智能電網(wǎng)概述與應(yīng)用前景分析

周楚涵 周 靜

(西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610039)

0 引言

改革開放以來，電力發(fā)展迅速，過去老舊、復(fù)雜的供電方式已經(jīng)無法滿足人們生產(chǎn)、生活的需求，各類電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，其中利用分布式數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，以及多個(gè)供電單元之間數(shù)據(jù)和控制命令的智能電網(wǎng)傳輸方式，逐漸走入大眾視野。智能電網(wǎng)集合了各類數(shù)字化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有靈活、清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、友好的特點(diǎn)，在倡導(dǎo)環(huán)保的大趨勢(shì)下，必將引領(lǐng)未來電網(wǎng)發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)智能化的簡(jiǎn)稱，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，主要包括分布式發(fā)電和并網(wǎng)技術(shù)，建立成一個(gè)完整的電力系統(tǒng)，具有調(diào)節(jié)可控、智能分析、電能質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)槿諠u增長(zhǎng)的電能需求服務(wù)，同時(shí)減少投資成本，提高用戶收益。智能電網(wǎng)是整體性的概念，它由智能變電站、智能交互終端、智能調(diào)度、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)等構(gòu)成，隨著5G時(shí)代的到來，其發(fā)展方向愈發(fā)寬泛，一旦覆蓋全球，將衍生出更多的相關(guān)產(chǎn)品，促進(jìn)其它行業(yè)受益的同時(shí)，也將推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

2 智能電網(wǎng)的前世今生

隨著信息和技術(shù)的變革，用戶對(duì)電力供應(yīng)和電能質(zhì)量的要求不斷提高，落后陳舊的電網(wǎng)供不應(yīng)求，智能電網(wǎng)的概念開始被提及，最早源于美國，在《經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃進(jìn)度報(bào)告》中，美國計(jì)劃在未來3年內(nèi)，投資實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、自動(dòng)化等。隨后不久，歐盟電力行業(yè)也逐步重視智能電網(wǎng)，將之發(fā)展為供求互動(dòng)的服務(wù)網(wǎng)；日本、韓國、澳大利亞等也紛紛建立了智能電網(wǎng)綜合性試點(diǎn)項(xiàng)目，智能電網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的認(rèn)可度不斷提高。

我國關(guān)于智能電網(wǎng)的建設(shè)項(xiàng)目也在2007年正式啟動(dòng)，這標(biāo)志著智能電網(wǎng)進(jìn)入我國。“2009特高壓輸電技術(shù)國際會(huì)議”上，國家電網(wǎng)正式宣布將加強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，并公布了規(guī)劃試點(diǎn)、全面建設(shè)、引領(lǐng)提升三階段的方案。雖然目前智能電網(wǎng)也仍舊處于初步發(fā)展階段，但其卻已經(jīng)展示出了極大的潛力，正如江河迢迢，無論過程如何曲折，最終都將匯入大海，未來智能電網(wǎng)也終將成為時(shí)代的標(biāo)志和方向。

3 智能電網(wǎng)的特征

智能電網(wǎng)具有“自愈”能力。從某種方面來說，它相當(dāng)于人體的免疫系統(tǒng)，能夠掃描出問題元件和軟件，并進(jìn)行自我糾察和修復(fù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化獨(dú)立運(yùn)行。智能電網(wǎng)的自愈性能夠大大節(jié)省人工成本，并保證電網(wǎng)的持續(xù)運(yùn)行，使得電網(wǎng)處于健康狀態(tài)。當(dāng)某一元件發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)會(huì)自動(dòng)預(yù)警，并切斷這一路徑，迅速將之轉(zhuǎn)移到另一條正常路徑上，從而不影響用戶端使用。

相較傳統(tǒng)配電網(wǎng)，智能電網(wǎng)可以與用戶弧頂。智能電網(wǎng)通過與DER進(jìn)行大規(guī)模連接，還可以與智能電表配合，使得用戶端能夠與供電方進(jìn)行互動(dòng)交流，用戶多了自主選擇權(quán)，體驗(yàn)感將大幅提升，同時(shí)也將減少各類計(jì)算誤差和輸出損耗。簡(jiǎn)單來說，智能電網(wǎng)將脫離傳統(tǒng)電網(wǎng)的束縛，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互的功能。

智能電網(wǎng)具有經(jīng)濟(jì)高效性。隨著用電需求的不斷提升，21世紀(jì)對(duì)電能質(zhì)量、能源清潔性、效率都將提出更高的要求。而電能質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性掛鉤，這意味著國家將利用智能電網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，各用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇，以此來促進(jìn)節(jié)能減排。隨著科技變革，環(huán)境友好型的能源將占據(jù)主導(dǎo)地位，而智能電網(wǎng)則符合此條件，并有無限發(fā)展空間。

4 國內(nèi)外應(yīng)用前景分析

智能電網(wǎng)是一個(gè)耗費(fèi)巨大的歷史性工程，其包含的信息復(fù)雜程度較大，存在一定的難度，包括整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級(jí)、電力運(yùn)輸?shù)母纳啤⒅悄茈姳怼㈦娔苜|(zhì)量的分級(jí)等，這在全球范圍內(nèi)目前還沒有公認(rèn)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，截止至2020年，智能電網(wǎng)的市場(chǎng)將增長(zhǎng)至730億美元。從數(shù)據(jù)上來看，架構(gòu)趨于智能、高效的智能電網(wǎng)將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)電網(wǎng)，并保證持續(xù)且穩(wěn)定地按需求為各地提供電能。智能電網(wǎng)覆蓋面大，光伏發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、核能發(fā)電等方式都將成為其中整合的一部分，增加新型能源發(fā)電和減少不可再生能源的使用率，實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展。

5 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升和用戶需求的提高，智能電網(wǎng)憑借其各項(xiàng)可靠、智能的特點(diǎn)，將引領(lǐng)能源方向的變革，成為新時(shí)代的主要電網(wǎng)。智能電網(wǎng)具有強(qiáng)大的資源優(yōu)化和配置能力，促進(jìn)新能源發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)電力硬軟件發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)用戶端與供電終端便捷互動(dòng)的有效方式，向世界電網(wǎng)注入了新鮮血液，在時(shí)代前進(jìn)洪流中，必將脫穎而出。