壽命長、可靠性高的大規(guī)模儲能裝置，可有效解決風(fēng)電的間歇性和波動性問題，大幅提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力。

圖1 適應(yīng)風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)技術(shù)

3.2 輸電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)輸電技術(shù)包括特高壓交/直流輸電技術(shù)、靈活/柔性交流輸電技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、智能變電站技術(shù)等。特高壓輸電技術(shù)和柔性輸電技術(shù)可以促進(jìn)我國“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”的風(fēng)電開發(fā)模式，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和智能變電站技術(shù)可以有效提高電網(wǎng)輸送容量，增強(qiáng)電網(wǎng)自愈水平。

3.3 配電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

配電室電力系統(tǒng)的電能配送環(huán)節(jié)，是風(fēng)電分布式發(fā)展的基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)支持靈活自適應(yīng)的故障處理和自愈，通過電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的一體化融合，具備快速高效的配電網(wǎng)絡(luò)自組織、自優(yōu)化能力，方便快捷的分布式電源的有序并網(wǎng)、“即插即用”以及與電網(wǎng)的互動。

適應(yīng)風(fēng)電分布式接入的智能配電技術(shù)包括高級配電自動化技術(shù)、配電網(wǎng)定制電力技術(shù)、分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)等。

3.4 調(diào)度環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

智能化調(diào)度是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電“可調(diào)度”的技術(shù)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)為了適應(yīng)大規(guī)模清潔能源發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行，需要開展相應(yīng)的監(jiān)測、控制和調(diào)度決策支持等技術(shù)的研究，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的可測與可控。

智能電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)包括所有發(fā)電機(jī)組的功率預(yù)測及監(jiān)控技術(shù)（包括來自風(fēng)電廠、光伏發(fā)電廠的波動性發(fā)電量輸出）、發(fā)電機(jī)組低成本調(diào)度技術(shù)，當(dāng)然應(yīng)該考慮到不同類型發(fā)電廠各自的約束條件。電力系統(tǒng)調(diào)度的基礎(chǔ)是信息透明，即不同類型發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電的邊際成本信息。這就考慮到了最小化成本優(yōu)化，如前面對其他國家的描述中一樣，它能夠省去大量成本。適應(yīng)風(fēng)電發(fā)展的智能調(diào)度技術(shù)包括風(fēng)電調(diào)度決策支持技術(shù)、風(fēng)電接入電網(wǎng)的安全穩(wěn)定防御技術(shù)、含新能源的節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)、風(fēng)電廠綜合監(jiān)控和實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、調(diào)度端風(fēng)電預(yù)測技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)將針對風(fēng)電出力特性，開展大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展對電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰影響的研究，開展大規(guī)模風(fēng)電對系統(tǒng)開機(jī)方式、自動發(fā)電控制（AGC）和區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制等的影響研究，開展風(fēng)電的調(diào)度管理模式研究等。

3.5 用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

用電是電力系統(tǒng)的電能消費(fèi)環(huán)節(jié)，智能用電技術(shù)將構(gòu)建系統(tǒng)與電力用戶電力流、信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時互動的新型供用電關(guān)系，靈活、互動的用電環(huán)節(jié)有利于系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)電的變化，從而大大提高風(fēng)電的消納水平。

短期之內(nèi)，可以通過提高靈活性負(fù)荷用電比例來消納更多的風(fēng)電。這種負(fù)荷能在風(fēng)力發(fā)電量高的時候升高，而在風(fēng)力發(fā)電量低的時候降低。這種負(fù)荷可以與供熱設(shè)備聯(lián)系到一起，例如熱泵、帶有大型儲熱系統(tǒng)的電鍋爐等。從長遠(yuǎn)來看，智能用電技術(shù)包括高級測量體系、電動汽車充放電、用電信息采集、智能需求側(cè)管理技術(shù)、用戶側(cè)儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。高級測量體系（AMI）是在雙向計量、雙向?qū)崟r通信、需求響應(yīng)以及用戶用電信息采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，支持用戶分布式電源盒電動機(jī)汽車接入和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與電力用戶的雙向互動。用電信息采集系統(tǒng)能指導(dǎo)用戶科學(xué)合理用電，為風(fēng)電低谷消納提供有力的技術(shù)支持。電動汽車充放電是智能電網(wǎng)與用戶雙向互動的重要組成部分，可以輔助系統(tǒng)有效接納風(fēng)電等波動性發(fā)電容量。智能需求側(cè)管理技術(shù)包括自動需求響應(yīng)技術(shù)、能效電廠、智能有序用電、遠(yuǎn)程能耗檢測與效能診斷等。用戶側(cè)儲能技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電，提高風(fēng)電消納比重的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，包括蓄冷技術(shù)、蓄熱技術(shù)、儲能技術(shù)等。

4 小結(jié)

從2009年5月，國家電網(wǎng)公司正式提出“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，并計劃于2020年基本建成堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，拉開了我國智能電網(wǎng)研究與實(shí)踐的序幕。近幾年，國家電網(wǎng)公司陸續(xù)開展試點(diǎn)（示范）工程，為風(fēng)電有好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)工程實(shí)踐提供了良好機(jī)會。可以預(yù)見，未來我國電網(wǎng)將變得更加堅強(qiáng)穩(wěn)固。

參考文獻(xiàn)

[1]張峻嶺，殷建英，黨政.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用[J].能源研究與利用，2011（04）.endprint

摘 要 風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。文章討論了風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 風(fēng)電場；智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0008-02

目前，國家已將新能源的開發(fā)提高到了戰(zhàn)略高度，風(fēng)電、太陽能等可再生能源將是未來一段時間新能源發(fā)展的重點(diǎn)。“十二五”期間為應(yīng)對環(huán)境惡化和傳統(tǒng)能源短缺對地球帶來的威脅，世界各國越來越重視開展節(jié)能減排，發(fā)展可再生能源，打造低碳經(jīng)濟(jì)。為給經(jīng)濟(jì)社會提供更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔的電能，我國提出“智能電網(wǎng)”的概念并開始了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加，在電源中所占比例的增大，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等帶來了影響，對建立風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)提出了迫切需求。

1 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥?，使電網(wǎng)動態(tài)柔性及重組性較差；垂直的多級控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無法構(gòu)建實(shí)時、可配置和可重組的系統(tǒng)，自愈及自恢復(fù)能力完全依賴于物理冗余；對用戶的服務(wù)簡單、信息單向；缺乏信息共享，相互割裂和孤立的各類自動化系統(tǒng)不能構(gòu)成實(shí)施的有機(jī)統(tǒng)一整體。

國網(wǎng)公司已經(jīng)開展了兩批試點(diǎn)工程，達(dá)到21類共228項(xiàng)試點(diǎn)范圍涵蓋公司經(jīng)營區(qū)域的26個省市，涵蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)和通信信息平臺。第一批試點(diǎn)工程按照“重要領(lǐng)域率先突破和條件成熟地區(qū)先行”的原則，在智能電網(wǎng)的六大環(huán)節(jié)，優(yōu)先選擇了“基礎(chǔ)條件好、項(xiàng)目可行度高、具有示范效應(yīng)”的9個項(xiàng)目。

2 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)特性

風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)具有特性：具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力；具備良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；適應(yīng)并促進(jìn)風(fēng)電等清潔能源發(fā)展；實(shí)現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度；充分調(diào)動用戶側(cè)彈性資源。

3 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)覆蓋電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等全部環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)和改造均對風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)利用有促進(jìn)作用。關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

發(fā)電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)包括風(fēng)電并網(wǎng)建模及仿真技術(shù)、風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)、常規(guī)電源網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)（常規(guī)機(jī)組快速調(diào)節(jié)技術(shù)、常規(guī)電源調(diào)峰技術(shù)）、新能源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)、大規(guī)模儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。從短期和中期來看，解決風(fēng)電消納問題的最有效也是成本最低的方法是提高常規(guī)電源快速調(diào)節(jié)能力：對新建電廠應(yīng)該在靈活性方面提出一定規(guī)定，同時應(yīng)對現(xiàn)有電廠進(jìn)行改造使其達(dá)到相應(yīng)靈活性規(guī)定。從長遠(yuǎn)看，大規(guī)模儲能技術(shù)是新能源發(fā)電方式的有益補(bǔ)充，其通過存儲電能來平滑隨機(jī)和間歇的功率輸出，對大規(guī)模新能源發(fā)展起到重要作用。對于風(fēng)力發(fā)電，在電源側(cè)配置動態(tài)響應(yīng)特性好、壽命長、可靠性高的大規(guī)模儲能裝置，可有效解決風(fēng)電的間歇性和波動性問題，大幅提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力。

圖1 適應(yīng)風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)技術(shù)

3.2 輸電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)輸電技術(shù)包括特高壓交/直流輸電技術(shù)、靈活/柔性交流輸電技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、智能變電站技術(shù)等。特高壓輸電技術(shù)和柔性輸電技術(shù)可以促進(jìn)我國“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”的風(fēng)電開發(fā)模式，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和智能變電站技術(shù)可以有效提高電網(wǎng)輸送容量，增強(qiáng)電網(wǎng)自愈水平。

3.3 配電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

配電室電力系統(tǒng)的電能配送環(huán)節(jié)，是風(fēng)電分布式發(fā)展的基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)支持靈活自適應(yīng)的故障處理和自愈，通過電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的一體化融合，具備快速高效的配電網(wǎng)絡(luò)自組織、自優(yōu)化能力，方便快捷的分布式電源的有序并網(wǎng)、“即插即用”以及與電網(wǎng)的互動。

適應(yīng)風(fēng)電分布式接入的智能配電技術(shù)包括高級配電自動化技術(shù)、配電網(wǎng)定制電力技術(shù)、分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)等。

3.4 調(diào)度環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

智能化調(diào)度是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電“可調(diào)度”的技術(shù)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)為了適應(yīng)大規(guī)模清潔能源發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行，需要開展相應(yīng)的監(jiān)測、控制和調(diào)度決策支持等技術(shù)的研究，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的可測與可控。

智能電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)包括所有發(fā)電機(jī)組的功率預(yù)測及監(jiān)控技術(shù)（包括來自風(fēng)電廠、光伏發(fā)電廠的波動性發(fā)電量輸出）、發(fā)電機(jī)組低成本調(diào)度技術(shù)，當(dāng)然應(yīng)該考慮到不同類型發(fā)電廠各自的約束條件。電力系統(tǒng)調(diào)度的基礎(chǔ)是信息透明，即不同類型發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電的邊際成本信息。這就考慮到了最小化成本優(yōu)化，如前面對其他國家的描述中一樣，它能夠省去大量成本。適應(yīng)風(fēng)電發(fā)展的智能調(diào)度技術(shù)包括風(fēng)電調(diào)度決策支持技術(shù)、風(fēng)電接入電網(wǎng)的安全穩(wěn)定防御技術(shù)、含新能源的節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)、風(fēng)電廠綜合監(jiān)控和實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、調(diào)度端風(fēng)電預(yù)測技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)將針對風(fēng)電出力特性，開展大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展對電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰影響的研究，開展大規(guī)模風(fēng)電對系統(tǒng)開機(jī)方式、自動發(fā)電控制（AGC）和區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制等的影響研究，開展風(fēng)電的調(diào)度管理模式研究等。

3.5 用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)

用電是電力系統(tǒng)的電能消費(fèi)環(huán)節(jié)，智能用電技術(shù)將構(gòu)建系統(tǒng)與電力用戶電力流、信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時互動的新型供用電關(guān)系，靈活、互動的用電環(huán)節(jié)有利于系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)電的變化，從而大大提高風(fēng)電的消納水平。

短期之內(nèi)，可以通過提高靈活性負(fù)荷用電比例來消納更多的風(fēng)電。這種負(fù)荷能在風(fēng)力發(fā)電量高的時候升高，而在風(fēng)力發(fā)電量低的時候降低。這種負(fù)荷可以與供熱設(shè)備聯(lián)系到一起，例如熱泵、帶有大型儲熱系統(tǒng)的電鍋爐等。從長遠(yuǎn)來看，智能用電技術(shù)包括高級測量體系、電動汽車充放電、用電信息采集、智能需求側(cè)管理技術(shù)、用戶側(cè)儲能技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。高級測量體系（AMI）是在雙向計量、雙向?qū)崟r通信、需求響應(yīng)以及用戶用電信息采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，支持用戶分布式電源盒電動機(jī)汽車接入和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與電力用戶的雙向互動。用電信息采集系統(tǒng)能指導(dǎo)用戶科學(xué)合理用電，為風(fēng)電低谷消納提供有力的技術(shù)支持。電動汽車充放電是智能電網(wǎng)與用戶雙向互動的重要組成部分，可以輔助系統(tǒng)有效接納風(fēng)電等波動性發(fā)電容量。智能需求側(cè)管理技術(shù)包括自動需求響應(yīng)技術(shù)、能效電廠、智能有序用電、遠(yuǎn)程能耗檢測與效能診斷等。用戶側(cè)儲能技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電，提高風(fēng)電消納比重的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，包括蓄冷技術(shù)、蓄熱技術(shù)、儲能技術(shù)等。

4 小結(jié)

從2009年5月，國家電網(wǎng)公司正式提出“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，并計劃于2020年基本建成堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，拉開了我國智能電網(wǎng)研究與實(shí)踐的序幕。近幾年，國家電網(wǎng)公司陸續(xù)開展試點(diǎn)（示范）工程，為風(fēng)電有好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)工程實(shí)踐提供了良好機(jī)會。可以預(yù)見，未來我國電網(wǎng)將變得更加堅強(qiáng)穩(wěn)固。

參考文獻(xiàn)

[1]張峻嶺，殷建英，黨政.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用[J].能源研究與利用，2011（04）.endprint