智能電網發展模式與關鍵技術分析＊

張文嘉，羅冠姍，郭 斌，沈桐洲

（廣州供電局有限公司計量中心，廣東 廣州 510000）

智能電網的發展受到現有能源結構與分布形式、電網發展水平、電價管理機制、電力工業管理模式等諸多因素的影響，各國發展模式及其關鍵技術應用也有所不同。為了更好地理解智能電網發展軌跡和未來走向，本文對此進行了分析。

1 智能電網的特征與發展模式

1.1 智能電網的特征

盡管不同國家對智能電網有不同的理解，但都認同其可觀測、可控制、自愈性、互動性、經濟高效、安全可靠、兼容性等特征。可觀測意味著對電網內相連的各種電源、設備等能夠準確感知；可控制表明智能電網對電網內不確定因素能夠有效控制；自愈性是說智能電網探知故障或隱患時，具有自動隔離故障和自我恢復的能力；互動性表明智能電網能夠實現人機互動，以智能化技術滿足用戶不同的供電需求；經濟高效反映了智能電網在適應市場機制方面具有獨到優勢，通過實行浮動電價理性投入市場競爭。

1.2 智能電網的發展模式

前已述及，智能電網發展模式受到各國能源結構、電力需求、管理模式等因素的影響，被烙上各國鮮明的印記。例如，歐美國家有較完善的監管與市場機制，終端電價早已放開，居民用電占比達到30%，能源結構分布合理，新能源主要以分布式電源接入，電力市場成熟，需求增長緩慢，電網所有權與管理權分散等。這些特點決定了歐美國家智能電網發展模式側重配用電側，并兼顧輸電技術的可控性。在配用電側，利用高級計量架構（AMI）技術及相應的市場機制，集成用戶側分布式能源、電動汽車、智能用電等設備，提高配用電側的智能化水平。與之相比，我國發展智能電網的條件有明顯不同，電力市場化改革方興未艾，終端電價尚未放開，居民用電占比不到15%，能源與負荷分布極不均衡；電力需求增長較快，而且我國電網所有權與管理權集中，適于統一規劃。前些年，我國智能電網建設主要集中在輸變電側，建成了一批特高壓輸電線路、智能變電站、換流站，新能源主要是集中引入，配用電側相對歐美國家滯后較多。當然，配網智能化建設近年來也在抓緊部署，包括用電側的電動汽車、智能小區等也有涉及，但遠未形成規模化。

2 智能電網關鍵技術

2.1 特高壓輸電技術

特高壓輸電是指交流1 000 kV、直流±800 kV及以上電壓等級的輸電工程及技術。從2009年晉東南-南陽-荊門特高壓交流輸電線路投入運營以來，我國已建成十幾條特高壓輸電線路，在建的昌吉-古泉±1 100 kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的特高壓輸電工程，不僅如此，還走出了國門，承建了巴西美麗山±800 kV特高壓直流輸電工程，表明我國在特高壓輸電領域已居世界領先地位。另外，柔性特高壓輸電技術也得到應用。

2.2 智能變電站技術

智能變電站是智能電網的重要節點，關鍵特征是基于IEC 61850標準（即我國電力行業標準DL/T 860）。根據《智能變電站技術導則》（GB/T 30155—2013），智能變電站采用了智能高壓設備（比如智能電力變壓器、智能高壓開關設備等）、電子式互感器、適應新能源接入的繼電保護與安全自動裝置等，應具有高運行可靠性與長期運行的經濟性，并應易擴展、易升級、易改造、易維護。由于歐洲國家新建變電站較少，智能變電站的重點在于運行維護的高效性與良好的商業利益，我國以滿足電力需求增長為出發點，主要在新建變電站中落實智能變電站理念，以保障電網運行的安全性與可靠性[2]。目前，我國已建成超過1 000座智能變電站，雖然驗證了一批新技術與新設備，但也暴露了一些技術缺陷，比如電子式互感器穩定性差、自動化檢測調試能力不足、缺乏有效的運行維護工具等，需要今后改進和完善。

2.3 智能配電技術

配電系統因為與用戶聯系最緊密，所以在智能電網中的作用非常重要。傳統電網比較單一，配電網中不存在電源，但在智能配電網中，會接入太陽能、小型風能、小型水能、生物質能、天然氣等分布式電源，以及接入電動汽車、柔性負荷等，這對配電技術提出了新的要求，概括起來包含10大關鍵技術[3]：①智能配電系統的不確定性建模技術；②智能配電系統的態勢感知技術；③智能配電系統快速分析與仿真技術；④智能配電系統分布式能源、電動汽車和負荷接納能力評估與提高技術；⑤智能配電系統中的儲能價值分析與應用技術；⑥智能配電系統風險評估與安全預警技術；⑦智能配電系統優化規劃技術；⑧智能配電系統新型保護理論與技術；⑨智能配電系統智能控制技術；⑩智能配電系統與用戶互動技術。其中，前2項技術著重數據獲取，第3～6項技術用于數據分析，后面4項技術意在數據應用。

2.4 智能用電技術

智能電網的終極目標體現在用電上，所以引導用戶側優化用電、柔性用電也是非常重要的。智能用電體現在滿足用戶多元化需求、支持新能源接入2個層面，是促進可再生能源消納的重要接口。智能用電的關鍵技術包括用于智能量測的信息互動技術、滿足分布式電源即插即用的智能微網技術、基于智能需求側管理的用能互動技術3個方面。目前，我國已經開始了智能用電技術應用試點，但要大規模推廣，還有賴政策扶持和電改的不斷深入。

3 結束語

“智能電網”是一個動態概念，隨著技術的發展、觀念的更新、政策的調整，將會被賦予不同的內涵。就目前而言，智能電網有外延擴大趨勢，通過與水、油、氣融合為智能能源網，同時物聯網、云計算、大數據技術也將在智能電網中得到應用，伴隨“互聯網+”時代的到來，智能電網發展前景向好。

［1］張東霞，姚良忠，馬文媛.中外智能電網發展戰略［J］.中國電機工程學報，2013，33（31）：1-14.

［2］樊陳，倪益民，申洪，等.中歐智能變電站發展的對比分析［J］.電力系統自動化，2015，39（16）：1-7，15.

［3］王守相，葛磊蛟，王凱.智能配電系統的內涵及其關鍵技術［J］.電力自動化設備，2016，36（6）：1-6.