智能電網應用技術研究

朱巖 任曉峰

摘要：智能電網具有安全水平高、穩定性能好、配置效率高、適應能力強、互動性能好、綜合效益優等特點。闡述智能電網的基本概念、主要優勢及發展前景，詳細介紹智能電網建設的核心技術內容，以期為加快智能電網建設步伐提供技術支持。

關鍵詞：智能電網；特點；核心技術；應用；發展

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）02-0062-02

電網作為關系國計民生的重要基礎設施，在保障能源安全、促進節能減排、拉動經濟增長、帶動產業升級中發揮著非常重要的作用。“十三五”是我國全面建成小康社會的決勝期，經濟社會快速發展對電網的資源優化配置能力和智能化水平提出了更高的要求，給電網安全穩定運行帶來了巨大挑戰。加快建設安全水平更高、穩定性能更好、配置效率更高、適應能力更強、互動性能更好、綜合效益更優的智能電網，是著力轉變電力發展方式、實現電力工業科學發展的必由之路，對于電力企業積極深化“兩個轉變”，著力建設“一強三優”的現代公司具有重大而深遠的意義。

1 智能電網的基本概念及主要特點

智能電網是以集成的、高速雙向通信網絡為基礎，廣泛使用先進的傳感和測量技術，通過先進的控制方法和決策支持系統技術，使電網能夠實現可靠、安全、經濟、高效運行。與傳統的電網相比，智能電網的先進性和優勢主要體現在以下方面。

1.1 穩定性和適應性強

智能電網具有更加完善的基礎體系和更加先進的技術支撐體系，當受到各類外部干擾和攻擊時，能夠有效地進行自我保護，確保電網的安全穩定運行。傳統電網在接入清潔能源或可再生能源時受到限制和要求較多，而智能電網完全不受任何限制，可以大量接入。

1.2 預見性和自愈性強

在智能電網建設中，廣泛應用信息技術、傳感器技術和自動控制技術，可以對整個電網進行全方位的監控，及時發現和排除故障隱患。當某一線路和設備發生故障時，智能電網可以通過自動控制系統及時隔離故障，有效避免故障影響范圍進一步擴大，造成大面積停電。

1.3 操控性和經濟性強

智能電網廣泛應用了網廠協調、柔性交直流輸電、電力儲能、智能調度、配電自動化、通信信息、現代管理等技術，一方面使控制系統對電網各個環節的控制更加靈活、有效，另一方面使電力設備的使用效率大大提高，從而降低電能損耗，使電網運行更加經濟。

1.4 集成性和互動性強

智能電網通過對信息進行高度集成、共享和利用，在操控終端可以掌握電網的運營狀態，使運行管理更加系統和智能化。通過建立雙向互動服務模式，一方面電力企業可以及時了解用戶需求，并為其提供更好的服務，另一方面用戶可以及時了解電網運行的相關信息，合理使用電器和設備。

2 智能電網的發展前景

當前智能電網建設是我國能源領域改革的重要內容，太陽能、風能等新型能源的快速發展為智能電網建設提供了良好契機，科學技術水平的不斷提高為智能電網建設奠定了堅實基礎。智能電網的優越性已得到世界各國的普遍共識，越來越多的國家和地區都根據自身實際，充分借鑒發達國家先進經驗，積極應用先進科學技術手段，大力發展智能電網。

目前，我國經濟社會快速發展，電能使用越來越廣泛，電量消耗越來越多，對電能質量要求越來越高，而我國的電力能源分布與電能使用分布呈逆向狀態，因此，必須建設先進的智能電網才能滿足人們日益增長的用電要求。智能電網建設要以提高電網資源配置能力、安全水平、運行效率以及電網與用戶的互動性為主要目標，著力加強智能電網基礎設施建設，切實抓好重點領域項目攻關，研究開發調度技術支持系統、用電信息采集系統等技術手段，廣泛應用各種新技術、新方法，有效提高電網智能化水平。根據國家電網相關發展規劃，我國預計到2020年將建成統一的較高水平的智能電網。

3 智能電網建設的核心技術

3.1 網絡拓撲技術

靈活、堅強的電網結構是智能電網建設的基礎。由于我國的能源供給地區和能源需求地區在空間分布上非常不平衡，為了滿足經濟發展對電能的需求，必須通過建設大規模、遠距離的輸電線路完成電能輸送。采用特高壓輸電，一方面可以提升輸送容量，另一方面可以降低電能損耗，是當前世界上廣泛使用的電能輸送方式。特高壓線路如何布局、積極電網如何規劃、電網之間如何進行銜接、系統間如何協調發展等問題需要進一步研究解決。

3.2 通信系統集成技術

智能電網必須能夠識別故障先期征兆、預判故障發生、及時處理故障、抵抗干擾信號，所以，智能電網需要具備可靠的監視及系統分析能力。同時，智能電網只有不斷地進行整合與集成，才能為電網規劃建設運行提供信息服務。在智能電網建設過程中，要求建立完善的通信網絡體系，運用系統集成技術，有效保障電網安全穩定運行。

3.3 電力電子設備

智能電網在發電、輸電、變電、配電等環節廣泛應用先進的電力電子技術。當前，電力系統普遍采用的電子設備裝置包括DSP全數字控制技術、全控型大功率電力電子器件及高性能的大功率變流器等。

3.4 高級計量體系及需求側管理

為了確保供電和用電之間的平衡，智能電網必須全面了解用電客戶的用電情況和規律，從而進行規劃。可以通過通信系統把智能電表連接起來，組成一個完整的計量系統，計量系統可以通過遠程監測、用戶側管理及分時電價管理，全面了解和掌握用戶用電情況。

3.5 分布式能源接入技術

分布式能源分為兩種，一種是分布式發電，另一種是分布式儲能，在國外發達國家應用較為普遍。分布式發電技術包括7個方面內容：一是微型燃氣輪機技術，二是燃料電池技術，三是地熱發電技術，四是風力發電技術，五是太陽能光伏發電技術，六是海洋能發電技術，七是地熱發電技術。分布式儲能裝置包括3個方面內容：一是蓄電池，二是飛輪，三是超導儲能。近年來，風能和太陽能電廠發展很快，接入電網的電量逐年增長，由于風能和太陽能波動性和間歇性較大，很大程度影響電網的穩定供電，所以對電網的動態模型及計算速度要求很高。

3.6 智能調度技術

作為未來智能電網的發展方向，智能調度技術是對傳統調度控制中心的各項功能進行升級和擴展。通過建立一個廣域同步信息網絡保護系統，協調電力系統穩定控制、保護控制、解列控制、緊急控制和恢復控制等綜合防御體系。為了預防電網因局部故障不及時排除而導致大面積停電的現象，智能調度可以充分發揮自身優勢，通過進行實時決策指揮，及時排除局部故障。智能調度包含的關鍵技術包括8個方面內容：一是系統快速仿真與模擬技術，二是調度決策可視化技術，三是預防控制技術，四是智能預警技術，五是優化調度技術，六是智能預警技術，七是應急指揮系統，八是配電自動化技術。

4 結語

加快智能電網建設步伐，可以有效優化電力資源配置，使越來越多的風能、太陽能等可再生資源轉化為電能接入電網，對于提高資源利用效率、電能質量、供電穩定性等具有重要意義。在智能電網建設過程中，不僅要考慮解決當前實際問題，也要充分考慮發展前景問題，這樣才能建設好堅強的智能電網。

參考文獻

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