淺談智能電網技術

楊偉甜

摘 要：電力基礎設施是在19世紀和20世紀被設計的，它們是基于當時的科技并用于處理當時的需求的。然而當今，對于這個逐漸老化的基礎設施的需求在不斷增長，這只能通過對于負荷需求的預測和電力調度的控制來實現，這些都是智能電網有望實現的。因此，理想的智能電網被設計去重新調整這些問題。

關鍵詞：智能電網；技術；分析

中圖分類號：D630 文獻標識碼：A

一、使用智能電網的理由

1 能源浪費

電力必須在產生的時候立即被使用，而消費者已經習慣于在需要時就能使用電力。當今，這種結合要求電力公司在任何時候能夠產生足夠的電力來滿足電力需求。由于很難獲知準確的需求數據，電力公司需要產生多余需求的電力來防止意外的用電高峰并保證服務質量。在這套供求系統中，當需求被高估時，造成電力的浪費，而在需求被低估時，會造成斷電。

2 可靠性

除了浪費之外，電網的可靠性可能會受到許多因素的影響。具體來講，電力供應的電壓下降可能會引起電壓起伏及閃爍，而環境因素，從樹木倒下到雷暴和颶風會造成斷電。盡管這些可靠性問題多數發生在局部范圍，他們還是可能會引發更大的問題，影響到更廣泛的區域。

3 可再生能源

傳統的發電方式依靠無盡的、對環境沒有負面影響的能源。在這樣的情況下，中心化的、依靠無窮無盡的傳統能源的發電方式表現的很有優勢。然而，有限的資源和對環境影響的關注正在驅使發電使用更加清潔和可再生的能源，比如風能和太陽能。不幸的是，這些清潔、可再生的能源在本地化和持續性方面有自己的問題。例如，太陽能電廠如果被建立在佛羅里達州，它就能夠產生大量的電力；然而，如果它被建立在南極洲，那它產生的電力就變得微不足道了。除此之外，當前的太陽能電廠在夜間和碰到諸如雷暴和颶風這類天氣的時候，都會停止發電，這時就需要使用替代能源來發電以滿足需求。綜上所述，當前的電網不能很好地適應可再生能源。

二、智能電網概念

智能電網并不是一個單獨的設備、應用、系統或網絡，甚至不是一個單獨的理念。對于什么是智能電網這個問題，并沒有一個統一的官方定義。然而，各種各樣的組織，如美國能源部，北美電力可靠性公司，和智能電網技術平臺，給出的各自定義中，都遵循了一個主題：智能電網利用通信技術和信息技術來優化從供應者到消費者的電力傳輸和配電。下圖說明了智能電網的基本概念。除此之外，智能電網不是一個靜態的概念。它會隨著當今科技的泛著和新科技的產生而不斷發展。這些技術的類型、配置和實現，以及對相關信息的獲取、傳播和使用是實現智能電網安全和本書的主要關注方向。

三、智能電網的組件

為了達到預期的可靠、有效和使用清潔能源的配電，智能電網利用了多種科技。根據美國能源部的描述，以下技術被認為是關鍵技術領域：

（1）集成雙向通信技術；（2）先進設備技術；（3）先進控制技術；（4）參數測量技術；（5）決策支持技術。

四、智能電網技術應用分析

1 集成雙向通信技術

雙向通信使得操作者能實時地監控和操作電網的組件。這種通信提升了操作者操縱電網的能力。例如，在現在的電網中，操作者不能發現電網斷電，除非收到了消費者的提示，通常是通過電話聯系到消費者支持中心。在智能電網中，操作者能夠在沒有任何消費者提示的情況下檢測并處理問題，這樣就能更快地解決問題并降低操作成本。為了達到這種效果，智能電網的組件需要具有雙向通信能力。不同的智能電網實現會利用不同的技術，但是它們都需要底層的數據傳輸網絡。當前的智能電網利用的網絡技術也被用于自動抄表系統部署中，如本章前面在“自動抄表系統網絡拓撲結構”部分所述。

2 先進設備技術

先進設備技術包括的范圍有超導設備、容錯設備、超額電力存儲設備、智能設備和診斷設備。這些技術積極的決定了電網的電學性質。例如，太陽能電廠白天產生的超額電力可以被存儲在電力存儲設備中，等到了夜晚，太陽能電廠不再能發電時，再被取出使用。所謂的智能設備能夠向消費者和電力供應者提供有用的消費回饋來實現更好的能源管理。盡管以上提到的列表看起來好像列出了一組分散的多種類的科技設備，這個關鍵技術領域列表中的智能電網組件能提供相對于當前使用的電網的獨一無二的優勢。

3 先進控制

技術利用在本章“集成雙向通信”部分提到的雙向通信組件，先進控制技術允許操作者（人或機器）來操控各種各樣的智能電網組件。具體來講，先進控制技術使得高級數據收集、診斷和維護成為了可能。例如，操作者可以遠程的識別問題并安裝補丁，這樣一來就節省派遣技術人員到現場花費的時間和其他成本。

4 參數測量技術

新的參數測量技術為智能電網的穩定性、健康度和安全功能提供支持。這些科技中最常見的是智能儀表。一個智能儀表監控使用數據并向電力公司、消費者和第三方服務提供商提供使用細節。依靠智能儀表和基礎設施，智能儀表可以被用來實現其他的管理功能，如電力中斷提醒和遠程停止服務。

5 決策支持技術

人類和機器使用不同的語言，因此，重要的信息可能在轉換中丟失。對于智能電網，由于其自身特點，它可以在一個很短的時問幀內收集對于個人來說非常復雜和非常龐大的信息。人機界面需要必須使用一種高效的手段來簡化數據和結果的分析，從而使得操作者和管理者能夠快速地做出決策。人機界面可以被描述為用戶與機器交互的方式。根據國際電工技術委員會（IEC）的描述，一個系統的成功與否通常依賴于它的人機界面能否有效獲得用戶的認可。

6 智能電網技術應用

掌握消息的消費者是明智的。這是促使智能電網向消費者提供實時使用數據的背后原因。應用程序會向消費者提供實時的使用數據和價格以及削減消費者電力賬單的建議，比如在夜晚非用電高峰期運行洗碗機，而不是在下午居民都下班和放學時候運行。應用程序盡量用普適的方法提供這些信息，以確保消費者總是準確地知道他們在使用多少電力和電力的價格。

參考文獻

[1]王振.智能電網技術現狀與發展趨勢[J].企業科技與發展，2011（05）.

[2]張柯.淺述智能電網的發展[J].科技資訊，2011（04）.endprint