電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設中的應用淺析

何立國

（甘肅能新建設工程有限公司，甘肅 蘭州 730050）

人們在日常的生產(chǎn)活動以及生活中都需要消耗一定量的電能，隨著我國科學技術(shù)實力的逐漸增強，用電場景愈發(fā)多樣化，人們對電能資源需求量不斷提高。為了有效提高電能管理和服務質(zhì)量，智能電網(wǎng)建設工作逐漸推進，而在此方面應用電力工程技術(shù)，有助于促進電能資源的高效供應與科學分配。

1 智能電網(wǎng)的主要特點

1.1 兼容性強

智能電網(wǎng)具有出色的兼容性，可以和不同形式的能源進行結(jié)合，充分實現(xiàn)能源的高效利用。特別是與可再生能源的結(jié)合，智能電網(wǎng)可以靈活調(diào)節(jié)能源供應，優(yōu)化能源利用效率，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，智能電網(wǎng)還能與各類供電方式相配合，交互分析用戶用電需求，為客戶提供個性化服務。例如，可以根據(jù)用戶的用電習慣和需求進行動態(tài)供電調(diào)整，確保用戶得到滿足其需求的電力供應。這種高度兼容性使得智能電網(wǎng)能夠更好地適應不同能源和用戶需求的變化，提高服務產(chǎn)品的豐富性與質(zhì)量。

1.2 穩(wěn)定與安全

智能電網(wǎng)的運行方式智能化，具有卓越的穩(wěn)定性和安全性。通過智能化的控制系統(tǒng)和先進的監(jiān)測技術(shù)，智能電網(wǎng)能夠防止不必要的干擾，避免對電網(wǎng)的損害，避免大范圍的電網(wǎng)失效，確保用戶供電的穩(wěn)定性，提供持續(xù)可靠的電力供應。在惡劣天氣等極端條件下，智能電網(wǎng)通過智能技術(shù)的應用，能夠及時檢測和響應電網(wǎng)的異常情況，實現(xiàn)快速故障定位和恢復。即使在電網(wǎng)被破壞的情況下，智能電網(wǎng)能夠利用智能化的控制手段，對電力資源進行合理調(diào)度和分配，最小化能源損失，確保電力供應的可持續(xù)性。

1.3 經(jīng)濟實用

智能電網(wǎng)的建設對于提升電網(wǎng)運營效率、確保電網(wǎng)安全運行和合理供電利用具有重要意義，還可以降低人工操作的錯誤率并提高工作效率。這樣一來，就可以更好地應對電力需求的波動和變化，確保穩(wěn)定可靠的供電服務，并降低對人力的依賴，提高資源的利用率。

1.4 自愈能力

智能電網(wǎng)可以全面、客觀地評價自身的安全情況，并進行準確的風險預測。通過實時監(jiān)測，智能電網(wǎng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的危險，并采取自我防護措施，從而保障整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。而當智能電網(wǎng)出現(xiàn)受損情況時，它也能夠依靠自身功能實行故障的診斷和自愈。如此便極大地提高了電網(wǎng)的可靠性，減少了停電時間和影響范圍，為用戶提供更加可靠的電力供應。

2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設中的應用

2.1 在智能發(fā)電中的應用

在智能電網(wǎng)建設方面，盡管新能源如風能、太陽能等逐漸引入，但火力發(fā)電在電力供應中仍扮演著重要角色。這是因為火力發(fā)電技術(shù)成熟，發(fā)電效率高，能夠穩(wěn)定供應大量的電力需求。針對火力發(fā)電的節(jié)能問題，電力公司非常重視，并且認識到，要想實現(xiàn)節(jié)能目標，首先需要準確識別不同煤種的特性，并根據(jù)不同煤種的特點進行燃燒方案的改進，以最大限度地提高鍋爐的熱能利用率，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。

主要可采取下述幾項措施：（1）通過在燃燒過程中對煤質(zhì)進行實時監(jiān)測和分析，可以實時了解不同燃燒器內(nèi)的煤種信息，再使用先進的軟件測量技術(shù)，精確地測算出鍋爐的運行效率。根據(jù)煤種的不同特性，可以及時調(diào)整鍋爐設備狀態(tài)，以達到能量利用效果的提高，從而實現(xiàn)節(jié)能目標。（2）利用數(shù)字化鍋爐燃燒模型和模糊算法，智能控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全機組的燃燒過程進行智能建模。通過輸入煤量、風門開啟情況及含氧信息等參數(shù)，系統(tǒng)可以精確地模擬出鍋爐的燃燒過程，并根據(jù)模型給出相應的控制策略。這樣的智能建模可以幫助電力公司更好地監(jiān)控和控制鍋爐的燃燒過程，從而提高整個發(fā)電系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。（3）為了進一步提高鍋爐的使用效率，非線性、免疫遺傳等優(yōu)化算法也得到了廣泛應用。通過對模型予以優(yōu)化計算，可以獲得最優(yōu)的參數(shù)配置，并且可根據(jù)實際情況進行靈活調(diào)整，在不同工況下自動適應最佳的參數(shù)組合，從而有效地提升鍋爐的熱能利用效率，節(jié)約能源資源。

2.2 輸電中的應用

2.2.1 柔性交流傳輸技術(shù)

柔性交流傳輸技術(shù)是一種新興的電力傳輸技術(shù)，它采用數(shù)字微處理技術(shù)、電力技術(shù)處理系統(tǒng)技術(shù)、微電子技術(shù)等，形成一個功能完善、綜合性的技術(shù)體系，以實現(xiàn)高效率、低污染治理模式。相比傳統(tǒng)的交流輸電技術(shù)，柔性交流傳輸技術(shù)具有更高的傳輸效率和更低的能源損耗。此外，該技術(shù)還可以做到遠程對長距離超高壓輸變電負荷的輸送監(jiān)控以及安全防控，提高了電力輸送的安全性和可靠性。

2.2.2 HVDC 傳輸技術(shù)

HVDC 傳輸技術(shù)是一種用于長距離電力傳輸?shù)闹匾夹g(shù)，通過將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來提高傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在直流輸電系統(tǒng)中，需要安裝換流器裝置來保證逆變器和整流器的正常運行，部分換流器還需要通過原始組合方可實現(xiàn)長距離傳輸。與傳統(tǒng)的交流輸電技術(shù)相比，HVDC 傳輸技術(shù)具有更低的電能損耗和更高的電能傳輸效率，尤其是在遠距離和大容量的電力傳輸中表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。此外，HVDC 傳輸技術(shù)還可以減少輸電線路的數(shù)量和建設成本，并且能夠適應不同的電網(wǎng)架構(gòu)和負荷需求，具有很強的靈活性和可塑性。

2.3 電能質(zhì)量的優(yōu)化運用

（1）企業(yè)需要引入電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)，通過監(jiān)測和分析電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題，識別并解決潛在的問題，從而提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。如自適應凈值無功補償技術(shù)可以根據(jù)電網(wǎng)負載情況自動調(diào)整功率因數(shù)，提高電能的利用效率。（2）企業(yè)應聯(lián)合供給側(cè)和需求側(cè)的實際狀況，調(diào)節(jié)電能方案，以提高智能電網(wǎng)應用效率。根據(jù)實際需求，合理安排電力供應和需求，以平衡供需關(guān)系，并確保電力系統(tǒng)在高峰時段能夠穩(wěn)定運行。這樣可以避免能源資源的浪費和供電不足的情況，提升電能的利用率和供電質(zhì)量。（3）企業(yè)還可以利用直流有源濾波器來改善電能資源的應用質(zhì)量。直流有源濾波器是一種先進的電力濾波裝置，它可以有效地消除電力系統(tǒng)中的諧波和干擾，提高電能的純度和穩(wěn)定性。通過匹配相應的濾波器，可以減少電網(wǎng)中的冗余資源和噪音問題，進一步提升智能電網(wǎng)應用效果。

2.4 智能電表和遠程監(jiān)控技術(shù)

應用智能電表，電力企業(yè)可以準確記錄用戶的用電模式與峰谷負荷需求，從而獲得詳細的用電數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對于電力企業(yè)來說非常寶貴，根據(jù)用電數(shù)據(jù)的分析，電力公司可以調(diào)整發(fā)電計劃和電網(wǎng)運營，以滿足用戶對電力的需求。通過遠程監(jiān)控技術(shù)，電力企業(yè)可以隨時獲取智能電表的數(shù)據(jù)，無論是在辦公室還是在外出巡檢的過程中，如此便為電力企業(yè)提供了便利，使他們能夠及時了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。當出現(xiàn)故障或者是負載不平衡時，電力公司可以立即采取措施，以避免停電或縮短停電時間，這種快速響應的能力對于保障電力供應的連續(xù)性至關(guān)重要。當發(fā)生特定情況時，如用戶違約或電力系統(tǒng)需要調(diào)整，電力公司可以遠程斷開電力供應。并且，當問題解決或用戶需要恢復電力供應時，電力企業(yè)也可以基于遠程監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)重新通電。用戶能夠利用在線平臺實時監(jiān)控個人的電力使用狀況，掌握自己的用電習慣，分析用電數(shù)據(jù)，并采取相應的措施減少用電成本。例如，用戶可以根據(jù)電力公司提供的峰谷負荷需求數(shù)據(jù)，選擇在低谷時段使用電力，并避免高峰時段的用電。這樣做不僅有助于節(jié)約電能，還可以減少用戶的用電開支。通過智能電表和遠程監(jiān)控技術(shù)，用戶更加了解自己的能源消耗情況，具備主動參與的能力，從而促進了可持續(xù)能源的使用。

2.5 基于物聯(lián)網(wǎng)的設備和數(shù)據(jù)管理

在智能電網(wǎng)中的IoT 技術(shù)可實現(xiàn)對電力設備運轉(zhuǎn)情況的實時監(jiān)控，即借助各種類型的傳感器和設備來監(jiān)測電力系統(tǒng)中的各個關(guān)鍵點，例如，發(fā)電機、輸電線路、變電站、電纜等，實時收集數(shù)據(jù)并提供相關(guān)設備性能與健康情況的信息。IoT 技術(shù)在實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化監(jiān)測和控制上起到了關(guān)鍵作用。它使設備間形成了穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡，讓設備間的數(shù)據(jù)交換與傳輸更為智能和自動化。除了實時監(jiān)測和控制，智能電網(wǎng)還利用數(shù)據(jù)分析工具和大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行管理，這些數(shù)據(jù)包括從各種傳感器與設備中收集的數(shù)據(jù)，以及用戶使用電力的數(shù)據(jù)，有助于電力企業(yè)了解電力系統(tǒng)的性能與運行情況、用戶需要以及潛在風險，并進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策以改善電力系統(tǒng)的運作。例如，電力公司可以通過分析用戶需求和使用模式，制定更加精確的電力配額和計費方案，以提高用戶滿意度和降低能源浪費。

2.6 分布式能源和可再生能源集成

（1）分布式能源接入的技術(shù)發(fā)展使得將可再生能源與電力系統(tǒng)連接成為可能。通過逆變器等設備，可再生能源形成的直流電可以轉(zhuǎn)變成電力系統(tǒng)需要使用的交流電，如此便保證了可再生能源穩(wěn)定輸入電力網(wǎng)絡，提高了電力系統(tǒng)穩(wěn)定程度。分布式能源接入的實施還可以減少傳統(tǒng)中央化電力系統(tǒng)的壓力，提高電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性。（2）通過電力工程技術(shù)，可以實現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設，實時監(jiān)測可再生能源的生產(chǎn)狀況、負荷需求來自動化調(diào)節(jié)電能分配與流動。這種智能控制和協(xié)調(diào)可以最大限度地使用可再生能源，并減少碳排放。（3）能源儲存系統(tǒng)在分布式能源和可再生能源集成中扮演著重要角色。電力工程技術(shù)的進步推動了能源儲存技術(shù)的發(fā)展與應用。通過高效率的電池技術(shù)與儲能設備，多余的可再生能源可以被儲存起來，在需要使用時再進行釋放。能源儲存技術(shù)的應用改善了可再生能源的波動性與間歇性問題，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電。能源儲存系統(tǒng)的使用使得可再生能源的利用更加靈活，并提高了電力系統(tǒng)對可再生能源的接納能力。

2.7 運維與管理智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)的運維與管理是一個復雜而關(guān)鍵的任務，而電力工程技術(shù)在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過利用先進的傳感器和通信技術(shù)，電力工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設備的全面監(jiān)測，并提供準確的數(shù)據(jù)分析，幫助運營人員實時了解電力設備的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障或問題。通過對設備的故障信息進行深入分析，運營人員可以根據(jù)這些分析結(jié)果制定相應的管理決策，以最大限度地減少設備故障對智能電網(wǎng)運行的影響。電力工程技術(shù)還可以確保設備調(diào)節(jié)的準確性，創(chuàng)建預測模型，預測設備可能發(fā)生的故障和問題。這樣的預測模型可以為管理人員提供有價值的參考，使他們能夠及時采取預防措施，防止設備故障造成的不穩(wěn)定和不安全狀況。例如，在智能電表管理中，通過多級的信息交換和協(xié)同控制，可以快速查找電網(wǎng)中存在的偷電和漏電現(xiàn)象，并及時采取相應的措施來解決這些問題。除了智能監(jiān)測和分析，智能電網(wǎng)還能采取多級聯(lián)動的管理方式使得不同設備和子網(wǎng)絡之間協(xié)同配合，保證管理制度的充分執(zhí)行。

2.8 智能電網(wǎng)中的微電網(wǎng)技術(shù)的應用

微電網(wǎng)為一種小型、獨立的電力系統(tǒng)，通常作為智能電網(wǎng)的一部分，負責分布式能源的供應和管理。按照微電網(wǎng)的種類與構(gòu)成結(jié)構(gòu)，可細分為直流、交流和混合式微電網(wǎng)等幾種類型。這些微電網(wǎng)通過多個電源和負載設備組成，能夠獨立運行，并且具有一定的自治能力。在智能電網(wǎng)中，微電網(wǎng)與傳統(tǒng)的大型電網(wǎng)不同，它不僅可以自主運行，還能和智能電網(wǎng)進行有效的協(xié)同運行。微電網(wǎng)技術(shù)的應用包括并網(wǎng)調(diào)度和運行管理兩大方面。并網(wǎng)調(diào)度可促進微電網(wǎng)與智能電網(wǎng)之間的協(xié)同運行，實現(xiàn)能源的平衡和優(yōu)化分配。運行管理則包括實時監(jiān)測微電網(wǎng)的狀態(tài)和利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)進行預測和管理。

3 結(jié)語

將電力工程技術(shù)運用到智能電網(wǎng)建設中，能讓此系統(tǒng)更好地滿足客戶的各方面技術(shù)需求，同時還可滿足系統(tǒng)經(jīng)濟指標，進而提升電力系統(tǒng)的應用率，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會效益的明顯增加。因此，電力企業(yè)與相關(guān)技術(shù)人員應當對電力技術(shù)展開深度探究，同時將其合理應用到智能電網(wǎng)中，從而促進智能電網(wǎng)的快速發(fā)展完善，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的電能服務奠定良好的技術(shù)基礎。