电动汽车与智能电网论文

电动汽车与智能电网论文（共12篇）

电动汽车与智能电网论文 篇1

在九月底刚结束的由中国国家电网公司和世界电气电子工程师学会 (IEEE) 联合举办的“2011智能电网国际论坛”的展览会上, 充换电设施、换电机器人、青岛薛家岛电动汽车充换电站运行管理监控演示系统、纯电动汽车 (BEV) 等关于电动汽车的室内外展示最吸引眼球。

中国已成为世界最大的汽车市场, 据有关部门预测, 到2020年中国汽车保有量将达到2亿辆左右, 其间车用燃料消费将达到约3亿吨, 对中国汽车业将是一次严酷的能源挑战。2010年10月18日, 在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中, 将新能源汽车正式列入七大战略新兴行业。首次以“绿色发展”为主题的“十二五”将是电动汽车飞速发展的5年。

对电动汽车来说, 电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等无疑是电动汽车的心脏。而实现这些系统的信息互联, 如电动汽车充放电管理系统、基于GIS/GPRS的自动巡航系统 (ACC) 、车载多媒体系统、电动汽车燃料电池管理系统等, 则当之无愧是电动汽车的神经网络。

汽车制造商通过构建车载局域网 (简称车域网) 来管理汽车内的各种信号和信息。车域网是指分布在汽车上的电器与电子设备物理上互相连接, 通过管理和控制系统进行网络通信, 以共享硬件、软件和信息等资源。车域网是成熟智能的电动汽车必备设施, 读懂、收集并充分利用车域网信息也是电网信息支撑系统的重要组成部分。比如, 人们首先容易想到如何有效指导通过作为电力移动存储介质的燃料电池存储释放能量对电网削峰填谷起到有益作用。

电力是电动汽车的主动力, 电动汽车的充放电也对电网提出了新的要求, 一个容量不足、调度不畅、运行不稳的电网是不能满足电动汽车快速发展要求的, 这就是对智能电网的新需求。智能电网是发展电动汽车的技术支撑和保障, 无论是分散式充电、集中充换电, 还是在充放电过程中对配电网的智能管理等, 都是电动汽车发展中不可缺少的配套基础支撑。智能城市的充换电站应与充换电服务网络建设相结合, 实现对电动汽车以及电动汽车充换电设施运营情况实时监控管理, 通过客户服务管理、计量计费管理、收费账务管理、充电卡管理、资产管理、物流配送管理、运营监控等功能, 实现对车辆的有序换电调度以及自动化电能计量, 加强对电池的集中管理和梯次使用。对于消费者来说, 可以像使用手机一样享受各种套餐计费服务。随着网络将电池箱、充电设施、智能电池快换设备、电池转运平台与配送系统、直流电能表等设备连接到一起, 在电动汽车上可实现以智能终端为载体的物联网、交通网和智能电网的多网融合, 达到智能电网与电动汽车能量与信息的双重交互。

智能电网与电动汽车的充分结合还需不断努力, 进一步解决存在的一些问题尤其是标准统一问题, 车域网研发方与充换电站等智能电网基础设施的研发方, 有必要在建设之初便达成信息共享协议, 双方在统一开放的标准平台上, 遵循同样的标准, 才能实现最终的信息共享与互动, 将智能电网与电动汽车的网络与智能家庭、移动互联相结合。但是就像铁路、电视机、手机最初普及所遇到的问题一样, 只有建成覆盖全国的智能充换电服务网络, 才能为电动汽车大规模发展提供充换电保障, 消除消费者对电动汽车续航里程短的顾虑, 解除相关企业生产研发的后顾之忧。按照相关规划, 两大电网公司将在“十二五”期间建设充换电站2 351座, 充电桩22万个。

智能电网无疑将成为电动汽车发展的加速平台, 绿色环保的电动汽车也必将成为未来发展的主流。

电动汽车与智能电网论文 篇2

黄智荣10125621硕1002

6月20日，学术节邀请到了中国电力科学院的冯庆东博士给我们举行题为《智能电网研究与进展》的讲座。

冯庆东，工学博士，高级工程师，主要研究领域为电力系统自动化、变电站综自动化、配电网自动化、Multi-Agent技术、分布式计算技术、电网运行与调度、电能质量在线监测分析与控制及特高电输电技术等。在国内外学术期刊及学术会议上发表论文60多篇，获科技进步奖10多项。

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

智能电网的特征如下：（1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。（2）自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。（4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。（5）集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。（6）优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

智能电网与节能经济调度分析 篇3

关键词:智能电网 节能经济调度 影响

中图分类号:TM73文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0183-01

智能电网技术主要是用于实时采集、处理信息等用途的,虽然其是在电力部门运用,但是在整体架构上,与其他的信息采集还是有类似的地方,从硬件方面考虑,主要采用嵌入式处理器作为核心控制部分。目前世界上嵌入式处理器多达1000多种,从单片机、DSP到FPGA,功能越来越强,速度越来越快,价格也越来越低,在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用;而FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚,是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。用电信息采集系统采用J2EE实现各种层次的逻辑设计,并可以实现数字系统的逻辑综合、仿真验证和时序分析,极大地简化了对外围器件的控制。

1 智能电网与节能经济调度概述

所谓智能电网,简单地说就是电网实现智能化,以集成及高速的双向通信网络为依托,借助现代化测量及传感技术、智能设备制造技术、信息处理及通信等一系列技术,达到确保电网可靠性、安全性、经济性、高效性及环境友好等目标的实现。

智能电网最关键的内容、最主要的体现同时也是智能电网运行控制中心的就是调度智能化。为更好的满足智能电网的要求,调度系统必须具有准确的数据资料收集系统、强大的安全预警功能,在调度过程中协调好系统安全性与经济性之间的关系,一旦系统出现问题,要及时准确的明确故障点并提供有效的解决对策,实时向调度员提供电网运行的相关情况。

所谓电网节能环保经济调度,指的是在确保电力供应可靠性的基础上,以环保、节能及经济性为指导原则,可再生能源发电予以优先调度,对于火电机组,以能耗和发电污染物为依据进行排序,依次调度石化类发电资源,将能源与资源的消耗量及发电导致的污染物排放量控制在最低水平;与此同时还要兼顾节能性和环保性,促进经济及环境效益的不断提升。与传统的调度相比较而言,节能经济调度是具有里程碑意义的一次重大改革,以往所实行的电厂发电指标平均分配的做法被摒弃,电力行业也因此迎来更广阔的发展空间。

2 节能经济调度带给电力企业的影响

节能经济调度带给电力企业的影响主要体现在以下几方面:

第一,改变了以往所实行的平均分配发电量指标的方式,以环保、节能以及经济性为原则,重新排列机组顺序,在确保安全性的前提下,加大序位靠前的机组任务,相应缩减序位靠后的机组任务,摒弃平均化方式,实现对电力调度规则的彻底转变。

第二,给小火电企业带来一定的冲击。以供电煤耗等微增率原则对火力发电机组序位进行安排,从本质上讲,就是以发电煤耗的高低对发电进行重新安排,煤耗低的机组优先,煤耗高的机组将会逐步被淘汰。

第三,给再生能源发电企业带来新的发展机遇。处于电网覆盖范围内的可再生能源发电企业所发的上网电量,将会被电网企业优先全额收购,同时还赋予其并网保障,使可再生能源开发投资回报得到有力保障。

第四,容量大、参数及效率高的机组在竞争中的优势更加显著。在容量、参数及效率等方面,火电大机组占据明显优势,以往依据计划分配方式而得到一定发展机会的小火电机组的发展空间将会逐步被大火电机组所挤占,小火电机组出力空间将会逐步萎缩,直至被市场所淘汰,小火电机组关停进程将会加快,最大的受益者当属拥有大量先进大型机组的发电集团。

智能电网节能经济调度与以往所实行的调度方式相比,变革主要体现在以下几方面:(1)在计划制定方式方面,以机组发电能耗为主要依据进行发电排序取代了传统的平均分配发电指标的方式;(2)在管理方式方面,以往粗放且简单的管理方式被精细化及边际化的管理方式所取代.

3 做好智能电网下10kV配网的经济运行

10kV配电网功率损耗的主要原因是功率因数低,其原因是多方面的,如供电线路支接多、线路长、辐射面光,受季节时段影响大等。功率因数的降低意味着同等电压情况下输电电流变大,不但会造成无功消耗,也会使有功功率损耗增大。加装电力电容器进行无功功率补偿是提高功率因数的的有效方法。对于10kV配电网进行无功补偿,主要是对配电变压器进行补偿,配电变压器的空载电流一般为额定电流的10%左右,功率因数仅为0.2,考虑到用户用电情况不稳定,如能将按照变压器容量10%进行补偿,则空载时功率因数提高到0.8上,在节能降耗方面的效果非常明显。此外,无功补偿对于保障电压稳定,提高电能质量都具有重要意义。进行无功补偿时,应尽量进行分散补偿,从维持整个配电网的水平出发,保障足够的无功补偿容量,实行无功功率的分区就地平衡。在当前无功功率普遍不足的情况下,适当的进行无功补偿,是减少功率损耗最直接有效也是最经济的措施之一。

三相负荷不平衡,也会增加线路、变压器的损耗,最理想的情况是三相的功率完全平衡,但这在实际中时难以做到的。负荷的投切是有用户而非供电企业决定的,因此供电企业应根据负荷的性质、重要性、用电量及用电时间,尽量做到在时间和功率上都趋于平衡,从而降低功率损耗。同时,我国对于电流不平衡的度也有相应的规定,如配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%,干线及分支线前端的不平衡度不大于20%,中性线的电流不超过额定电流的25%等。具体措施有:定期测量三相用户的负载,检查负荷是否平衡,以便及时调整。二是单相接线用户,应综合考虑其主要输送距离、用电时间和用电量尽量均匀的分配在A、B、C三相上。三是对功率因数较低的用户,应对其所在线路加装低压电容器。

4 結语

节能经济调度的实行,也会使相关调度机关面临新的挑战,一直以来所实行的计划体制下的发电平均分配的方式必须加以改变,以节能序位为依据进行调度安排;推动有助于调度科学化的相关配套机制的尽快建立和完善;对于由于转变调度方式所导致的电价及环保等方面的问题要及时予以解决,清楚机制及体制方面的障碍,切实达到利用方式转变实现节能环保的目的。

参考文献

[1] 黎静华,韦化,夏小琴.智能电网下节能发电调度多Agent系统的研究.电力系统保护与控制,2010(21).

[2] 王兴国,姚力强,常澍平,郭江龙,张赞.基于智能电网的节能调度实现方法探讨.河北电力技术,2009(S1).

[3] 杨德昌,李勇,C.Rehtanz,刘泽洪,罗隆福.中国式智能电网的构成和发展规划研究.电网技术,2009年(20).

[4] 雷耀基.智能电网与节能经济调度.科技资讯,发表时间:2011-04-03.

城市智能电网与电动汽车充电站 篇4

智能电网, 它是建立在集成、高速双向通信网络基础上, 通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用, 实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。首先, 其具有抵御干扰与攻击的能力, 清洁与可再生能源的接入, 巩固了它的稳定性。同时, 各类信息技术的有效结合、有效监控、信息全面化, 可及时发现工作过程中出现的故障, 做好及时处理, 实现电网自身恢复, 避免大范围电力故障。并且在智能化控制下, 对供电能力、电价高低状况等能更直接被用户所了解, 便于用户合理安排用电以及增加相应节电意识。

1 城市智能电网与电动汽车充电站现状

随着电动汽车的逐渐研制、开发和应用, 智能电网的电动汽车充电站也应运而生, 电动汽车产业化已经逐步展开, 正向大众推广。该类电动汽车充电站可以沿街设置, 由智能电网系统联合控制, 实现城市中全充电站联网, 实现资源的优化配置, 安全性及环保性均优于汽车加油站。充电站中设置有一定数量的充电设备, 如充电桩等, 方便于每个电动汽车的充放电。在电网自动化技术的应用与通信技术等综合运用下, 电力设备的损耗将大大降低, 电网控制更方便、灵活, 并能满足电动汽车充电设施接入的要求。因此, 实现充电站的实时信息通讯联网, 实现智能电网对充电站的负荷管理、储能控制, 并且改善电网负荷特性, 提高电网负荷率, 是目前需研究探讨的问题。

充电站不只提供充电模式, 更应有相应的换电模式。所谓换电, 就是花更短的时间为电动汽车换上另一组电池。对于有时间限制的驾驶者, 汽车充电需要花费较长时间, 于是, 换电的方式更受欢迎, 更具有符合现状的现实价值。同时, 对于当前高油价的现状, 随着电动汽车的出现, 倡导低碳与环保的太阳能充电站也将应运而生, 它的推广与普及是未来资源节约型社会的大势所趋。

2 分析原因

无论在城市或郊区, 拥有完善的智能信息网络, 即使在更加偏远的地区, 使用者仍然能依靠光载无线通信技术寻找到最便捷的电动汽车充电站, 快速又便捷地解决驾驶人的难题。同时, 因为无线网络的开放性, 信息网络连接的透明化, 无论身在何处, 也能连线到世界的任何角落。此外, 无线充电站解决方案能有效利用无线网络, 不会对系统造成负担, 因此, 手机运营商或电信运营商都可提供极为吸引人的无线充电解决方案, 鼓励推广相关技术。通过无线通讯网络, 充电站与控制中心之间便可顺利完成连接, 实现数据传输与信息的对接以及指令下达等, 十分方便快捷。基于该无线设施, 充电站的建立不需要深埋通讯缆线, 海量的信息只需一根电缆的传递, 便可到达世界上的各个角落。于是智能电网的控制力便不是问题, 只要信号覆盖之处, 指令即可实时下达, 传输过程中的问题也能即可反馈, 不必担忧故障带来的电力供应不足等问题。

有了这一覆盖范围广的信息网络, 各个充电站与智能电网控制中心形成了一张无形的联系网, 大量的信息数据由此传送, 且每一种信息有其相应的路径, 不会在传递过程中产生混乱, 造成信息传递不及时和信息有误等现象。此外, 智能电网对充电站的管理与控制也体现在对其负荷的管理与储能情况的控制等方面。要实现信息的有效传递, 充电站的电负荷稳定, 不加重电网负担, 有效储能节能, 所用的方式与措施等都十分关键。

同时, 对于更方便快捷的换电模式, 充电站也需要注意避开用电高峰大批量充电, 使电池经久耐用。

太阳能作为新能源, 已被一些国家加以利用, 建成了太阳能充电站, 然而对于该新能源的开发, 成本的高昂仍是阻碍其普及的首要问题。

3 问题的解决措施及方法

3.1 充电站的信息通讯与充换电模式

为了实现充电站的信息互通与联网, 互联网技术的应用十分关键。由于各充电站分布广, 且自动化充电条件下管理人员有限, 利用网络控制与管理充电站的充电基础设备十分重要。各个充电站与控制总部相连, 利用光载无线通信技术ROF进行数据的采集与汇总。各种信息资料与指令均通过该技术进行传递, 控制中心收集到信息后, 便可通过智能系统, 远程对充电站进行管理监控, 并发布指令, 如使用者身份识别、信用卡付款结算、充电开始及停止等工作。当充电站充电设备发生故障而停止工作时, 控制中心可依靠光载无线通信技术, 查明故障原因, 检测异常情况, 并及时备案, 协助排除故障。通过互联网导航定位服务, 使用者可以方便地找到周边的充电站, 充电过程由智能电网总部控制监督, 安全便捷。各类信息通过光载无线交换机传送到智能电网的电力管理中心, 实现实时信息传递。同时, 通过控制中心总部的信息指令由该交换器传递到末端充电基础设施, 实现各个分部与中心之间的信息实时传递、实时共享。

充电站基本结构由快速充电机、储能蓄电池、再生蓄电池检修机、计费控制系统、线缆配电系、机房等组成。需要采用无线数据传输系统, 实现各个单独充电桩之间的数据连通与覆盖, 满足数据信息的传输。

介于对大多数用户的现状考虑, 充电站更加主打“换电为主, 充电为辅”的运营模式。电动汽车换电池的操作十分简单, 整个拆卸旧电池、换上新电池的时间不过短短几分钟。其次, 这些换下的电池由充电站统一收集, 安排下一轮智能充放电, 以满足以后的需求。

3.2 负荷管理措施与储能控制

1) 要把握错峰效应, 即错开电力系统中各部分可能出现最大负荷的时间, 求电力系统网络的规模足够大与宽广, 确保每一电力支路与控制中心相连。这样, 整个电力网络系统中电力容量便可被均衡利用到各处, 削峰填谷。

2) 对于电动汽车充电站, 因其电池充电的时间可以自由掌控, 汽车电池的充电时间可选择在夜间用电低谷时。并且当电力系统出现较大负荷时, 智能电网便要自动地消除一些不重要的负荷, 或者将其移至其他时间用电。

3) 对工作人员及驾驶人倡导节电意识也十分重要。控制中心人员监控着充电站的一切工作, 及时发现充电站出现的问题, 如超负荷工作、因机器故障出现的电量过度损耗等现象, 及时下达指令或组织技术人员进行维修, 避免电能意外损耗。而对于驾驶人员, 在为汽车充电时, 也应该遵守充电站相关规定, 不违规操作, 使机器正常充放电。驾驶者也更应注重汽车电池的循环利用性, 不擅自拆装损毁电池。

3.3 太阳能充电站的发展

太阳能充电站的推广无法回避成本问题, 从技术上看, 其发电形式依靠光伏发电系统与自动化计算机系统的结合。光伏系统将电力传输到充电桩上, 一方面可供电动汽车充电;另一方面, 剩余电力可流入电网, 在充分利用太阳能资源的同时, 大大降低成本。

4 结语

通过上述对城市智能电网和电动汽车充电站的工作分析, 笔者认为, 信息数据的交流通讯在电网与充电站的联络十分重要。而实时的信息传递、指令下达, 又是城市智能电网对电动汽车充电站的工作正常进行的控制与保证, 使充电站实现全自动化及智能化。当然, 保证网络通畅的同时, 也应注重充电站负荷管理, 建立相应的储能节能措施, 进一步改善智能电网的负荷特性, 提倡资源的节约与环境的保护。

摘要：随着信息技术的发展, 人们越来越重视环保与智能信息化, 智能电网与电动汽车充电站应运而生。智能电网摒弃了现有刚性电网的某些缺点及劣势, 具有强大的信息网络, 更经济与优化, 具有显著先进性。因此, 文章旨在研究智能电网的控制下, 电动汽车充电站可实现实时信息通讯, 实现电动汽车的充电和换电, 并且对充电站实现负荷管理、储能监控, 同时为改善电网负荷特性, 提高电网负荷率, 实现资源最优提供相应方法与对策。

关键词：智能电网,电动汽车,充电站

参考文献

[1]冯冬青, 赵洪蕊, 王迎迎.电动汽车充电站智能监控管理系统设计[J].计算机测量与控制, 2011 (7) :1619-1621.

[2]申超群, 王晓侃, 孙忠良.电动汽车充电站智能监控系统研究与设计[J].华东电力, 2011 (6) :1000-1003.

[3]李晓强, 姜久春, 刘渺然, 等.基于freescale单片机的纯电动汽车充电站智能网关研究与设计[J].电气应用, 2011 (8) :74-76.

电动汽车与智能电网论文 篇5

现在世界各国都在推广使用智能电网，虽然各国的目的不尽相同，但是智能电网推广使用也慢慢的促进了智能电网的发展。从长远的利益来看智能电网的发展，在提高用户的可选范围、扩大新能源的建设和充分利用需求资源和缓解市场压力等方面发挥了重大的作用，作为传统的电网，在智能电网发展的前提，要怎么处理好和智能电网的关系呢?

首先是智能电网对电力市场的基础性作用，实现智能电网是在数字化应用和自动化技术等方面为基础上进行开发的，智能电网具有较强的兼容性和互动性以及经济性的特点，智能电网与电力市场的发展是互相影响和共同发展的。电力市场是智能电网的用户端，电力市场通过开放用户选择权，电力市场的开放程度在一定程度上影响了智能电网的供电以及配电的模式，而且智能电网在用户的需求下在不断的向前发展。从以上可以看出，电力市场是智能电网双向互动的基础，并通过客户的选择来带动智能电网的发展。

其次智能电网推动电力市场进行改革，电网作为电力市场的基础，智能电网要改革和发展，必然和电力市场要进行系统化的配套改革，随着电网建设的不断加快，用户参加的人数越来越多，将电力电网的改革转变为整个社会性的改革，为电力市场注入更多的发展动力。而智能电网市场给用户带来的经济效益将会是用户更加的支持电力市场的改革。

浅析智能电网技术的应用与发展 篇6

[关键词]智能电网；电力技术；功能

智能电网，就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入启动电力市场以及资产的优化高效运行。

一、智能电网技术的发展

1.智能化通信技术。实现智能电网的基础，就是要建立高速、双向、实时、集成的通信系统，智能电网的诸多特点都是通过高速双向信息通信系统来实现的。把通信技术作为基础的智能电网，不仅仅是能够实现通过信息的高速双向传输来满足用户与电网的实时互动，更重要的是能够利用先进的量测技术对电网中的各项参数进行实时的、连续不断地自我监测与校正，再利用先进的信息技术体现电网各系统的自愈功能，实时的收获完整的电网信息，从而真正的达到提高供电可靠性、安全性和优化电网性能这一目标。

2.智能化量测技术。所谓智能化量测技术就是智能电网基本的组成部件。智能电网利用高速双向信息通信系统对电网各项参数进行实时监测，再把检测到得电网各项参数转化成数据信息，提供给智能电网的各个系统使用，从而及时获取完整的电网信息，对电网的安全性、可靠性进行综合评估，提高能源的利用效率。同时，在通知用户正在实施的费率政策的情况下，利用微处理器的智能表计、储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率， 用户也可自动控制电力的使用。

3.智能化控制技术。智能化控制技术要求引进预设的专家系统，在智能电网中自动诊断、分析并预测电网状态，不能超出专家系统的范围，采取恰当的措施防止供电中断和电能质量扰动，上述即是智能化控制技术，这项技术合理分配了电网的有功功率和无功功率。先进的自愈性电网控制技术不仅为控制装置提供动作信号，同时也为运行人员提供有效信息，自动决策向系统运行人员提供最优的处理办法和解决方案，极大地提高了电网的可靠性。

4.智能调度技术。智能电网建设中的一个重要环节就是智能调度。智能电网调度技术支持系统全面提升纵深风险防御能力、效调控能力、科学决策管理能力、公平友好市场调配能力、灵活高效调控能力和调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力。

5.智能化决策支持技术。现代电网系统对电力调度人员的决策时间有着严格的要求和限制，智能化决策支持技术通过可视化的界面，利用动态着色技术、动画技术、虚拟现实以及其他数据展示技术等，将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员以理解的信息，协助工作人员认识、分析和处理紧急问题，极大地缩短做出决策的时间，提高运行人员的决策能力，促进电力调度由经验型向智能分析型的转变。

6.智能化设备技术。为了实现更大限度的提升电力系统的性能，智能电网启用新一代的电力设备，充分利用新型电力电子、分布式能源接入等先进的设备和技术，用以提高电力生产效率、功率密度电网的输送容量、输配电系统的性能和供电可靠性，同时在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点，以此来提高电能质量。新一代的电力设备和技术可以使新能源得到更有效的利用，为智能电网的安全运行提供有力的保障。

（1）电力电子技术：所谓电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的現代技术。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，以SVC为代表电力电子产业出现了以高压变频为代表的电气传动技术；以智能开关为代表的同步开断技术；以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术以及柔性交流输电技术；以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。

（2）分布式能源接入技术：构建具备自适应调节能力与智能判断的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统是智能电网的核心。该系统可对电网信息以及用户用电信息进行实时采集与监控，并且最经济最安全的输配电方式给终端用户输送电能，实现对电能的最优利用和配置，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。分布式电源（DER）包括很多种类，比如风力发电、光伏电源、小水电、燃料电池和储能装置。大量的并于中压或低压配电网上运行的分布式电源，彻底改变了传统配电系统单向潮流的特点，使用新的保护方案、电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中协调运行，这样不仅仅节省了对输电网的投资，更提高了全系统的可靠性和效率，也因此对电网紧急功率和峰荷电力提供有力的支持带来巨大的经济效益。

二、我国智能电网发展现状

2009年5月，北京召开了“2009特高压输电技术国际会议”，在会议上国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。同年8月，国家电网公司启动了标准体系研究与制定、智能化规划编制、重大专项研究和试点工程研究检测中心建设等一系列工作。坚强智能电网就是指以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有互动化、信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、变电、配电、输电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

三、结语

综上所述，智能电网是世界电力发展的一个必然趋势，而且智能电网在中国的发展前景比较乐观。但是，智能电网的建设是一项高度复杂的长期的系统工程，不仅仅需要解决众多的技术难题，更要深入研究与之配套的宏观政策、市场机制、社会经济、发展战略、经营管理等等相关方面的软科学类问题。我国的智能电网建设应开展关于能源发展与智能电网相结合的调研并进行深入分析，结合国外的研究成果及建议，立足我国电网自身的特点以及现有的信息、控制、管理系统发展水平，综合考虑未来相关技术的发展方向，构建符合我国能源战略和社会发展要求的智能电网。通过智能电网的各种关键技术持续更新完善，实现智能电网的自愈、安全、兼容、交互、集成、协调、高效，优质等特点，从而完成对电网运行的快速响应，提高整个系统的经济性、可靠性以及安全性。

参考文献：

[1]孙志.智能电网的运用与发展[J].科技信息，2011，17：I0354.

[2]陈文峰.浅析我国电网系统发展趋势及对策[J].科技资讯，2011，15：143.

[3]白晓民.智能电网技术标准体系研究[D].中国电力科学研究院，2010.4.

电动汽车与智能电网论文 篇7

经历了百年发展历程的汽车工业如今面对石油危机、能源安全、大气污染、高碳排放和全球气候变暖等多重因素的影响,一场别开生面的低碳革命正在全世界范围内展开。2009年美国总统奥巴马在底特律汽车工业基地说,我们必须采取政策鼓励新动力,让汽车插到电网上,石油时代必须在我们这代结束!值得关注的是,美国总统奥巴马访华时两国发表的《中美联合声明》把电动汽车提升到国家间战略合作的高度,希望数年后两国有几百万辆电动汽车投入使用。美国电动车联盟(The Electrification Coalition)也提出了目标,到2040年时美国的电动汽车将达2亿辆,占各种轻型车的四分之三。可见,“将汽车插到电网上”的口号一方面给传统的汽车工业带来了低碳革命,另一方面也为智能电网的发展注入了生机和活力。

1 V2G是电动汽车与智能电网交互的形式

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确指出,所谓“战略性新兴产业”,是“以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业”,具体包含节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。随着相关政策的进一步明朗化,与其它五大产业一样,新能源、新能源汽车产业目前正面临着重大发展机遇。

(1)电动汽车是新能源汽车中的佼佼者。

由“战略性新兴产业”的内涵可知,它具备三个重要的特征:一是产业发展的时间跨度长,二是产业潜在的市场规模大,三是产业符合经济社会可持续发展的要求。电动汽车产业具备了低碳、环保、高效、清洁等多重概念,既具有广阔的市场前景,与新能源开发密切相关,同时又具有产业带动系数大、资源消耗低、就业机会多、综合效益好的低碳产业特征[1]。国内外研究表明,新能源汽车中的电动汽车已具备了作为战略性新兴产业发展的基本要素。

从汽车性能特点来看,纯电动汽车较之传统汽车具有明显优势:首先,行车途中零排放,有利于保护环境;其次,行车噪音较低,能够为车主带来更好的驾驶体验;再次,汽车的热效率高,有利于减少能源使用的浪费现象;第四,汽车整体构造比较简单,维护保养也比较方便。除此之外,电动汽车在行驶过程中所排放的废热较少,不易导致城市“热岛效应”。

从动力来源看,纯电动汽车的动力来源于电能。众所周知,电能作为二次能源,其来源途径多而广,可以直接由发电厂发电获得,也可以通过太阳能、风能、生物质能、化学能等转化而得,而传统汽车的动力只能来源于化石能源的消耗,它无法摆脱对石油的依赖性。

(2)智能电网正在孕育着一场能源革命。

迄今为止,智能电网(Smart Grid)还没有一个统一的概念。综合欧美国家及国内专家学者的研究成果来看,可以将智能电网理解为是一种以物理电网为基础,综合运用系统论、信息论和控制论的思想,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。简言之,智能电网即意味着电网的智能化。它以“信息化、自动化、互动化”等多重概念形成了强大的特点,造就了明显的优势:

第一,具有迅速的自我修复能力。当电网发生故障时,智能电网中的相关系统将根据故障类型及时做出反应,并迅速采取正确的措施进行自愈,从而尽量减少因故障给电网带来的损失,同时尽量减少停电范围及其影响。

第二,具有全面的系统控制能力。智能电网通过高度集成的信息系统,实现从发电、输电到配电的电网实时监控,全面掌握电网动态和电力设施运行状况,同时根据市场需求情况作出智能管理和调节,并在此基础上实现业务运作。

第三,具有可靠的抵御袭击能力。传统电网在危险和自然灾害面前是比较脆弱的,但是智能电网在遇到恐怖组织的破坏、网络黑客或自然灾害时具有快速恢复供电的能力,所以安全性能比较高。

第四,具有高效高质的供电能力。在智能电网中,除了有常规的大型电厂之外,还存在着大量的分布式电源、电力电子元件和储能设备,这些分布式电源通常源于新能源发电。新能源发电入网使得分布式电源能够及时补充集中式发电的不足。

原人大常委会副委员长成思危认为人类正在迎来第四次产业革命,“人类的第一次产业革命是蒸汽机革命,第二次是电力革命,第三次是计算机革命,第四次是现在的以新能源为主导的能源革命”。但是,新能源发电存在供给间歇性的问题,如风能、太阳能、潮汐能等并不能常年持续发电,因此,能源革命的重点就是要通过智能电网高效地利用这些新能源。

(3)V2G带动了两大战略性新型产业的发展。

V2G,是英文“Vehicle-to-Grid”的简称,直译为“汽车到电网”的技术或“电动汽车入网”技术。它是电动汽车与智能电网的交互形式,充分体现在:当车载电池处于低电状态时,可由智能电网向电动汽车进行充电;当电动汽车暂停使用时,可由电动汽车向智能电网进行放电,这个过程就称为电力的返销。因此,应用V2G的三个不可或缺的条件是:1)拥有一个电动汽车充电连接装置;2)拥有一个能够实现电网运营商和电动汽车车主之间信息对称化的智能系统;3)拥有一个精确的计量系统[2]。

V2G所形成的电动汽车与智能电网之间良好的互动关系,使得电动汽车车主作为电力消费者的同时又是电力的供应者。显然,在峰谷不同电价政策的作用下,电动汽车车主就可以通过“低谷廉价充电,高峰高价卖电”的方式获取一定的经济收益,有效地降低电动汽车的使用成本。美国特拉华大学教授Leonard J. Beck在其研究过程中发现,车主在使用基于V2G技术的电动汽车时,一年可获利四五千美元,这个数字相当于其全年总行车费用的六分之一至三分之一左右[3]。面对如今油价频频上涨的现状,V2G为车主创造经济收益、降低行车成本的优点势必会给电动汽车的发展带来新机遇,同时也将会推动整个新能源汽车产业的发展。

与新能源汽车产业息息相关的是新能源产业。随着电动汽车和智能电网的快速发展,V2G能促使风能、太阳能等新能源大规模地发电并接入智能电网,实现新能源有效、高效地利用。从这个意义上来讲,V2G能较好地突破诸如风能、太阳能等波动性大、间歇性明显的新能源应用瓶颈,为新能源的发展带来新动力。

2 V2G是传统汽车工业和电网低碳化转型的新方向

当前,随着资源短缺、能源紧张、气候变暖、环境恶化等现象及能源安全问题日益突出,寻求低碳发展之路成了世界各国共同的目标。V2G作为一种构建电动汽车与智能电网之间互动关系的技术,是传统汽车工业及电网两大高碳领域低碳化转型的新方向。

(1)发展V2G是解决能源安全问题的重要选择。

众所周知,汽车与石油结伴而行是百年汽车工业的基础,而石油本身又是一种极具稀缺性特点的不可再生资源,正面临着被人类过度开采而日趋枯竭的危险。有研究表明,目前全球已探明石油储量应该在9 000亿到11 000亿桶之间,每年石油消耗量在240亿桶左右,而每年新勘探的石油储量则在80亿桶左右。据此计算,全球石油储备量也只能保证人类60年无忧。

不容否认,汽车普及也加速了石油的枯竭。国际能源署预计,世界汽车拥有量将从2010年的8亿辆增加到2035年的16亿辆,其中中国的汽车拥有量将呈10倍增长[4]。这些汽车几乎消耗了全球石油产量的三分之二。可以说,汽车的快速增多只会令作为不可再生资源的石油越来越稀缺,这就意味着能源安全越来越会受到严重威胁。所以,推广电动汽车,特别是研发和应用基于V2G技术的电动汽车,具有十分重要的战略意义。

基于V2G技术的电动汽车以V2G技术为载体,向智能电网获取充足的动力。这种获取动力的方式意味着汽车不再需要消耗石油。与石油相比,电能是一种比较廉价且来源相当广泛的优质可再生能源,新能源发电大规模接入电网又将为智能电网提供丰富的能量,源源不断的电能供应使汽车能够彻底摆脱对石油的依赖性。

(2)发展V2G是应对全球气候变化的有效途径。

随着全球汽车总量的持续上升,交通运输业不仅成为了耗能大户,同时也成为了碳排放大户,因此,近年来交通运输业逐渐成为了二氧化碳减排的重点领域。美国学者研究表明,如今运输业产生的二氧化碳排放量占了全球总排放量的20%[5],而根据德国可再生能源研究所(IWR)的研究来看,2009年全球二氧化碳排放量为313亿吨。可见,2009年全球交通运输业的碳排放大约高达62.6亿吨。

以发达国家中的美国为例,目前其二氧化碳排放的总量位居世界第一。从“碳源”角度分析,自21世纪开始交通运输业便成了罪魁祸首。由图1可见,近年来美国交通运输业的二氧化碳排放量都超过了工业领域的碳排放量,并且远远高于居民生活碳排放量和商业活动的碳排放量。究其原因,与交通运输工具使用的能源类型有关。美国交通运输工具一直都以石油作为主要燃料,天然气、可再生能源在其中的应用比重一直比较小。换言之,石油的大量消耗是导致美国交通运输业高排放的主要原因。

与传统汽车不同,电动汽车以电动机取代燃油机作为自身的发动机,使用清洁的二次能源电能作为汽车的动力源,汽车在行驶过程中零排放的特点赋予了电动汽车“清洁型交通工具”的重要角色。显然,如果大力推广和普及电动汽车,交通运输业的二氧化碳排放量将随之大幅度减少。

(3)发展V2G是推动能源结构低碳化发展的强大外力。

在能源需求日益强劲的今天,能源的可持续发展问题受到了世界各国的广泛关注。从中国经济社会发展过程中能源消耗的结构来看,明显以煤炭为主,其次是石油。2008年,中国煤炭、石油和天然气等化石燃料能源的消耗总量占全部能源消耗总量的93%,美国大约占85%。化石燃料占据主导地位的能源消耗结构直接造成了我国“高能耗、高污染、高排放”的高碳经济体系,严重影响了人类赖以生存的自然环境。因此,以可再生能源替代化石燃料能源,改变能源结构,是高碳社会向低碳社会迈进的大势所趋,也是实现社会低碳发展的必然要求。能源结构的变化直接影响着二氧化碳排放量。科学研究表明,“1tce(吨标准煤)的可再生能源相当于1.4t普通煤(发电量5000大卡/kg),二氧化碳减排2.56t,烟尘减排245kg,二氧化硫减排33.6kg,氮氧化物减排5.6kg[7]。”

随着电动汽车的推广和V2G技术的发展,可再生能源的地位将会凸显,逐渐成为诸多能源种类的关键角色则是大势所趋。国际能源署首席经济学家法提赫·比罗尔指出,可再生能源(包括水电、风电、太阳能、地热、现代生物质能和海洋能源)在全球能源需求中的份额将从2008年的7%上升到2035年的14%[4]。可再生能源的使用,不仅能够减少二氧化碳的排放,更重要的是,大规模地使用可再生能源将会对当前能源结构的低碳化变迁带来积极作用。

(4)发展V2G是提高电网效率的关键举措。

传统电网所提供的电力是无法存储的,由于电力的消费是瞬间的,发电厂所发的电力往往无法百分之百地得到利用。如果所发的电没被利用,那么就会空耗掉,对供电方而言,发电耗能却是照常进行的,这样就会造成资源、能源浪费,带来一定的经济损失。因此,如何有效提高电网效率成为了一个新问题。

V2G技术能在用户和电网之间搭建实时信息交流的平台,让电动汽车通过“削峰填谷”的方式充分利用电能以提高电网的效率。在用电低谷、电网供电充足时,电动汽车可以进行充电,这是一个集体存储电能的过程,也是对以往会被浪费掉的那部分电能充分利用的过程;而遇到用电高峰、电网供电紧张的情况时,电动汽车作为分布式能源的存储单元,集体为电网供应蓄电池内的余电。分布式能源以其贴近用户的特点较好地避免了远距离输电带来的输变电损失和输热损失,综合利用率高达75%至90%之间,所以能够有效地提高电网负荷率,缓解电网压力,避免输电阻塞、电力短缺等现象。

3 中国发展V2G存在的主要障碍因素

电动汽车和智能电网的低碳效益使得V2G技术越来越受到社会的关注。就电动汽车的研发而言,中国已具有一定的基础,并且技术水平已经与美国基本处在同一起跑线上,但是中国电动汽车产业的发展之路还比较漫长,再加上智能电网的建设工作刚刚起步,中国V2G的发展依然面临着种种障碍。

(1)基础设施建设层面。

1)智能电网建设工作起步较晚。

V2G技术的应用必须以强大的智能电网作为支撑,可以说,智能电网是V2G的基础。虽然国家电网公司已经开始了智能电网的发展计划,但智能电网建设工作目前仍处于规划试点阶段。中国目前所处的经济发展阶段和所具备的能源集中分布特点决定了要把智能电网建设成一个具有长距离、大容量输电特征的特高压的坚强电网,这是有别于美国的。根据国家电网所公布的发展计划,我国要到2020年才能全面建成统一的“坚强智能电网”。

2)充电设施严重不足。

随着各种优惠政策的相继出台,尽管电动汽车的发展已经迎来了重要的机遇期,但是充电站、充电机、充电桩和充电接口等基础设施的严重不足,直接阻碍了电动汽车的发展。基于V2G技术的电动汽车对充电设施的要求更高,它不仅需要布局合理的充电站,还需要有一个完善的充电网络体系,让电动汽车无论是停在公共场所还是私人住所,都能顺利实现充放电的过程。充电网络的缺乏一直都困扰着电动汽车开发商和生产商,同时也影响着消费者对于使用电动汽车的信心。所以,发展V2G的同时也必须要跟进配套充电设施的建设,这样才会让应用V2G技术的电动汽车更具市场前景。

(2)技术研发层面。

1)电动汽车电池储能技术和使用寿命有待进一步提高。

在应用V2G技术时,电动汽车的电池就成为了天然的分布式储能单元,电池的储电能力越高,电动汽车的续驶能力显然就越强。而在作为分布式储能单元为智能电网返销电力的过程中,储电能力越强的电池也会返销得越多,给智能电网补充的负荷就越多,缓解电网高峰用电压力的能力便会越强;此外,电动汽车的电池寿命都是有限的,电池每充放电一次,有效寿命就会减少一次。所以,只有电池每次所储存电量的增值大于电池每次充放电时所耗损的价值时,V2G技术才会更有经济意义。

2)可再生能源储能技术应得到突破。

一些可再生能源分布式发电系统由于受到环境因素的影响比较大,不可能做到随时都能够发电,而在应用V2G技术时必须要保证拥有充足的电能,所以它要求有更多更高效的分布式储能设施。高效的分布式储能设施的特点就是要将可再生能源所发的电能有效地储存起来,并在特定的时间里提供电能。目前应用比较广泛的储能技术是电池储能,但是电池存在运行维护复杂、工作环境要求高、环境污染严重、使用寿命有限等缺点,所以需要寻找新型储能元件,研发先进储能技术,比如功率密度高、充电速度快、使用寿命长、低温性能优越的超级电容就是比较好的选择。

3)智能电网关键技术需要多部门展开合作研发。

一个强大的智能电网主要由四部分组成,分别是:高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)、高级配电运行(Advanced Distribution Operation,ADO)、高级输电运行(Advanced Transmission Operation,ATO)以及高级资产管理(Advanced Asset Management,AAM)[8],其中涉及到的关键技术有测量技术、通信技术、输配电技术、决策和控制技术等。这些技术是电网智能化的基础,需要系统地形成一个全面的技术体系。在美国,就有一个由美国电科院创建的、由通用公司管理的,由UCA、SISCO、Lucent、EnerNex、Hypertek等多家公司参与的电力系统体系结构,为电网建立技术体系。

(3)政策支撑层面。

1)缺乏发展V2G的相关标准体系。

一方面,在中国目前还缺乏智能电网建设的标准体系。2009年3月19日,美国电气电子工程师学会(IEEE)批准成立旨在确保智能电网相互兼容的工作组《IEEE2030指南:能源技术及信息技术与电力系统(EPS)、终端电器及负载的智能电网互操作》。这给中国智能电网的建设带来了启示:制定自有的智能电网标准体系是中国大规模建设智能电网的关键。重点要根据国内电网的环境和特点,结合V2G应用的需求,整合一套适合国内智能电网建设的、兼容性好、可操作性强的标准体系。另一方面,基于V2G技术的电动汽车的标准体系以及电动汽车充电插头、插座的标准体系也是必不可少的。美国学者提出了要组建汽车改装公司,专门用来将传统汽车改装成电动汽车,与智能电网实现接轨,既能实现低碳发展,又能减轻消费者的经济负担。这样的改装技术当然需要一套完整的标准体系作支撑。

2)智能电网的建设缺乏外资参与。

V2G的发展与智能电网建设息息相关。智能电网的建设是一项长期投资的巨大工程,一方面,智能电网的建设涉及到巨额的资金投入,另一方面,它又涉及到诸多先进技术的研发,所以引进外资参与是必然的要求。但是,根据中国的法律规定,电网实际上属于一种不对外资开放的较为的敏感行业,外资如何有效地参与就成了中国智能电网发展的一个瓶颈。因此,政府应该制定相应的政策,既合法又合理地突破这个关键瓶颈,这将给中国智能电网的发展带来新的机遇。

摘要：V2G(Vehicle-to-Grid)是“汽车到电网”技术的英文缩写,它是电动汽车与智能电网的交互形式,也是实现双方对接的智能技术,对新能源和新能源汽车两大战略性新兴产业的发展有着重要的战略意义和带动作用。就V2G在解决能源安全问题、应对气候变化、推动能源结构低碳化发展、提高电网效率等方面的重要意义展开了详细阐释,认为V2G是传统汽车工业和电网低碳化转型的新方向;最后从基础设施建设、技术研发、政策支撑等方面着手分析了中国发展V2G存在的主要障碍因素。

关键词：V2G,电动汽车,智能电网,低碳

参考文献

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电动汽车与智能电网论文 篇8

据国家新能源汽车产业发展规划相关文献资料表明,20102015年是我国电动汽车实现产业化、系统化、和规模化推广使用的关键五年。从我国电动汽车发展和应用现状来看,很多专家推测2016年将是我国电动汽车产业化集约化生产发展的拐点,电动汽车研究发展和实际应用将进入高速成长期。据一些不完全调查统计资料预测,到2020年就东部沿海上海市其电动汽车的市场规模预计将可以达到35万辆(按市场渗透率为15%进行估算)。大量电动汽车的充电将会给电网带来新一轮的电力负荷快速增长,假设以每辆电动汽车配置12k W·h的蓄电池进行估算,则上海市所有电动车一天所需充电容量将会达到337万k W·h(此处同时利用系数取0.8进行计算),这就势必会增大电网用电负荷峰谷差,给电力系统发电、输电、以及配电环节提出了更大的压力。智能电网建设发展的核心在于采取新的技术手段,充分挖掘电网中的能源潜力,有效提高电网能源的综合利用效率和运营经济效益,同时达到节约能源资源,保护环境的目的。在大量电动汽车充电负荷的加入后,智能电网要根据充电负荷实际需要,构筑适应多种能源供需单元的发电、配电、以及用电自适应调节控制系统,以期更加适应多元化电能供需的市场化电能高效利用交易需要,在确保电动汽车充电等多样化电力负荷接入与电网运营安全互动的基础上,更加适应各类电力客户自主选择、智能自动化操作需要。电动汽车入网(V2G)技术就是电动汽车的能量按照并网智能控制策略,在受控状态下实现与电网间的安全稳定双向互动和能量交换,是“智能电网技术”中能源优化利用的重要组成部分。在V2G电动汽车入网技术中,电动汽车蓄电池的充放电被统一智能调配,即按照充电汽车既定的充放电控制策略,在满足电动汽车用户安全稳定行驶需求的前提下,最小化电动汽车接入电网中带来的谐波等污染,实现电动汽车充电与电网的安全互动。智能快捷的充电方式成为电动汽车充电技术发展的趋势,智能充电技术的开发应用具有远大的前景。

1 电动汽车充电功率特性

1.1 电动汽车充电电池特性比较

从大量文献资料和实际应用调查统计资料可知,目前可以投入使用的电动汽车用电池的最低技术指标为:比能量应大于100(w·h)/kg;比功率应大于150w/kg;循环充放电寿命应大于600次;续驶里程应大于200km;市场价格应低于150美元/kw.h;以及可靠性和安全性应符合相关技术标准等。目前,电动汽车上常用的蓄能电池主要包括:铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、以及铿电池等。中国蓄能电池成组技术的不足,导致电池充放电循环寿命缩短,这也是制约我国电动汽车研究发展和使用的瓶颈之一。如对于单体循环寿命在8001000次的锂离子电池而言,利用成组技术应用到电动公交车上后,其循环使用寿命就只有400600次左右,有的甚至更低。我国部分商业化电动汽车其电池组性能比较如表1所示。

电动汽车上常用的铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池,其比能量、比功率、以及安全可靠性等基本性能比较如图1所示。

从图1可知,目前电动汽车上使用的几种电池各自有各自的优缺点,没有一种能够真正占据各个性能方面的优势地位。这也就是目前市场上电动汽车应用领域存在多种蓄电电池共存的主要因素。但从实际应用角度出发,锂离子电池除了在在价格和安全性方面较其它电池处于微弱劣势外,其他方面均具有非常良好的性能和绝对领先地位,因此,锂离子电池在电动汽车应用领域有进一步研发和大规模应用的前景。

1.2 V2G电动汽车与电网能量交互技术

V2G技术中,电能是一个双向、实时、动态控制、在车辆和并联电网间相互流动的能源资源。电动汽车上得自动充放电装置内部既有与电网动态交互的控制回路,同时也具有与车辆能量管理动态交互的控制回路。电能在电网与电动汽车间的交互过程中所产生的信息主要包括能量转换信息、车辆电能需求信息、电网运行工况状态、车辆基本信息、计量计费信息等。也就是说电动汽车接入到电网的过程,实际上是一个集电力电子、电力通信、电力调度、电能计量、电能质量在线监测、以及电力需求侧管理等众多技术为一体的高端综合应用系统。V2G技术中智能充电装置逻辑组成结构图如图2所示。

图2中,SM电能仪表主要由智能电能计量装置组成,具有双向实时计量、本地信息动态存储等功能。SM智能电能仪表包含RS485通信方式与EV-PCS双向智能充放电控制灌注,通过EV-PCS装置向UT用户终端传送电量实时信息;EV-PCS双向智能充放电控制管理装置,主要由低压控制器和本地智能管理主机共同组成,用于实现电动汽车车辆和并联电网间的能量的双向交互控制管理,V2G电动汽车与电网能量交互的关键装置;UT用户管理终端,也称为可视化人机交互终端,是电动汽车电能用户与电网进行信息交流主控界面,电动汽车用户可以通过可视化触摸界面了解用电量、实时电价、以及需要缴纳电费等信息数据;BMS电池管理系统是电动汽车电池数据信息采集、传输、分析运算、以及电池运行工况状态实时监控的核心设备,可以通过CAN总线与EV-PCS双向智能充放电控制管理设备进行实时通信,通过EV-PCS向EMS后台管理系统传输电动汽车车辆、电池状态等信息;EMS后台管理系统是整个V2G控制系统的控制中枢,对上与电网调度系统进行实时通讯,获取电网实时电力负荷信息,并执行电网调度系统通过内部智能分析获得电网调度指令,对下则与电动汽车EV-PCS装置进行实时通信,即可以获取车辆、电池运行工况状态信息,同时还可以并行下发分配电网调度控制指令。

2 电动汽车充电模型结构

目前,应用到电动汽车上的充电机一般是高频充电机,电动汽车的动力蓄电池充电方法与充电控制策略普遍采用典型且应用较为成熟的两阶段充电方法,即:横流限压/恒压限流,CC/CV充电控制技术。以高频充电机和CC/CV充电控制策略为主的电动汽车充电模型结构如图3所示。

从图3可知,电动汽车一般充电结构模型主要由三相桥式不控整流电路对三相电网的三相交流电源进行整流,然后经滤波电路滤波后经过高DC-DC进行功率变换后,转换成直流对直流变换,然后通过输出滤波给电动汽车蓄电池充电。

由于受蓄电池储能技术等因素的制约,电动汽车的容量均比较小,在现有的蓄电池容量水平调节下,单个或少量电动汽车分布式电源不会对智能大电网系统的稳定运行产生影响。但是,随着电动汽车研究发展的不断进行,这种分布式小容量充放电电池必将成为大电网中的重要电力负荷,这就会影响到电网系统的稳定运行特性。电动汽车在进行充电过程中,由于其具有很强的空间位置和时间波动性,很容易造成电网负荷出现有功和无功功率的不平衡,造成电网电压发生波动、谐波等问题。因此,在电动汽车接入电网后,要充分考虑电动汽车充电过程对电网的影响,并采取有针对性的控制策略,最小化电动汽车充电对电网的污染,提高电动汽车充电安全与电网稳定运行性能水平。

3 电动汽车充电产生谐波对电网的影响

3.1 谐波产生原因

目前电动汽车上常用的充电设备主要包括“不控整流+斩波器”和“不控整流+DC/DC变换器”两种主要形式。其中“不控整流+斩波器”属于早期的充电产品,这种充电设备在充电过程中会向电网注入非常大的谐波电流。据一些研究资料表明,“不控整流+DC/DC变换器”充电模式其电流总畸变率可以高达86.2%,其所产生巨大谐波电流对电网污染特别大,不适合大规模集中接入到公用电网中进行充电。“不控整流+DC/DC变换器”充电形式其充电电路逻辑组成框图如上图3所示。该种充电电力路结构,其直流侧电压纹波较小、充电过程动态性能较好、高频隔离、以及充电电路结构简单体积小等优点,但是该种充电电路依然存在电网侧电流谐波较大(大约在30%左右)和功率变化效率较低等问题。该种充电电路在运行过程中其电压与电流波形如图4所示。

从图4可知,“不控整流+DC/DC变换器”充电机较“不控整流+斩波器”老式充电机在充电性能、谐波抑制等方面均有了明显的改善。但电动汽车上常用的“不控整流+DC/DC变换器”充电机其在运行过程中,谐波电流总畸变率依然高达26.5%,奇次谐波其谐波电流相当大,尤其是5、7、11、13次等高次谐波电流分量远远大于GB/Z17625.6-2003电磁兼容限值规定中的电网接入谐波电流限制技术条件要求。

3.2 电网谐波污染影响

电动汽车在充电过程中向电网注入谐波分量,会使测控装置中的电流表、电压表、功率表等计量仪器仪表产生较大的误差。过量谐波电流会造出电网系统中并联的大容量电容器发生损坏。较大的谐波电流会增加电网系统的能耗,同时还会产生较大的热量降低电网系统运行可靠性。谐波还会使电动汽车充电控制保护系统发生误动、拒动等不利工况,有的甚至会发生跳闸等事故。

3.3 降低电动汽车充电对电网影响的应对策略

3.3.1 选用PWM新式整流充电设备

新式充电设备由IGBT组成的三相电压型PWM整流器和高频隔离DC/DC变换器共同组成,其典型逻辑组成结构框图如图5所示。

在图5中,设定PWM整流充电机的交流侧电感值L取0.005 H,电阻R取0.5Ω,交流侧电容C取2215μF,相应直流侧基准电压取700V。经仿真实验后,PWM整流电路交流侧电压和电流、直流侧电压波形分别如图6和图7所示:

从图6和图7可知,PWM整流电路的交流侧电压与电流间相角几乎为零,且电压电流和波形畸变小。PWM整流充电机的变压器高压侧与电网连接处的各次谐波含量分别为:5次谐波分量的最大含有率为3.5%,7次谐波分量的最大含有率为1.8%,11次谐波分量的最大含有率为1.41%,13次谐波分量的最大含有率为1.23%。也就是说采用PWM新式整流充电设备,其可以达到减少电动汽车在充电过程中产生的谐波分量值,有效提高电网运行电压稳定性和供电电能综合质量水平。

3.3.2 在电网系统中使用滤波器

有源(或无源)交流滤波器在电网系统中的使用,可以通过电力电容器、电抗器、以及电阻器等相互组合形成具有滤波功能的装置,与电动汽车充电站负荷相互并联工作,不仅可以起到滤波作用,同时还可以兼顾无功补偿和动态调压的作用,有效提高电网运行安全稳定性。

3.3.3 优化充电机的投入间隔控制策略

集中协调法的模糊优化控制方式,由模糊控制理论、神经网络等优化控制算法相结合,它根据所收集到的电能供需侧的实时信息,动态判断出电动汽车充电电流分配的优先权,进而确定电动汽车充电站的充电器优化调配数量和每辆电动汽车的充电电流,通过反复的动态调节,防止充电站中充电电流需求出现较大波动等不利工况,确保电网负荷保持基本动态平衡特性。

4 结束语

电动汽车接入电网是一个复杂的调节控制过程,除了要根据电池的充电特性合理考虑电动汽车电池充电和接入电网的控制系统外,还应考虑电动汽车在充电过程所产生的谐波分量对电网的影响。对于集中式、采用充电机进行充电的大量电动汽车接入到电网进行充电时产生的谐波污染,除了要结合工程实际情况考虑加装谐波治理装置以外,还应从选用新型PWM整流充电机、优化充电机的投入间隔控制策略等方面有效抑制电动汽车充电过程中的谐波分量,实现电动汽车充电与电网稳定运行的安全互动。

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[5]何毅然,何镇宇.蓄电池全新的充电模式[s].电源技术应用,2005,18(1):38-40.

半导体与智能电网 篇9

这些例子随处可见。如今的最新手机拥有的功能比20世纪60年代充斥房间的IBM大型主机更加强大。医疗专业人员可通过掌上诊断工具来进行诊断—这曾只是科幻小说中构想出来的情节。在2010年, 印度推出了一款只售35美元的平板电脑, 它于今年5月开始销售。

这些令人惊喜的成果都受惠于半导体行业的迅猛发展:采用新的工艺技术保持创新, 提供封装更小、速度更快、成本更低的集成电路 (IC) 。这种“少即是多”的制造形态为美国和全球经济带来了显著的利益, 而且会继续发展下去。近些年来, 受到速度更快、价格更低的芯片推动, 信息技术已经大幅降低美国的通货膨胀率, 使生产增长率实现了翻番。

下一步会发生什么?我认为应该成功利用这个行业的积极趋势, 用于推动高效发电、输配电和用电。例如“智能电网”。它的重要目标在于, 在电网电能有余量时可以运行某些电器或为车辆充电, 在电网需求高峰时要有相应的节能措施以达到电网平衡和节能的目的。将智能功率转换芯片和相应的通信功能集成到家用电器之内, 将会使该重要的功能有望实现。

功率集成电路 (Power IC) 也有助于限制浪费。目前, 由于电网老化, 约有2/3的电力都会丢失。如果希望用“自修复式系统”替代这些老化的电网, 可以利用结合了传感、通信、存储和处理的设备加以实现。

智能电网的研究与发展 篇10

智能电网是一系列相关技术的集合, 而非单指某项技术。其中, 一些现代化电网的优点, 比如降低峰负荷时段用户用电量的“需求侧管理”;将分散的电源 (太阳能板阵列、小型风力发电机、微型水电、甚至建筑物中附带的热能发电机) 接入电网;整合电网的能量储存用以平衡发电和用电的需求;消除或阻止大范围连锁电网故障的发生。智能电网所带来的效率与可靠性的提高将为用户节约成本, 并有助于二氧化碳的减排。

智能电网的概念在于对配电和长距离输电网络进行“数字化升级”, 从而达到优化当前运行状况、为替代性能源打开市场的目的。智能电网所带来的效率与可靠性的提高将为用户节约成本, 并有助于二氧化碳的减排。在中国, 建设坚强智能电网的目标已经确定。根据国家电网公司在2009特高压输电技术国际会议上公布的方案, 国家电网公司将在建设由1000k V交流和±800k V、±1000k V直流构成的特高压骨干网架、实现各级电网协调发展的同时, 围绕主要环节和信息化等方面, 分阶段推进坚强智能电网发展, 到2020年, 使电网的资源配置能力、安全稳定水平, 以及电网与电源和用户之间的互动性得到显著提高。

1 智能电网的功能

1.1 自我修复

未来智能电网的控制系统将使用分布式的、自主强化学习型的控制器来分析自身运行情况, 而这些控制器则会通过不断变化的环境 (比如设备故障) 来学习怎样成功控制电网的运行。

1.2 用户参与

智能电网将用户设备和行为融合进电网的设计、运行和通信, 保证了用户对家庭和商业领域中的“智能电器”和“智能设备”以及“智能建筑物”中的互联能源管理系统等有更好的控制, 使用户更好地管理能源消费并节约能源开支。

通过居民太阳能板、小型风电和电动汽车等分布式电源的应用, 智能电网将在能源产业中旋起一股革命浪潮。同样, 那些拥有可再生能源或后备电源系统的大型商业用户可以在峰负荷时提供电能。

1.3 抵御袭击

智能电网能更好地识别并反应于人为或自然的干扰。实时信息将有助于隔离受影响区域并重新分配受损设备周围的潮流。

1.4 高质量电能

停电和电能质量问题平均每年给美国商业造成的损失超过千亿美元。而智能电网技术所带来的更清洁、更稳定的电能将减少停机时间并防止高额损耗。

1.5 容纳多样化的发电形式

智能电网不仅支持传统型电力, 同时也能够无缝连接燃料电池、可再生能源以及其他分布式的地方和区域性发电技术。对小规模、地方化或就地发电形式的融合, 使得居民用户、商业用户和工业用户自主发电并将多余电量以最小的技术或制度障碍卖给电网成为可能。

1.6 繁荣电力市场

智能的配电网络将允许小型发电者通过多种方式进行发电, 如屋顶太阳能板、小型风能发电机和小型水电发电机。但如果没有传感器和软件提供的额外智能, 电网就无法对间歇性电源造成的不平衡现象进行及时反应, 那么这些分布式的电源反而会降低电网的电能质量。

1.7 优化资产

经过优化的电能潮流减少了浪费, 并将低成本发电的作用发挥到最大限度。协调当地配电状况与跨区域电能潮流、不同输电线路的拥堵状况, 能够提高现有电网资产的使用率、减少电网堵塞和瓶颈, 最终达到为用户节约成本的目的。

2 智能电网的特征

为实现指定的各项功能, 现有的和计划中的智能电网具备如下特征:

2.1 负荷调节

在负荷猛增的情况下, 智能电网会对所有电视机或某个大型用户发出警告, 要求其暂时或持续降低负荷。使用数学算法可以预测究竟需要多少备用机组才能使故障率达标。

2.2 需求响应支持

需求响应支持技术允许发电机和负荷进行自动的实时互动, 协调需求以平缓负荷曲线上的尖刺, 降低用于增加备用机组的成本, 减少磨损, 延长设备寿命。用户也能在电价最低时使用低优先级别的电器, 从而减少开支。

2.3 分布化发电

分布化发电是智能电网故障耐受程度的另一个要素。用户个体因此能够使用任何适合于自己的形式进行自主发电。常规电网的电流是单向输送的, 但如果其中一个子电网发电量超过自身用电量, 那么反向的潮流将引发安全和可靠性问题。而智能电网就可以解决上述问题。

2.4 向用户发送电价信号

在比利时、荷兰和英国等许多国家, 都在家庭用户中间使用具有双重电价的电表, 鼓励人们在夜间或周末等工业用电需求较低的时段用电。这种做法将在智能电网中得到进一步发展, 电器将对每秒钟不同的电价做出即时反应。而用户的个人偏好, 比方说使用绿色能源, 也将被纳入电网中。

3 相关技术

智能电网的技术已经被运用于制造和通信等方面, 并且正在针对电网运行进行调整。总体上, 智能电网技术可分为5个关键领域。

3.1 一体化通信

多数情况下, 数据是通过modem采集而不是通过直接的网络连接。需要改进的领域包括:变电站自动化、需求响应、配电自动化、SCADA、电能管理系统、无线网状网络及其他技术、电力线通信、光纤。

3.2 传感器和测量

其核心作用是评估拥堵情况和电网稳定性、监测设备健康程度、防止盗电现象和提供控制策略支持。主要的技术包括:高级微处理器电表 (智能电表) 和电表读取设备、广域相量测量系统、动态输电线路评级、电磁特征测量和分析、用电时间和实时电价工具、高级开关和线缆、电磁波背反射技术和数字式保护继电器。

3.2.1 智能电表

用数字式电表代替机械式电表, 实时记录用电情况, 为众多设备提供信息交流途径。根据用户的需要, 设备还能够在电网高峰负荷时段自动关闭。

3.2.2 相量测量单元

在网络中广泛安装的PMU高速传感器可用于监测电能质量。当自动电网装备有大量的PMU, 并利用它们比对交流电网中的读数时, 将引领一场电网管理系统的革命, 未来的电网将对系统状况进行快速、动态的反应。

广域相量测量系统 (WAMS) 是由PMU构建而成的网络, 为区域和全国范围内的电网提供实时监测。如果当时拥有区域相量测量网络, 2003年的美加大停电就能够被限制在一个很小的范围内。

3.3 高级元件

在超导、故障承受、蓄电、电力电子和诊断元件等领域的创新正在为电网的基本作用和特征带来重大的变化。其技术包括:柔性交流输电设备、高电压等级直流输电、第1代和第2代超导导线、高温超导电缆、分布式发电和蓄电设备、复合导体和“智能”电器。

3.4 高级控制

高级控制策略的3个技术类别是:分布式智能探测器 (控制系统) 、分析工具 (算法软件和高速计算机) 和业务应用 (SCADA、变电站自动化、需求响应等) 。比如中国的福建电网就使用了人工智能, 能够快速准确地计算出控制策略并加以执行。

3.5 改进型接口和决策支持

降低了复杂程度的信息系统使操作和管理人员得以有效地运行一个愈加庞大而复杂的电网。其中包括如下技术:将海量数据转化为简单图形的可视化技术、在需要电网操作时提供多种选择的软件系统、运行培训模拟器和“假设”分析。

3.6 应用标准

由IEC TC57标准衍生出来的一系列标准已经被部分用于智能电网, 其中包括IEC61850自动化变电站建筑标准、IEC 61970/61968公共信息模型 (CIM) 标准。

Multi Speak技术拥有一套健全的一体化定义, 几乎支持所有配电设施或垂直一体化设施的配电部分所使用的必要软件接口。

I E E E提出了支持同步相量的C37.118标准。

4 拥有智能电网的首批城市

最早, 也是规模最大的智能电网位于意大利, 由意大利Enel S.p.A.公司安装。该工程完工于2005年, 使用自主设计并制造的电表和系统软件。该项目被广泛认为是智能电网技术在家庭中得到商业运用的首个例子, 其成本为21亿欧元, 而每年节省的开支达5亿欧元。

美国的德克萨斯州奥斯汀市从2003年开始一直致力于智能电网的研究。如今, 该城市共有200000个实时设备投入运行 (智能电表、智能温度计以及服务区内的各种传感器) , 并有望于2009年达到500000个实时设备的规模。另外, 科罗拉多州波尔得市于2008年8月完成了其智能电网的第一期工程。

加拿大安大略省的Hydro One使用的是Trilliant公司的标准兼容设备。到2010年底, 该系统将在安大略省拥有130万用户。

5 一些政府和机构的政策

(1) 加拿大。通过2006年的节能义务法案, 加拿大安大略省政府已经确立了到2010年为安大略省所有商业和家庭用户安装智能电表的目标。

(2) 中国。2005年以后中国的WAMS发展目标:建立全国WAMS互联系统。实现国调—东北—华北—西北—华中—华东WAMS数据共享, 实现南网网调—广东—广西—贵州—云南WAMS数据共享;落实基于WAMS的数据修正仿真计算模型;落实WAMS测量结果提供给调度员;建立PMU的质量检测体系;在有条件的地区电网实现基于WAMS的广域动态稳定控制。

(3) 欧盟。发展智能电网是欧洲技术平台 (ETP) 计划的一部分, 被称为“智能电网技术平台”。着眼于未来电网的欧洲智能电网技术平台始于2005年, 其目标是形成并提出2020年及以后欧洲电网的发展规划。

(4) 美国。2007年通过的《能源独立和安全法案》将支持智能电网纳入了联邦政策的条款之中。智能电网还从2009年通过的《美国复苏与再投资法案》中得到了更多支持。联邦能源监管委员会 (FERC) 于2009年3月19日发布了一项关于智能电网标准管理的政策声明和行动计划提案, 希望智能电网能够更好地容纳可再生能源、需求响应系统、蓄电系统和电动汽车。

2009年5月18日美国华裔商务部长骆家辉与华裔能源部长朱棣文联合宣布了美国智能电网 (Smart Grid) 建设的第1批标准, 标志着美国智能电网建设正式迈步。

6 结语

推动当今电网现代化进程的主要动力是, 提高电网可靠性、效率和安全性;使分布化发电方式成为可能, 向用户提供管理电能消费的互动式工具;为用户提供选择供电商的弹性电能消费模式 (包括分散的太阳能、风能和生物能发电) ;创造更多与可再生能源生产、电动汽车、太阳能板、风能发电、节能建筑等相关的新型绿领就业机会, 推动GDP增长。在欧美国家, 存在许多阻碍智能电网技术广泛运用的因素, 如:制度上对提高公共事业的效率没有激励措施;用户对隐私权的顾虑;社会对“公平”用电的关心程度;公共事业力量有限, 无法快速转变运营环境并对智能电网技术加以利用。

摘要：智能电网的智能在于它能够使用数字技术以节约能源、降低成本和增加可靠性, 为用户提供优质的电能。世界上许多国家为了摆脱能源依赖或应对全球变暖, 都对这种现代化的电网进行大力提倡。智能电网涵盖了现代化的输电网络和配电网络。

参考文献

[1]Smart Grid[DB/OL]Wikipedia, 2009.4:1-7.

电动汽车与智能电网论文 篇11

关键词：智能电网；安全性；稳定性；分布式电源装置；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）12-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.012

智能电网随世界各国经济发展程度的差异而具有不同的特色。经济发展相对成熟的国家其智能电网发展也趋于成熟，其智能电网建设需求也趋于饱和。我国是典型的发展中国家，处于经济建设的高峰期，对智能电网的应用也处于高峰期，而我国资源利用的不平衡和电网结构存在的缺陷严重阻碍了经济发展速度，因此，我国对智能电网高效率、高质量性能要求极高。基于此，各界有必要对智能电网进行全面深入的探究，以促进智能电网的完善发展，从而加快我国基础建设和经济

发展。

1 智能电网概述

1.1 智能电网的优点及作用

智能电网作为当前电力发展的主力，具有高度自动化（自动监控和自动修复）、数字化（精确采集数据信息和定量描述电网结构及状态）、信息化（共享电网实时信息）和互动化（电网-电源-用户协调互动）的优越特征。智能电网的作用是保障电力系统稳定、安全、可靠、经济、高质量的运行，从而提高能源利用率，降低电能用户费用。

1.2 智能电网发展概述

目前，世界各国对智能电网尚无统一而清晰的定义，而我国智能电网尚处于起步探究阶段。但各国对智能电网的发展方向一致设定为系统自愈性、对外置电源接入的兼容性、运行安全稳定性和高效、集成等方面。世界各国因电力需求（经济、建设、军事等）的差异性围绕着以上发展方向建设具有本国特色的智能电网，因此，各国智能电网的发展路径和重点也就大相径庭了。长期以来，各国经济建设都表现出对电力的严重依赖与需求，然而电力的生产应用和快速扩张发展却给环境带来了不可逆的负面影响。

中国是世界人口第一大国，电力能源的消耗极大，二氧化碳等温室气体的排放量长期居于世界前例。据统计，温室气体排放超标的20大城市，中国城市就占四分之三。除温室气体排放量过大外，火电厂发电过程产生的废气可产生酸雨，给群众身体健康和农业生产造成不可估量的损失。

基于此，对电力系统进行资源节约和污染控制迫在眉睫。这就要求电力系统向高效率、能源高利用率改进，加之我国经济发展要求电力系统加快生产和传输能力以促进社会各行业迅速发展，我国智能电网结合多种高新科技技术（将网络信息科技、通讯定位技术、电子计算机技术）应运而生，从而实现了能源利用率的提高，减少了电力生产污染，保障了电力系统的安全性和稳定性，优化了电网运营效率，降低了电力系统维护成本和电能用户用电费用。

2 电网系统安全稳定分析及控制

智能电网是高安全性和稳定性的电力系统，其自身安全稳定控制装置配备齐全，系统对外界破坏的抵御能力很强，能有效防止电网系统故障而出现大面积停电。但由于国家电力网络的大面积扩张和网络结构的安排适当等原因，智能电网在发展过程中难免出现一些电网系统安全稳定分析和控制的问题，其主要表现在以下

方面：

2.1 特大电网安全稳定运行的控制

中国智能电网发展的主要目标是建设特大电网，实现无死角供电。我国地域辽阔，人口分布不均，发电资源也分布广泛而分散，要建设起可持续发电的特大电网必须发挥超高压电网中特高压输电作用才能实现。

国家计划在21世纪20年代通过特高压输电网实现我国华东、华中、华北、内蒙古、陕西北部、山東南部、宁夏、关中等地区的特大同步电网输电。届时，电网系统覆盖面宽广，其结构也将空前复杂，对安全性和稳定性的控制成本也将耗费更多。智能电网将在复杂广袤的网络结构下面临严峻挑战。因此，在制定电网系统安全性和稳定性控制方案时应从两方面考虑：

首先，从时间调节方面来看，电网结构会随时间变化而改变需求或增加新需求，这就要考虑是否根据电网这一时间变化而对安全性和稳定性的控制方案进行局部的修改。

其次，从空间调节方面来看，电网的控制装置位置设定应合理考虑空间间隔，保证其性能优化最佳距离和协调性。通过时间和空间的配置优化可保证智能电网的安全性和稳定性相对较高，从而进一步推进特大电网在信息化、智能化的基础上对其他防线进行合理的协调优化，最终实现电网系统的全面优化。

2.2 智能调度平台对电网安全稳定运行分析软件的要求

智能电网中最突出、最复杂的部分是智能调度平台。智能调度平台负责对电气量信息、电力发电厂信息、电力用户信息、控制装置的固定值等各方面内容进行收集。而工作人员要从控制调度平台复杂多变的内容中精准找出风险信息难度相当大，尤其是依靠目前单一的工作模式很难准确完成风险搜寻。因此，应针对智能调度平台应用一套准确度高、安全性高的风险分析软件，以便于快速、准确地筛选过滤智能调度平台收集的信息，并及时分析过滤出的风险信息即时进行优化处理，将智能调度平台进一步智能化、完善化。

2.3 分布式电源装置的接入

智能电网方便了各种独立发电、储电系统接入电力系统，并可实现不同电压等级的电源装置的即时接入，这种操作简便、适用的电源装置接入功能必将造成分布式电源装置的过量接入，从而产生新的稳定安全问题。分布式电源装置发电具有安全性高和高度节能环保的优点，在电源发生故障时可快速接入电力系统，减少停电可能造成的经济损失和安全困扰，电力用户安全性得到进一步保障。分布式电源装置发电还具有成本低、收效快的优点。使用独立的电源发电设备，在实现快速供电的同时还节约用电成本。

因此，发电主体和用电客体双方应积极主动的推动分布式电源装置的发展，促进分布式电源和电力系统的合理结合，实现电力系统的全方位优化。外置电源接入电力系统可改善人们生活生产对原有供电方的完全依赖状况，很大程度减少单一电源带来的不便。然而在外置电源接入电力系统的发展过程中，应注意把握好分布式外置电源的控制度，界定外接电源发电系统的范围，加强对外接电源发电系统的安全、稳定性管理，降低分布式电源发电接入对智能电网安全性和稳定性分析控制的不利影响。

3 结语

智能电网是世界电力发展的最新趋势，也将是电力行业致力研究发展的重要领域，较之传统电网其性能优越特点鲜明，其安全性和稳定性的控制内容将更趋于繁杂、多样，控制力度和控制成本也将急剧增加。智能电网应经济发展和基础建设需求其安全性和稳定性要求日渐增强，要最大限度地保障智能电网安全稳定运行就必须对智能电网方方面面的影响因素进行深入细致的探究，及时制定处理和改进方案，并合理运用改善措施。总之，智能电网必须随时代进步不断改善，最大限度发挥安全稳定性能，才能保障国家和社会的稳步发展

前进。

参考文献

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[2] 李鹏，刘成斌，姜涛，孔祥玉.智能电网下的电网安全性与稳定性[J].电网与清洁能源，2013，（2）.

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[4] 郭琦.智能电网建设中存在的问题及对策探讨[J].中国新技术新产品，2015，（3）.

[5] 王安平.智能电网下的电网安全性与稳定性探讨[J].电子技术与软件工程，2015，（8）.

智能电网技术应用与发展 篇12

智能电网就是基于物理电网之上,结合先进的计算机技术、通讯技术、信息技术、控制技术和传感测量技术高度集成而成的新型电网。它具有抵御攻击、自愈、激励和包括用户、为用户提供足够的电能质量、允许各式各样发电形式的接入来启动电力市场及能高效优化和运行资产等特性。

2 智能电网的技术发展

2.1智能化通信技术

拥有双向、实时、高速、集成的通信系统是实现电网智能化的基本条件,也正是基于此条件才能使智能电网的特性得到正常发挥。在通信技术的基础上智能电网不但可以利用高速双向的信息传输来完成电网与用户之间的实时互动,而且还可以利用测量技术这一特性对电网本身的各项参数进行持续的、及时的监测与校正,又可以通过信息技术功能及时完整的收集电网信息,实现电网各系统的自愈,从而真正实现电网供电的安全可靠和性能忧化。

2.2 智能化量测技术

智能化量测技术是组成智能电网的基本构件之一,它可以评估电网的安全性及可靠性,这主要是通过智能电网的双向高速的信息通信系统来监测电网的各项参数,然后将检测到的参数转换成数据信息传送给智能电网的各系统以供使用,再收集一份完整的电网信息,从而实现了对电网的评估,也提高了能源的使用率。另外,用户也可在费率政策的实施下通过储存高峰电力价格的信号及电费费率,利用电网中微处理器的智能表计功能来实现电力使用的自动控制。

在电力公司为了满足电力系统工作人员对数据的需求,参数测量技术主要包括数据如下:关键元件的温度、线路和变压器的负荷、电能质量、功率因数、相位关系、故障定位、停电确认、表计的损坏、设备健康状况和能力、电能消费和预测等。

2.3 智能化控制技术

所谓的智能化控制技术先需在预设的专家系统的基础上才能有效运行,而智能电网的自行预测电网状态并诊断分析都必须控制在专家系统的预设范围内,再实施适当的方法来预防电能的质量扰动和供电的中断。它能将电网的有功功率和无功功率进行清晰合理的分配管理。先进的自愈性电网控制技术不但能发出动作信号给控制装置动作,而且还可以将最佳的解决办法和处理方案自动传递给系统的运行人员知道,从而大幅度提升了电网的可靠性。

2.4 智能化调度技术

智能化调度技术是智能电网中的一个关键组成部分,它的主要功能是帮助系统整体提升其管理能力、防御能力、调控能力、市场调配能力、资源优化配置的能力及调度系统驾驭大电网,从而使系统能更加的科学决策、灵敏高效及公正友好。

2.5 智能化决策支持技术

现今时代随着电网系统的发展,对电力调度人员的要求也越来越高,严格限制了其决策时间。智能化决策支持技术可以利用可视化的界面根据动画技术、动态着色技术及虚拟现实技术和一些其他的数据显示技术来进行电力系统数据的转化,将复杂的数据转化为易懂的信息提供给系统运行人员了解,帮助其认识、分析和处理突发事故,从而缩减了决策时间,提升了决策能力,促进了智能分析型电力调度的发展。

2.6 智能化设备技术

智能电网采用了最新的电力设备来将电力系统的性能提升到最大限度,这主要是最大程度利用了如新型电力电子及分布式能源接入等这样先进的设备和技术来提高电力的生产效率,增大功率密度电网的输送容量,增强输配电系统的性能及增加供电系统的可靠性,另外还找出了电网与负荷特性之间的最佳平衡点将电能质量也提升到最好,从而更有效的提高了新能源的利用率,更加保证了智能电网的安全运行。

2.6.1 电力电子技术

电力电子技术就是利用电力电子器件来控制变化电能的现代科学技术。现在,许多半导体功率元器件都在朝大容量和高压化的方向发展,如在电力电子行业中具有高压变频功能的电气传动技术的SVC,在开关行业中具有同步开断技术的智能开关,以及具有柔性交流输电技术和新型超高压输电技术的高压直流电和具有用户电力技术的动态电压恢复器及静止无功发生器。

2.6.2 分布式能源接入技术

智能电网的中心技术就是具有能智能判断多种能源统一入网、能分布式管理及能自动适应调节性能的智能化网络系统,它不仅能够及时的监测及收集用户用电信息和电网信息,而且还能够使用最经济安全的输配电方式来向终端用户输送电能,达到对电能的优化配置,提高能源的利用率及增强电网运营的可靠性。分布式电源(DER)分为很多种,例如小水电,光伏电源、风力发电、燃料电池及储能装置等,它们一般都是配置在中低压配电网中,主要是利用电压控制和仪表及使用新的保护方案来实现配电系统的双向潮流,从而使传统配电系统的单向潮流得到完全的变换。分布式电源被高级自动化系统完全的集成在电网中配合运行不但减少了输电网的投资需要,而且还提升了全系统的效率和可靠性,同时也有效的支持了电网的紧急功率和峰荷电力给经济效益带来了很大的提升。

3 智能电网在我国的发展状况(我国智能电网发展现状)

北京曾在2009年5月份召开过一次关于特高压输电技术的国际会议。会议上,国家电网公司正式提出了“坚强智能电网”的发展战略。2009年8月份,国家电网公司又正式的开启了关于坚强智能电网的一系列工作:研究与制定标准体系、编制智能化规划、建设试点工程研究检测中心和研究一些重大专项。

所谓的坚强智能电网就是在特高压作为网架的主干、其他电网协调发展的坚强网架的基础上,用通信信息平台来作为支撑,同时拥有自动化、信息化和互动化的特性,能够进行发电、变电、配电、输电、用电和调度的各项动作,并且覆盖全部的电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

目前南方电网也在进行智能电网的技术研究工作,涵盖发输配用等领域,一体化电网运行智能系统的研究试点工作正是其中之一,解决南方电网原有二次系统重复建设,功能单一分散、信息孤岛、智能化应用缺乏等问题。

中山供电局顺应现代电网的发展趋势,积极开展智能电网的研究工作,选取三乡区域电网为试点,实践智能电网的关键技术,包括一体化电网运行智能系统,一二次设备在线监测,物联网等方面。

项目建设分为三个阶段,其中第一阶段主站方面建设区域OS2主站系统基础支撑平台,为主子站间、主站内部不同分区,与不同系统之间的数据交互和服务提供高速实时总线和通用服务总线,初步搭建智能数据中心,智能监视中心、智能控制中心,智能管理中心,综合采集四遥数据、保信数据、一次设备在线状态监测数据,进行全景数据建模、检验和管理,集成中山地调EMS和保信系统的数据,实现电网的运行监控、设备的状态评估和寿命预测,变电站方面,对220kv三乡站、110kv申堂站、平铺站和神湾站加装一次在线状态监测设备,进行二次设备智能化改造,实现综合数据采集与处理和统一上送,试点源端维护,在三乡站安装光伏发电和风光互补路灯;第二阶段主站方面在第一期建设的基础上,继续完善基础支撑平台和四个智能中心,对全景数据建模进行扩展,集成变电站视频与环境监测系统和配网系统的数据,形成完整的一体化全景模型,建设电力系统运行驾驶舱,为电网运行提供态势感知、决策支持及智能操控能力,变电站方面,对110kv神湾站、定溪站、谷都站、桥兴站加装一次在线状态监测设备,进行二次设备智能化改造,实现综合数据采集与处理和统一上送,增加源端维护高级应用功能,在所有站安装光伏发电和风光互补路灯;第三阶段在中山推广智能电网建设。

4 结束语

综合上文可以知道,智能电网在世界电力发展越来越重要,同时在中国也得到越来越多的应用。不过,智能电网的建设需要花费很长的一段时间且建设程度复杂,不但有许多的技术难题需要去解决,而且还需要分析研究与它相关的一些软科学类问题,比如社会经济、市场机制、发展战略、宏观政策及经营管理等。我国的智能电网建设首先应深入分析研究能源发展与智能电网的结合,然后根据外国取得的成果,结合我国电网现有的信息和控制管理系统的水平及自身的特点,再全面考虑好相关技术在未来的发展,组建出能满足我国的能源战略要求和社会发展需要的智能化电网。利用智能电网的一些重要技术对自身不断的进行更新完善,使智能电网的自愈、集成、交互、协调、兼容、安全、高效、优质等特性体现得更加明显,从而加快了对电网运行的回应,提高了系统的安全性、可靠性及经济性。

参考文献

[1]孙志.智能电网的运用与发展[J].科技信息,2011(17):I0354.

[2]陈文峰.浅析我国电网系统发展趋势及对策[J].科技资讯,2011(15):143.