電氣工程及其自動化視域下的堅強智能電網建設

董頂 鄭全新 向漢江

[摘 要]本文從堅強智能電網概念的提出，分析智能電網的先進性，堅強智能電網建設的內涵，我國堅強智能電網建設的內容等四個方面，以電氣工程及其自動化的視角，論述了堅強智能電網的概念、先進性、內涵以及其建設的內容和要求。

[關鍵詞]安全;可靠;優質;經濟

[中圖分類號]TM63 [文獻標識碼]A

隨著社會生產力的不斷提高和能源發展方式的不斷轉變，電能在能源體系中已躍居中心地位，成為能源發展戰略的核心。在節能、環保、清潔、高效的能源發展理念下，保障電力能源安全、可靠、優質、經濟地發展成為保障國民經濟可持續發展的必然要求，因此必須重視和加快堅強智能電網建設步伐。

1 堅強智能電網概念的提出

智能電網即電網的智能化，也稱 “電網2.0”，最早源自于美國，其核心含義是電網的數字化、信息化、自動化與互動化，雖然美國科學家從電網建設的總體目標和要求等方面對智能電網進行了概述，但迄今為止，國際上還沒有關于智能電網的統一的確定的定義。

2009年5月，“特高壓輸電技術國際會議”在北京召開，來自21個國家和地區的代表參加會議，深入探討了電網技術發展的新趨勢。我國國家電網公司在研究美國能源部、歐洲技術論壇、中國科學院電工研究所、中國電力科學研究院等方面資料的基礎上，在此次會議上提出了“堅強智能電網”這一概念，即：

以物理電網作為電能傳輸的基礎，以互聯的通信平臺作為支撐，具備信息化、互動化和自動化的，包括發電環節、輸電環節、變電環節、配電環節、用電環節和電力調度環節的，覆蓋特高壓、超高壓、高壓等所有電壓等級的，能實現“電力流、信息流、業務流”的一體化高度融合的現代化電力傳輸網絡。

2 智能電網的先進性

智能電網與傳統電網相比，將現代科學技術綜合應于電網，先進的檢測、控制、顯示、指示和網絡技術與電網技術高度集成，自動化程度更高，其先進性表現為：

一是提高電能供應的可靠性。電力系統可靠性包含安全性和裕度兩方面。安全性指不因系統故障而失控或大面積停電。裕度指電力系統有足夠大的容量，能保證電能的充裕供給。傳感器技術、信息技術、自控技術與電網基礎設施高度融合，可適時獲取電網的全景信息，能發現或預見電網的故障，有效避免大范圍停電;配電自動化、智能調度、抽水儲能、廠網互聯等技術的應用，有效地提高了電力運行控制的靈活性，保證電力供應的裕度。

二是提高電能的轉換效率。電能的轉換是指其他形式能與電能之間的相互轉換。現今其他形式能轉化為電能的方式有：水力發電、火力發電、風能發電、核能發電、太陽能發電、生物質能發電等。堅強的電網物理基礎體系、技術支撐體系，智能應用體系、標準規范體系，使得智能電網能適應水能、太陽能、風能等各種清潔能源轉化為電能與并網傳輸，有效提高其他形式能源轉化為電能的效率。

三是提高電能的利用率。一方面智能電網可根據負荷變化，動態調整輸配電變壓設備的數量和容量;另一方面智能電網可自動提高負荷端功率因素，使無功功率就地平衡，降低無功負荷在電網中傳輸造成的線損，提高電能利用率;最后，智能電網可減少電能輸送的層次，提高電壓等級，減少線損率，提高電能的利用率。

四是提高電能的質量。電能質量對用電設備影響很大，電壓波動、頻率不穩定對精加工企業的影響尤為突出，因此提高電能質量是提供優質電能的重要內容。智能電網可通過系統內部的自動計算、檢測、分析和控制設備提供的信息，調整接線方式、增減變壓器臺數、啟停功率補償器，減小系統阻抗，抑制電壓波動和頻率變化。

3 堅強智能電網建設的內涵

電能作為一種清潔的優質二次能源，是在當前科學技術條件下最容易實現與其他形式能之間相互轉換化的能源形式。隨著其在建筑業、工業、農業、國防、科學技術和人民生活等領域的廣泛應用，電已成為人類生活密不可分的重要能源，電力工業也就成為世界各國國民經濟的支柱，控制一個國家的經濟命脈，成為各國經濟發展戰略的先進行業和重點。智能電網的出現使電能在其生產、傳輸、轉化與應用過程中，測量、調度、控制等環節更為便捷，自動化程度顯著提高，能順利、方便地實現發電量用電量之間的動態平衡，具有其他形式能源不可替代的優良性能。

隨著國際能源結構向多元化、清潔化方向發展，以清潔能源和智能電網為主要特征的電力能源正在全球迅速推進。為解決能源問題，在發展經濟的同時減少對環境的破壞和影響，以合理的經濟發展方式應對氣候變化，保證為人民的生產和生活提供安全、可靠、優質、高效的電力供應，最大限度地滿足我國經濟社會發展對電力多樣化的需求，我國《十三五電力發展規劃》提出：“建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展的堅強智能電網”，開啟了堅強智能電網建設的新征程。

4 我國堅強智能電網建設的內容

根據智能電網的概念可以看出，智能電網建設以提高電能生產、傳輸和應用等環節的安全性、可靠性、優質性、經濟性能為目標，將現代科學技術（主要包括：電氣測量技術、計算機網絡技術、通信信息技術、控制工程技術等）與物理電網有機地高度集成，以實現電力能源的優化配置，最大限度地滿足不同電力用戶需求的，高度自動化的電能傳輸網絡系統。依據自動化程度不同，智能電網一般部分或同時具備下列特征：能自動檢測指示電網中電氣設備的運行狀態;能自動控制電網中電氣設備的狀態;能自動適應并實現電網系統自愈;能自動優化并調節電力生產與電力需求的平衡。智能電網系統包括智能發電網、智能輸電網、智能變電站、智能配電網、智能用電網、智能交互終端等物理結構。堅強智能電網中“智能”主要表示測量體系、電力輸送、配電運行和資產管理等方面的智能化。

我國堅強智能電網建設的內容可以從以下幾方面來理解。一是智能電網建設的目標：以十三五電力發展規劃為指導，建設三橫三縱特高壓骨干網架，實現各電壓等級電網協調發展，形成有機統一的堅強智能電網體系。二是圍繞技術和管理兩條主線進行建設，技術上實現信息化、自動化、互動化，管理上體現集約化、集團化、標準化、精細化。三是形成四個體系：電網物理基礎體系、智能應用體系、技術支撐體系和標準規范體系。四是覆蓋六大環節，即發電環節、輸電環節、變電環節、配電環節、用電環節和電力調度環節。五是滿足五個基本要求：電網物理基礎堅強可靠，即具有堅強網架結構，強大的電能輸送力，安全可靠的供應力;電力工業經濟高效，即電網運行與輸送效率高，運營成本低，能源與資產利用效率高;電源結構清潔環保，即提高清潔能源和可再生能源在電能消費終端中的占比;電網建設理念透明化，即實現發電端、電網和用電端之間的信息共享;運行調節友好互動，即能兼容各類用戶和電源的接入和退出，促進電力用戶和發電廠主動參與電網的運行調節。

5 結語

發展清潔能源，提高電力能源生產轉化輸送和利用效率，提高電能利用的靈活性和兼容性是電力能源發展的必由之路，電氣工程技術人員務必認清形勢，穩步推進電網發展向信息化自動化互動化方向發展，切實加強堅強智能電網建設。

[參考文獻]

[1] 王偉，屠幼萍.高電壓技術[M].北京：機械工業出版社，2015.