淺析智能電網的研究現狀與發展趨勢

【摘要】在我國不斷發展的過程中，對于電力的需求在不斷的加大，智能電網的建設和發展能在一定程度上滿足社會的需求。同時，智能電網作為一項新興的電力技術，將成為世界主流國家電力工業發展的趨勢，也將為中國的經濟建設提供更加穩定可靠的電力保障。

【關鍵詞】智能電網；現狀；發展趨勢

智能電網這一概念最早是美國能源部的一個團隊提出的。但隨后美國能源部指出，目前的電網并不是“愚蠢的”，智能電網只是將電網中智能的部分擴大，從與消費者單純的供需關系變為更加直接的與消費者進行交互，精確自動化的預測發電量并對電量進行分配。通過對不同動力來源的發電機組的發電量進行調配，提高新能源在電源結構中的比重，實現經濟發展與環境保護齊頭并進。

一、智能電網概述

智能電網是建立在集成的通信網絡的基礎上的主要通過利用傳感器、測量技術以及自動控制技術實現電網的安全、可靠、高效運行。智能電網本身具有能耗少、安全性高、穩定性強、電力資源利用率高的優點。智能電網是電力技術進一步發展的產物，因而也稱之為第二代電網。智能電網具有交互、協調、高效、安全、集成等特點，這幾個特點中最為典型的就是集成性。集成性主要指的是智能電網融合了能量管理、配電管理、控制維護和遠程監視等信息系統。智能電網實際上就是多種信息系統的集合。智能電網的高效性主要指的是它能夠優化資產，實現資產的合理利用。智能電網通過引入先進的信息和監控技術，有效提高了資產利用效率，降低了維護成本，最終實現了資產的優化。智能電網的交互性主要指的是智能電網與用戶設備之間可以實現有效溝通。在智能電網運行過程中通過與用戶設備的有效交互，有助于電力用戶發揮其積極作用，這對電力系統的正常運行也具有重要意義。

二、智能電網現狀

（一）虛擬同步單機技術的發展

虛擬同步發電機技術是一種通過模擬同步發電機組的機電暫態特性，使采用變流器的電源具有同步發電機組的慣量、阻尼、一次調頻、無功調壓等并網運行外特性的技術。2017年12月27日，世界首個具備虛擬同步機功能的新能源電站在國家風光儲輸示范電站建成投運。這項技術自1997年提出以來，英國、美國、德國、荷蘭等新能源領域先導都在努力攻關。最終，虛擬同步機大規模實際應用還是中國國家電網公司最先成功實現。虛擬同步機并不需要對電網進行大規模改造，不僅實用性很強，還經濟實惠。通過虛擬同步電機技術的實用化，新能源發電并網的可控性得到了提高。

（二）配電網接地保護與繼電保護

配電網接地保護技術的革新。中國技術團隊近期研制成功了基于暫態信號新原理的配電網接地故障保護方法和系列產品，實現了配電網接地故障保護技術的里程碑式進展。基于暫態信號新原理的配電網接地故障保護方法解決了傳統保護方法正確動作率低的問題，實現了配電網接地故障保護與暫態原理繼電保護技術的重大突破。隨著諸如智能變電站繼電保護檢驗測試規范、用電安全導則、智慧城市技術參考模型等新規范的出臺和部分規范的修改，我國智能電網的發展將逐步走上規范化的道路，并與我國的經濟社會發展相適應。

（三）雙向充電技術

本田在其位于德國奧芬巴赫的歐洲研發中心投資先進的雙向充電技術，這有助于更高效的平衡能源需求和儲存。新的充電系統包含可再生能源發電，是未來家庭可用的硬件測試平臺。通過雙向能源傳輸，電網或光伏太陽能電池板產生的電力可為電動汽車充電。而電網電力不足時，將電動汽車插入該系統，其電池中儲存的電力可釋放到電網中以維持電力穩定。

三、智能電網發展趨勢及前景

新能源更多的參與發電實現能源的優化配置。儲能裝置發展使新能源發電的不可控性降低，調頻成為可能。國家電網將在智能電網的變電環節加大投入力度，將新建7700座智能變電站，并對原有變電站進行智能化改造，預計智能化改造率達100%。由此可見，智能變電站在電網建設中的重要性。隨著國家對智能變電站重視度的不斷提高，智能變電站產業也將迎來更大的發展機遇。目前，國外廠商占據了系統軟件市場的絕大部分份額，但近些年，隨著國內軟件企業的開發能力不斷提升，系統軟件市場競爭日趨激烈，軟件產品價格呈緩步下降態勢勢，國產化已成為不可逆轉的大潮流。由于電力信息化領域的投資金額巨大，下游電力企業數量有限，單個客戶的采購金額較大，使得電力企業在產業鏈中處于主導地位。隨著國企市場化改革的推進，電網公司營銷管理、客戶關系管理、智能電表、能效管理領域的信息化投資在近幾年會始終保持較穩定的增速，電網公司營銷板塊的信息化建設，將一定程度上與互聯網、移動應用創新實現協同，提升客戶服務能力、方便居民用電。電網公司對器件的采購將更加透明化，規范化以經濟性為主要考量。

四、結語

世界各國都在積極發展智能電網系統。通過討論智能電網的基本概念和主要技術特征，分析智能電網現狀，虛擬同步電機技術，配電網接地保護與繼電保護，雙向充電技術，電轉氫氣儲能分段等問題。智能電網作為一項新興的電力技術，將成為世界主流國家電力工業發展的趨勢，智能電網為中國的經濟建設提供更加穩定可靠的電力保障。

參考文獻

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作者簡介：楊華昕（1993.10—），男，重慶綦江人。