電力工程系統(tǒng)中智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)方法

梁春嶺

【摘 要】隨著能源低碳化和供需一體化，加上能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷演進(jìn)及國(guó)家對(duì)環(huán)境重視，智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)電網(wǎng)運(yùn)行模式將逐漸成為未來能源主要運(yùn)行方式。基于此，本文先就智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)特征和設(shè)計(jì)的要點(diǎn)加以闡述，然后就電力工程智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)設(shè)計(jì)的方法詳細(xì)探究，通過此次對(duì)智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)的探究，希望能為以后的具體工程的設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；微電網(wǎng)；電力工程

中圖分類號(hào)： TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）21-0027-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.012

【Abstract】With the low-carbon energy supply and the integration of supply and demand，and the continuous evolution of energy Internet technology and the country's emphasis on the environment，the smart grid interactive design grid operation mode will gradually become the main energy operation mode in the future.Based on this，this paper first elaborates on the characteristics and design of the smart grid interactive system，and then explores the power engineering smart grid and micro grid design methods in detail.Through the exploration of the smart grid interactive design，I hope that it will be specific for the future.The design of the project provides a corresponding theoretical basis.

【Key words】Smart grid；Microgrid；Electrical engineering

0 引言

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的智能化，這是在集成以及高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，采用多樣化的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行建立的智能化電網(wǎng)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)在當(dāng)前的發(fā)展比較流行，主要是因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的應(yīng)用更加的安全可靠，以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等，這也是未來我國(guó)電力工程系統(tǒng)發(fā)展的方向，并且在當(dāng)前的發(fā)展中已經(jīng)有了進(jìn)一步推進(jìn)。

1 智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)特征和設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1.1 智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)特征

智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)是當(dāng)前比較先進(jìn)的電網(wǎng)系統(tǒng)，在我國(guó)的電網(wǎng)全面升級(jí)改造的過程中，市場(chǎng)對(duì)智能電網(wǎng)的需求也愈來愈大。智能電網(wǎng)是和使用者智能家電進(jìn)行直接對(duì)接的，信息能相互的傳遞，系統(tǒng)的互動(dòng)性特征比較鮮明，這樣能節(jié)省家電的能源，為使用者提供節(jié)能方式。智能電網(wǎng)的應(yīng)用中，智能用電設(shè)備以及智能終端和電表等和家庭局域網(wǎng)進(jìn)行連接，這樣就形成了智能網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)，從而能夠?qū)⒂秒姅?shù)據(jù)直觀化的看到[1]。智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用中，只要有一個(gè)終端就能做好停電預(yù)防以及繳納電費(fèi)等服務(wù)。智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)能能及時(shí)完成電表計(jì)算工作，在電表數(shù)據(jù)的采集方面比較準(zhǔn)確，避免了偷電的問題。通過信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)用電資源計(jì)劃性的購(gòu)買，這樣能保障用電的科學(xué)性。以光伏發(fā)電為主的智能微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)一個(gè)特例，需要同樣具備上述智能電網(wǎng)的特征。

1.2 智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要注重要點(diǎn)的把握，進(jìn)入到新的發(fā)展時(shí)期，人們對(duì)電力能源的需求也在大大提升，這就要求保障電力能源的供應(yīng)穩(wěn)定安全。智能電網(wǎng)的互動(dòng)設(shè)計(jì)是提升電力服務(wù)水平的重要基礎(chǔ)。電力工程系統(tǒng)當(dāng)中智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)要和實(shí)際的需求相結(jié)合，以及和電力發(fā)展的國(guó)情相結(jié)合，這就需要從幾個(gè)重要層面加強(qiáng)重視，在設(shè)計(jì)的時(shí)候從綠色環(huán)保的角度充分考慮，在電網(wǎng)調(diào)度過程當(dāng)中，盡可能大比例的使用綠色能源，如風(fēng)電、光伏等，減少火電能源使用比例。所以在智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就要從綠色環(huán)保的角度進(jìn)行考慮，減少空氣污染。

另外，智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，要充分注重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的堅(jiān)固，注意電網(wǎng)間各種類型電源的快速切換，才能保證電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。資源的優(yōu)化方面也是比較重要，這是提高資源利用率的重要舉措，是提高電網(wǎng)運(yùn)行效率的重要保障。智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要注重自動(dòng)化程度的提升，保障在系統(tǒng)出現(xiàn)問題后能自動(dòng)的修復(fù)處理，減少系統(tǒng)維修的麻煩，最大化節(jié)約成本[2]。互動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交互性也是比較重要的，這是提高系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵，所以要組中用戶的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化改善系統(tǒng)。

2 電力工程系統(tǒng)智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)和發(fā)展方向

2.1 電力工程系統(tǒng)智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)

電力工程系統(tǒng)智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)是多個(gè)部分組成的，如家域網(wǎng)以及智能家電，表計(jì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等等，這些都是智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。市場(chǎng)中智能用電系統(tǒng)是在專業(yè)領(lǐng)域節(jié)能以及自動(dòng)化控制方面進(jìn)行應(yīng)用，互動(dòng)的智能用電系統(tǒng)的應(yīng)用在當(dāng)前也愈來愈廣泛，主要是其有著自身的優(yōu)勢(shì)，智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)能把動(dòng)態(tài)電價(jià)以及電力供需平衡信息下達(dá)給智能家電，這樣就能自動(dòng)的引導(dǎo)客戶改變用能方式，從而達(dá)到節(jié)約用電的效果。再有，這一智能互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用能為用戶及時(shí)提供停電通知以及欠費(fèi)信息等服務(wù)。智能電表和終端以及家電進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)后，能夠通過智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行查看用電數(shù)據(jù)以及處的電價(jià)階梯。智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠遠(yuǎn)程采集電表數(shù)據(jù)，方便掌握用電規(guī)律以及高峰負(fù)荷，這對(duì)制定電力調(diào)控的方案就提供了可靠依據(jù)[3]。在智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用下，有遠(yuǎn)程預(yù)購(gòu)電功能等，從整體上提高了電力服務(wù)的質(zhì)量。

電力工程系統(tǒng)當(dāng)中智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。主站的設(shè)計(jì)通過分布式的架構(gòu)，遠(yuǎn)程信道通過無線公司以及公網(wǎng)有線寬帶結(jié)合方式預(yù)留光纖專網(wǎng)接口，涉及到的采集終端以及本地信道按照實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)置。在智能電網(wǎng)互動(dòng)的設(shè)計(jì)中，智能家電是比較鮮明的，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)了智能化控制，智能電網(wǎng)互動(dòng)運(yùn)行的模式有諸多的功能，網(wǎng)絡(luò)通訊功能以及智能電網(wǎng)運(yùn)行模式是自動(dòng)化的，智能家電的負(fù)荷計(jì)量模塊能獨(dú)立測(cè)量用電負(fù)荷以及用電量，智能電動(dòng)力車以及智能電度表等，都是和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合實(shí)現(xiàn)的[4]。智能用電終端的功能也比較多樣化，網(wǎng)絡(luò)通訊功能是比較基礎(chǔ)性的，能遵循閃聯(lián)協(xié)議接受和發(fā)送信息，以及顯示用電和運(yùn)行情況等。智能電表的應(yīng)用中有著上行和下行通訊接口，這是客戶和電網(wǎng)互聯(lián)樞紐，有著良好用戶界面。智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)功能架構(gòu)如下圖1所示。

以光伏發(fā)電為主的智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)屬于智能電網(wǎng)互動(dòng)化設(shè)計(jì)一個(gè)特例，設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包含分布式能源、儲(chǔ)能裝置、電能變換裝置、保護(hù)裝置和微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)。智能微電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足以下功能：1）對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行能量管理；2）智能化控制和分配負(fù)荷；3）應(yīng)用手機(jī)APP等工具實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；4）帶有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自檢裝置，快速檢測(cè)故障；5）具備和消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能；6）智能化傳輸電力數(shù)據(jù)至電力部門；7）具備功率預(yù)測(cè)和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能。系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)的控制原理是白天由光伏發(fā)電，發(fā)電功率大于負(fù)荷功率時(shí)，儲(chǔ)能逆變器接受EMS并網(wǎng)充電指令，電網(wǎng)通過儲(chǔ)能逆變器給蓄電池進(jìn)行充電。充電完成后，能量管理系統(tǒng)對(duì)PCS儲(chǔ)能逆變器發(fā)出停止充電指令，PCS進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，停止對(duì)電池充電。白天由于負(fù)荷消耗導(dǎo)致電池?zé)o法充電充滿時(shí)，由能量管理系統(tǒng)根據(jù)谷時(shí)電價(jià)從電網(wǎng)取電給儲(chǔ)能蓄電池充電。該系統(tǒng)的智能化互動(dòng)設(shè)計(jì)屬于電力工程系統(tǒng)當(dāng)中智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)一項(xiàng)重要的組成部分，在智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的組成當(dāng)中加入光伏發(fā)電模塊、能量管理模塊、保護(hù)裝置狀態(tài)及微電網(wǎng)管理系統(tǒng)等模塊。

2.2 電力工程系統(tǒng)智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)發(fā)展方向

電力工程系統(tǒng)智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)發(fā)展中，隨著要求的不斷提升，智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)的整體水平也會(huì)不斷提升，從電力工程行業(yè)的發(fā)展角度出發(fā)，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及管理理念的應(yīng)用，特別是分布式發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)和電動(dòng)汽車發(fā)展，改變了以燃煤為主傳統(tǒng)的發(fā)電模式，使電力流、信息流、業(yè)務(wù)流不斷融合。從而推動(dòng)了智能化電網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。系統(tǒng)的發(fā)展還需要進(jìn)一步完善相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及管理規(guī)范體系，使電力工程系統(tǒng)領(lǐng)域的全面發(fā)展質(zhì)量水平得以進(jìn)一步提升，智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)發(fā)展和我國(guó)能源戰(zhàn)略發(fā)展要求相符合，和國(guó)家能源綠色發(fā)展政策相呼應(yīng)。與此同時(shí)，要注重智能電網(wǎng)架構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)，保障智能電網(wǎng)的開放以及靈活，形成標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)體系。

3 結(jié)語

綜上，智能電網(wǎng)互動(dòng)設(shè)計(jì)的發(fā)展過程中，要充分重視方法的科學(xué)應(yīng)用，能和實(shí)際的需求相契合，通過此次對(duì)智能電網(wǎng)互動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論研究，從理論層面能對(duì)實(shí)際發(fā)展起到起到指導(dǎo)作用，促進(jìn)我國(guó)電力工程的良好發(fā)展。

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