智能電網(wǎng)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)的研究

馬宇

摘 要：文章首先介紹了智能電網(wǎng)的概念及其成為新時代下電網(wǎng)發(fā)展的總趨勢的深遠意義，接著詳細分析目前智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運行的幾項關(guān)鍵技術(shù)，最后依據(jù)國家的政策領(lǐng)域方向，提出智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的研發(fā)趨勢。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；調(diào)度；關(guān)鍵技術(shù)

1 智能電網(wǎng)的概念與意義

智能電網(wǎng)體現(xiàn)出電力流、信息流和業(yè)務(wù)流高度融合的顯著特點，它的主要技術(shù)優(yōu)勢與行業(yè)意義還在于可以提高電力設(shè)備的使用效率，顯著降低電能損耗，促進電網(wǎng)高效運行。由于其強大的資源優(yōu)化配置能力與安全穩(wěn)定的運行環(huán)境，智能電網(wǎng)調(diào)度時會有效提升區(qū)域間電力交換能力與供電可靠性，減少停電損失。在促進清潔能源使用，實現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動以及促進電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈快速增長方面，智能電網(wǎng)調(diào)度也將發(fā)揮重要作用。

智能電網(wǎng)當(dāng)前已是世界電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，而智能電網(wǎng)的建設(shè)是一項長期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涵蓋政府、裝備和服務(wù)供應(yīng)商、科研機構(gòu)等多個方面。其中，標(biāo)準(zhǔn)化是支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的重要手段，標(biāo)準(zhǔn)化可以有效規(guī)范智能電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行及設(shè)備制造，促進技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，避免資源浪費和重復(fù)投入。因此許多國家和相關(guān)利益集團都制定了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略以進行標(biāo)準(zhǔn)之爭，試圖通過掌握標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)權(quán)以保持市場領(lǐng)域的優(yōu)勢與領(lǐng)先地位。

因此，綜合以上分析，智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇，進行智能電網(wǎng)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)的深入研究具有重大產(chǎn)業(yè)意義，推進智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，是中國電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心工作之一。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運行的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 通信系統(tǒng)與參數(shù)量測技術(shù)

智能電網(wǎng)實現(xiàn)高效調(diào)度依托于雙向集成的通信系統(tǒng)，在建立開放的通信架構(gòu)，采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，智能電子設(shè)備、控制中心、傳感器、應(yīng)用系統(tǒng)將會被高效連接實現(xiàn)信息高速傳輸以及監(jiān)測與校正。參數(shù)量測技術(shù)則是將所獲取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息進而提供給智能電網(wǎng)其他部門使用。參數(shù)量測技術(shù)要開發(fā)出新型多功能的表計與軟件系統(tǒng)，如智能固態(tài)表計取代電磁表計，不僅對電量電費做統(tǒng)計，還進行電力高峰及費率的運算，或開發(fā)新的程序與軟件系統(tǒng)對相位關(guān)系、設(shè)備運行參數(shù)、線路負(fù)荷、線路設(shè)備故障等數(shù)據(jù)進行更為全面的綜合分析，推動電力調(diào)度工作的高效化、精確化。

2.2 一體化智能應(yīng)用與模型管理技術(shù)

一體化智能應(yīng)用是智能分析與決策應(yīng)用的基礎(chǔ)，其功能包括實時監(jiān)控與預(yù)警、動態(tài)監(jiān)視、電網(wǎng)分析、負(fù)荷預(yù)測、綜合智能告警、在線安全穩(wěn)定分析、調(diào)度計劃和安全校核等調(diào)度一體化和調(diào)控一體化功能，還可以實現(xiàn)自動發(fā)電控制、自動電壓控制、日前和實時調(diào)度計劃等電網(wǎng)運行控制功能，其中一體化模型管理技術(shù)與智能可視化技術(shù)對這些功能的實現(xiàn)具有決定性意義，模型、圖像、數(shù)據(jù)庫等信息資料是進行智能電網(wǎng)調(diào)度一體化應(yīng)用建設(shè)與模型管理的基礎(chǔ)。穩(wěn)態(tài)動態(tài)等數(shù)據(jù)的存儲、讀取、分析，可視化對象的信息傳遞，能源接入以及意外情況的防御調(diào)度等都需要先進的一體化模型管理技術(shù)來進行調(diào)控。

2.3 電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)

電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測是在全球定位系統(tǒng)的相量測量單元（PMU）的成功研制基礎(chǔ)上進行拓展研究的，在電力系統(tǒng)運行工作時應(yīng)用廣域網(wǎng)的動態(tài)測量技術(shù)可以在特定的時間坐標(biāo)軸收集到大量電力系統(tǒng)準(zhǔn)確的動態(tài)與穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)信息，通過對這些信息與數(shù)據(jù)有效地整理與記錄再將其傳輸?shù)较乱患墧?shù)據(jù)系統(tǒng)或分析模型中，進行參數(shù)辨識、電網(wǎng)擾動分析或低頻震蕩分析，從而對電網(wǎng)運行狀況作出判斷。

實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測，可以再在此基礎(chǔ)上運用預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)將運行狀況信息系統(tǒng)發(fā)送給相關(guān)調(diào)度決策人員，完成預(yù)警工作，緊急情況下完成控制輔助決策工作。例如在發(fā)生嚴(yán)重外部災(zāi)害時，可通過研究外部災(zāi)害信息，采用調(diào)度防御技術(shù)進行有效預(yù)測與調(diào)整，減輕外部災(zāi)害對電網(wǎng)運行的影響。2013年1月浙江智能電網(wǎng)電力調(diào)度技術(shù)就曾經(jīng)保護浙江電網(wǎng)應(yīng)對冰雪災(zāi)害，智能分析與實時告警推送功能為調(diào)度運行人員快速處理電網(wǎng)故障發(fā)揮了重要作用。

2.4 電網(wǎng)經(jīng)濟運行與智能優(yōu)化技術(shù)

實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行是智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的目標(biāo)與要求。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，在在線分析技術(shù)應(yīng)用以及電力系統(tǒng)輸變電原件選取上就要充分考慮各自的特點以及組合時如何發(fā)揮出最大功效。要積極運用經(jīng)濟負(fù)載參數(shù)計算選擇運行指標(biāo)統(tǒng)一的書店線路與變壓器，并運用在線電網(wǎng)的網(wǎng)損計算系統(tǒng)進行實施信息流分析以進行降低網(wǎng)損的調(diào)控，無論是自動發(fā)電量控制（Automatic Generation Control簡稱AGC）系統(tǒng)的調(diào)控還是智能電網(wǎng)電壓無功自動控制AVC系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)控，都是依據(jù)電網(wǎng)與機械的特性，實現(xiàn)功率或電壓的有效管理。關(guān)于智能優(yōu)化，則可以通過以上系統(tǒng)的運行對電網(wǎng)經(jīng)濟狀況做出判斷，并運用電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)進行電網(wǎng)運行與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，有效促進電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的研發(fā)趨勢

近幾年來我國智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的研究工作已經(jīng)受到行業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注并不斷取得新的進展，未來的研發(fā)趨勢仍將圍繞幾個特定的層面、領(lǐng)域與應(yīng)用上。

智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系近幾年研究的重點是制定可行標(biāo)準(zhǔn)、計劃以及技術(shù)路線圖，推進標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略，推進配用電、電動汽車和用戶側(cè)等重點方向的研究，以及間歇性電源接入電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。同時還包括云計算產(chǎn)業(yè)的研究，包括技術(shù)層面、標(biāo)準(zhǔn)層面、產(chǎn)業(yè)層面、法律層面和安全層面的幾項問題。在智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的信息化研究方面主要專注于物理網(wǎng)絡(luò)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特征、信息物理系統(tǒng)（CPS）、智能電網(wǎng)的軟件生產(chǎn)線技術(shù)、智能電網(wǎng)信息安全技術(shù)四個領(lǐng)域。

除此之外，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)還需要開發(fā)新型應(yīng)用以支撐其發(fā)展，目前我國的六個應(yīng)用研究方向分別為：云資源管理平臺，電動汽車智能運營管理系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)物流配送線路優(yōu)化管理系統(tǒng)，智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)平臺，智能電網(wǎng)與用戶雙向互動實現(xiàn)需求響應(yīng)的理論與方法，面向億級在線用戶的高安全、高可靠性智能用電信息互動服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、協(xié)議及實現(xiàn)方法。在我國制定的智能電網(wǎng)調(diào)度體系中，電網(wǎng)基礎(chǔ)體系，技術(shù)支撐體系，智能應(yīng)用體系以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系這四個體系的建設(shè)不僅在2009～2010年為規(guī)劃試點階段的規(guī)劃試點階段發(fā)揮了重要作用，在2011～2015年的全面建設(shè)階段以及2016～2020年的引領(lǐng)提升階段甚至更為深遠的時期都需要通過持續(xù)的調(diào)度技術(shù)更新研發(fā)以獲得長足生命力。

中國電力科學(xué)研究院副總工程師、首席專家，博導(dǎo)白曉民就曾表示，智能電網(wǎng)調(diào)度工作涉及復(fù)雜的工程建設(shè)，這些建設(shè)工作未來將給傳感設(shè)備、智能表計、充電設(shè)備建設(shè)以及智能運營管理系統(tǒng)等帶來了新的發(fā)展機遇，同時企業(yè)也面臨著商業(yè)模式創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級等各個方面的挑戰(zhàn)，其社會經(jīng)濟意義不言而喻，因此未來關(guān)于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的投資可能集中在終端傳輸和配電系統(tǒng)中。

4 結(jié)束語

智能電網(wǎng)的建設(shè)與關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用對我國電力系統(tǒng)建設(shè)、提升人民生活品質(zhì)、促進資源分配與新型能源發(fā)展、推動節(jié)能減排工作開展都具有重要意義。智能電網(wǎng)調(diào)度的通信系統(tǒng)、量測技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制技術(shù)、決策支持技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作也要持續(xù)推進，這樣我國智能電網(wǎng)調(diào)動技術(shù)系統(tǒng)才能通過驗收投入使用，真正造福于人民與社會。

參考文獻

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