智能电网发展机理研究

智能电网发展机理研究（精选12篇）

智能电网发展机理研究 篇1

0 引言

智能电网是覆盖多个环节、包含众多专业的综合性电力工程,在专业深化的基础上,更需要从全局视角的综合性研究。对此国内外已经开展了多方面的研究并形成了一系列电网发展规划、技术发展路线图、关键设备研制以及标准路线图等成果[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。经过近几年的研究和建设实践,特别是智能电网早已从理论和实验室研究阶段进入到了全面展开建设阶段,作为对已经取得的经验和成果的总结,以及未来智能电网全面展开建设的指导,智能电网的宏观理论获得了多方面的展开和深入研究。例如美国电科院(EPRI)进行的综合能源及通信系统体系结构(IECSA)[10]、智能电网体系结构(Intelligrid Archit-ecture)[11]等科研项目致力给出智能电网架构,采用工程化的方法,通过对大量具体用例的提炼和抽象,给出了与平台无关的智能电网模型;文献[12]通过深化智能电网的互动内涵,提出了智能电网“源-网-荷”互动运行控制的研究框架;文献[13]以电力混成控制论为基础,指出了智能电网发展的最高形式——智能广域机器人;文献[14]根据建设重点和技术特征把智能电网发展分为坚强互联、开放互动、柔性可控三个阶段形态。

以上成果有力推动了全球智能电网建设的发展。但是鉴于智能电网本身的复杂性以及不同国家、地区面临的基本情况和建设出发点不同,本文认为有必要在以下两方面深入开展研究:

1)通过一种共同的理论框架,使不同国家、行业、研究机构的研究成果能够更充分地被相互借鉴和应用,避免在不同的国情、(电)网情下各说各的。

2)加深智能电网的多成果之间的耦合程度,在智能电网的各类愿景、规划、技术、标准、设备等各方面的研究成果之间形成一条贯穿的主线,使它们更容易构成一个系统整体。

为此,本文从分析电力系统的基本模式出发,结合经济社会对于智能电网的外部驱动作用,对智能电网的发展机理进行了初步探析。

1 智能电网发展机理

这里的发展机理指的是电力系统各要素内在的工作方式以及在一定环境条件下相互作用得以发展的机制。对于电力系统的发展还是要分内外两方面厘清其发展机理,电力系统的基本模式才是智能电网发展的根本,至于能源、环境、经济等外在因素还是通过电力系统的基本模式发生作用,最终促成智能电网的发展。

1.1 电力系统基本模式

图1是所示的电力系统基本模式,主要由发电、输电、变电、配电、用电、电力市场、参与主体、调度等几个环节构成,形成了一个把一次能源转化为电能并传输到需要的地方再使用的系统。实线表示电能的传输流向。虚线表示各环节之间的联系作用,这种联系作用基于信息、通信、控制等各类技术实现相互之间状态感知、数据传送、控制等作用。至于这种联系作用的形式、过程、方向、时序等,在不同国家、地区以及不同的发展阶段是不同的。其中参与主体,包括政府、企业、电力设备供应商、各种类型客户,是基本模式中必须考虑的一个重要因素。对于电力市场化,虽然目前世界各国发展程度不一,但却是电力工业重要的发展趋势,未来必将产生深远影响[15,16]。

之所以形成现在的基本模式格局,最根本原因在于技术、成本等约束条件。当电力科技发展到一定程度,就一定会推动电力系统运行方式发生根本性变化。 “只要电能无线传输方式在理论和技术上没有突破和实用化,电网的基本模式不会改变”[17]。

在基本模式相同的情况下,通过电力流和联系作用的不同组织形式,电力系统的运转方式是无穷无尽和动态变化的。例如用于发电的一次能源有哪些来源,各占什么比例;输变电按照什么电压等级;调度的具体智能化程度;用电互动性;配电可靠性;用电环节的用能形式、电力市场怎样组织、各类主体怎样参与等等,这些具体的方式都取决于具体的应用需求和条件。

需要说明的是,电力系统的运转模式是动态变化的,只是目前变化还没有大到改变基本模式的地步。例如考虑到目前技术的可能性,在基本模式中有可能要加上储能环节,同时分布式发电的大量发展也可能改变发电接入电网的形式[18,19,20,21],从而形成如图2 的基本模式。未来独立电力系统[22],可以看成是一种小型和简化的模式,如果大量发展,可能造成新的模式。

1.2 智能电网发展外部驱动

电力系统的目的首先是支撑经济社会发展,而社会对电力系统的需求也就是电力系统发展的外部驱动。电力系统在同样的基本模式下,运转方式是无穷多样的,外部需求对电力系统的具体运转方式有重要的推动作用。这种需求在不同的国家、地区、经济发展阶段是不同的,诸如可靠供电、优质供电、节能、环保减排、新能源、成本限制、互动、降低网损、精确控制、开放接口等,甚至经济、政治因素,都可能是外部驱动因素。

本文认为当今(智能)电网发展的核心外部驱动包括四部分:1)向经济社会提供足够的、可靠的、高质量的电能,提供优质服务,支撑经济社会发展;2)降低对化石能源的依赖,提高一次能源中可再生能源的比例;3)减轻电力系统对环境的污染,主要是减排温室气体,包括提高电能在终端能源中的使用比例;4)降低整个电力系统的建设和运营成本,包括节省能源。

1.3 智能电网发展机理

综合以上电力系统基本模式和外部驱动,提出如图3 所示的智能电网发展机理:1)电力系统发展的核心矛盾在于技术、经济、环境、能源等约束条件与电力系统运行方式之间的矛盾。2)各种来自经济社会的外部驱动,作用于电力系统基本模式的运作,最终促进电力系统的发展。可以简述为:外部驱动产生愿景,为了实现愿景就有必要的经济投入和政策倾斜,并产生实现愿景的相应规划,规划具体体现在技术、装备、标准、管理方式等各个方面明确详细的行动步骤。其中技术、设备、标准直接作用于发电、输电、变电、配电、用电各环节,而方式、政策等软性元素,则影响电力系统基本模式中各环节之间的联系作用,最终影响电力系统的管理和运作方式。

以上智能电网发展机理覆盖的研究范围是相当广阔的。可以是电力系统基本模式中个别环节的深化研究,例如在发电环节,综合考虑能源和环境问题,有类似文献[23]的研究;可以是综合多个环节的跨越性研究,例如在广域态势感知技术研究中,需要全面考虑发电、电网、用电以及调度等多个环节进行综合性研究;也可以是综合考虑愿景、经济、规划、政策等外在因素,以及电力系统基本模式的全局性研究,例如目前国内外智能电网建设中的各类城乡综合建设工程问题。

以上智能电网发展机理的研究角度也是多方面的。当前智能电网发展本身就是一个超级多目标多约束的优化问题。结合智能电网发展机理,可以从可靠性、经济性、能源、环境、自动化程度等多个角度同时深入开展研究。

2 从机理角度对智能电网发展的分析

2.1 对智能电网愿景与特征的剖析

从智能电网发展机理的角度分析,智能电网的出现有其偶然性,也有其必然性。没有智能电网,电力系统一样会在外部驱动下发展、进步。但是在时代发展的推动下,特别是在前文所述四部分核心外部驱动的集中作用下,世界范围的电力系统在21世纪初叶发生着革命性的变化,这便是智能电网。

智能电网愿景实际就是理想的或者说希望达到的电力系统运转方式,是不同时空中满足各种具体和特定的外部发展需求的电力系统运转模式。而特征是对这种运转方式的深入刻画。因为时空具体条件的不同,不同国家、地区的智能电网的愿景与特征各不相同,但是它们最终都可以反映在电力系统基本模式的运转方式上。

其产生过程可以基于智能电网发展机理分析,如图4 所示。在电力系统基本模式的基础上,受到经济社会对电力系统发展的外部驱动,产生了电力系统的发展愿景(理想运行状况),为达此愿景,电力系统需要按照特定的模式运转,这一运转方式由“特征1”到“特征n”来具体刻画。

经过近几年的交流和建设实践,不同国家、不同行业的智能电网理念相互影响,有许多愿景和特征其实是相同或者相通的,或者强调的重点有所不同。例如国家电网公司提出智能电网的核心内涵在于:坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开发、友好互动,其实质就是经济社会对于智能电网发展需求的系统化表达。美国提出的智能电网自愈特征,归根到底还是要坚强可靠,兼容各种形式的能源和储能装置可以归纳到清洁环保和友好互动的特征方面。当然在部分问题上不同国家有不同的国情和具体的发展重点,例如是发展高压长距离输电还是发展局部电网就地消纳能源,是充分发展竞争性电力市场放开电价还是计划管理与市场相结合等。

2.2 对智能电网发展规划的再认识

从智能电网发展机理来看,愿景是外部需求驱动在电力系统基本模式上的理想体现,而规划就是愿景的具有可行性的实现步骤。这些步骤从经济投入、人力组织、技术、设备、标准等不同的方面明确了怎样从现有的电网条件实现愿景。

图5 是围绕节能这一智能电网的重要特征,从智能电网发展机理出发所展示的规划制定框架。电力系统节能愿景起源于经济社会对于降低成本的需求(从减少一次能源消耗的角度看也有环境保护的意义),在电力系统基本模式中体现为整个系统的经济高效,为了实现这一愿景,需要制定在发电、输变电、调度、配电、用电等各个环节以及整体的实现步骤规划,而有关经济投入、人力组织、关键技术、设备、标准就是对规划实现的支撑。

2.3 对智能电网的关键技术和装备的评价分析

从智能电网发展机理来看,关键技术和装备是对愿景和规划的支撑,它们作用于电力系统基本模式,使其运转方式发生各种变化。电力系统的实际运转方式以及技术是无穷无尽的,根据不同的具体情况,有些技术成为关键技术,有些得以规模应用,这实际是综合权衡的结果。例如目前已掌握一定的超导技术,但限于经济成本和可靠性等因素却无法大范围应用。

把技术和装备放在图3 所示的基本机理模型中分析,有

其中:x表示某种关键技术或装备;T表示该技术或装备的生命周期;表示在基本模式中发电、输电、变电、配电、用电、调度等各环节的累加;Sxk表示该技术或装备在某个环节k的应用比原来应用方式所节省的投入(包括通过提高可靠性等形式避免的损失);Rxk表示该技术或装备在某个环节的应用比原来应用方式所增加的价值;Pxk表示该技术或装备在某个环节应用失败的风险概率;Lxk表示该技术或装备在某个环节实施失败后可能造成的损失;Cx表示该技术或装备研发和应用所需要的投入;B就是该技术或装备的应用所带来的总体经济效益。

式(1)主要是从经济角度分析,如果从能源角度分析则有

其中:x、T的含义与式1 相同;Nx表示该技术或装备的应用能够多增加的可再生能源利用量;Sxf表示该技术或装备的应用所能减少的化石能源的消耗(例如提高了能源转化效率等);Sxn表示该技术或装备在电网中的应用所能减少的能源传输消耗(例如特高压输电、动态增容、柔性输电等技术的情况);Sxy表示该技术或装备在在用电环节所能减少的能源损耗(例如互动用电技术)或者所能增加利用的可再生能源(例如某种形式的分布式发电);F就是该技术或装备的应用总体所能节省的能源。同理,还可以从环境减排、可靠性、开放性等多个角度进行分析。

评价一项技术或装备的重要程度,就需要综合参考以上各类指标,从而成为一个典型的多目标平衡和优化问题。其中的约束条件就是各类经济投入预算、风险控制、管理体制要求等。对此比较简单直接的方法是通过一定的权重系数,把各类目标综合起来,进行总体综合评价。

3 结语

随着我国智能电网建设进入全面建设阶段,有关智能电网全局理论的研究显得越来越重要,并且目前已经具备一定的条件来深入开展和完善。本文从电力系统基本模式出发,结合经济社会的外部需求驱动,提出了智能电网的发展机理分析方法,并应用这种方法对智能电网愿景、规划、关键技术进行了简要分析。

建议后续从以下方面开展研究:1)深入开展有关智能电网全局理论方面的研究,加强智能电网建设实践中的成果反馈和吸收;2)从智能电网发展机理的角度,对我国和世界智能电网外部需求驱动、愿景、规划、关键技术、设备、标准、经济投入、政策等,进一步进行深入研究。

智能电网发展机理研究 篇2

随着国家能源政策的有效推行和各种发电技术的成熟，各种各样的新能源已经在智能电网中有着更为广泛的应用，能源构成也已发生较大变化，以风能、太阳能、大容量储能装置等能源为代表的分布式电源在智能电网中有了更多的应用。现阶段，坚强智能电网在发电环节的发展目标已经基本实现，能源构成秉承着环保意识和可持续发展的基本理念，在实施节能发电调度，提升常规能源利用效率等方面均取得了优秀进展。例如在环境保护方面，新能源的使用有效降低了发电环节温室气体的排放;在信息传输方面，双向交互技术使得电网对发电侧的控制水平进一步提升，促进了节能降耗;在能源使用方面、大型火力、水力、风力发电机控制技术的成熟也使得厂网协调水平有效提升。

2.2完善的智能变电站结构提升了电网的可靠性

智能变电站是一种基于全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化三大要求，利用先进的智能设备实现在线智能分析、协同互动、智能调节、实时控制等一系列功能的变电站。其作为智能电网中的核心组成，在智能电网的变电系统中发挥着不可忽视的重要作用。现阶段，智能变电站多采用如“三层两网”作为基本网络结构，整个网络结构由站控层、间隔层、过程层三层构成，并由站控层网络和过程层网络实现不同结构层之间的连接。其中，站控层是由数个管理子系统构成，具有最高权限和高度集成权，所涉及到的技术包括实时监视控制技术、电力系统通信技术、电力系统自动化控制技术等。以监视控制技术为例，站控层往往能够对全站数据进行采集以及针对全站运行过程实现监视控制，并通过站控层网络向间隔层实施二次数据传输，达到优秀的监视控制效果。而间隔层多由变电站中的二次设备构成，其功能顾名思义，旨在实现在站控层和站控层网络均失效的情况下将所在间隔的监控机进行继电保护操作，涉及到的技术包括智能继电保护技术、智能变电站高级应用技术、在线式五防技术、网络通信检测分析技术等等，是智能变电站中的核心结构。而过程层则用于实现智能变电站的具体功能，包括采集实时变电设备的运行参数量、监测变电设备实时运行状态和执行站控层下达的控制命令等等，其多是由一次设备及其附属的智能元件构成，传统变电站中常见的各类互感器、断路器和隔离开关等均属于过程层。

3智能电网的发展趋势展望

3.1调度的智能化将实现智能电网的大范围优化配置

在传统电网中，调度一直是作为电网运行控制的神经中枢发挥着重要的核心价值，随着智能电网建设工作的不断完善，调度系统也需要开始更加智能化，从而与智能电网的高要求相匹配。智能电网中的.调度系统需要开发出更为全面而准确的数据采集和分析系统，在电网正常运行时，能够将电网的实时运行情况以图表形式直接呈现给调度员，并在后台利用数据分析技术排查电网中可能存在的安全隐患，如果发现存在威胁，则通过智能安全预警功能通知调度员和检修人员，从而最大限度提升智能电网的安全性和稳定性，当调度员给出具体指令后，所配备的智能化分析系统将会给出了简要的安全与经济性分析，帮助调度人员认识到决策的可行性。对于企业而言，相关的电力企业也需要加大智能调度技术支持系统、备用调度、应急指挥控制中心建设和调度通信数据网等相关领域的建设工作，在现有的各级调度中心配备智能调度决策支持系统，将实时监控与预警、安全隐患分析、调度计划管理等应用功能落实到位，从而实现智能电网的大范围优化配置。

3.2用电设备的信息采集交互能力和智能性将有效提升

现阶段，用电设备的信息采集交互能力和智能性还处于较低水平，难以与智能电网的各项服务形成配套工作。因此，在未来的一段时间里，开展智能用电服务，推广应用智能电表，进而构建起智能化的用户———电网双向互动体系将成为大势所趋。智能电表可以对用户的用电设备实现全面监控，通过定时读取用户的用电功率、用电量、工作电压等计量参数，实现用户和电网之间的信息交互。而电网方面的计量数据管理系统(MDMS)也将被进一步完善，其可以通过智能电表等高级量测装置互联，实现对所收集数据的储存和处理，如若发现异常，则可以借助未来将发展成熟的物联网通信技术把智能电表和用户室内的各类可控电器或装置相连接，实现安全隐患的实时报警。而在智能楼宇、智能家电等新兴领域上，也同样可以预见智能家电人机交互、楼宇电力数据双向传输、用户富余电能的回收等功能将成为可能，整个智能电网将通过与用户的多样化交互形成各式各样的服务功能，从而发展成为互动运转的全新模式，让整个电网的可靠性和综合效率真正得到提升。

3.3人工智能技术将成为智能电网技术的核心发展方向

现阶段，在电路、电磁、电机电器等领域中已经能初步窥见人工智能技术使用的曙光，随着未来数字技术和信息技术等尖端产业不不断成熟，未来的智能电网中的电力设备和配套的应用将会由传统的工厂设计向计算机辅助设计作进一步的转变，而在这样的前提下，加入人工智能技术，不仅可以使得新产品与新系统的创造周期与生产周期有效缩短，更可以使得系统设计的可靠性与智能型达到前所未有的新高度。从另一个角度而言，未来的智能电网中将存在着大量的自动控制装置，包括自动继电器、自动保护装置、自动断路器等，这些局部控制的协同作用看似简单，但不同的装置将会构成整个电力系统复杂的实时控制，考虑到人工智能技术具有清晰的逻辑思维和快速的处理能力，可有效实现智能电网中电力系统的保护实时控制，故人工智能技术将成为未来智能电网技术的重要发展方向。

4结束语

智能电网的研究现状与发展趋势 篇3

【摘要】 电网是国家能源产业链的重要环节，是国家综合运输体系的重要组成部分，随着经济社会的发展，各行各业对电网的依赖性逐渐增强的同时，对供电的可靠性和电能质量也提出了新的要求，而智能电网就是在这一背景下应运而生。本文从智能电网的特点出发，详细分析我国智能电网的研究现状以及发展趋势。

【关键词】 智能电网 研究现状 发展趋势

引言：智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集合而成的新型现代化电网，它具有安全可靠、经济高效、环境友好等优点，是未来电力行业发展的主要趋势。

一、智能电网的研究现状

2005年，我国国家电网公司开始了可再生能源集中并网、电化学储能、建立风电接入电网仿真平台、数字化电网建设、智能电网技术架构等技术的研究与攻关，这正式拉开了我国系统化智能电网建设的序幕。

而经过多年的研究与建设，我国电力系统已经完成了以光纤通信为主、微波与载波等多种通信方式并存的电网通信主干网络；在发电、输电、配电等环节广泛应用先进的信息通信技术、传感与量测技术、电力电子技术，从而使我国的电力生产运行指标已接近国际的先进水平；而在特高压输电，大电网安全稳定控制，电网频率质量控制，稳态、暂态、动态三位一体安全防御和自动电压控制技术等领域均跨入了世界先进行列。

我国在电网建设实践中，先后完成了110kV智能变电站，即通过全面应用智能变电站相关技术，建立了实时、可靠、完整的信息共享平台，既实现了变电站信息采集的数字化，也提升了现有设备的技术水平；配网自动化工程，即电力公司在利用变、配电站保证电力供应的同时，通过光纤和电力线载波的形式构建可靠的数据传输网络，以实现对配电网设备信息的实时采集、分析、处理；特高压交流输电工程，即我国在晋东南-南阳-荆门之间建立了1000kV的特高压交流试验工程，利用试点的方式推广智能电网技术；新能源接入研究，即一些发电站利用新能源接入，建立风电场以及光伏电站发电出力预测系统，以实现对智能电网的综合控制。

二、智能电网的发展趋势

2.1智能电网发展规划

根据我国智能电网建设的总体规划，到2020年我国基本建成以特高压电网为主干网络、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的自主创新、国际领先的现代电网。具体到实践中，该规划主要体现在以下几个方面：一、智能电网能够根据各行各业的电力需求情况进行资源配置，同时实现清洁能源的开发；二、智能电网的安全系数实现质的飞跃，同时能够自动规避常见的电力危险，抵御电力风险；三、智能电网的管理实现规范化和智能化，避免电力消耗，进而使电网的使用效率上升到一个新台阶；四、智能电网与用户之间的互动更加便捷、畅通，以保证电力系统能够满足用户的多样化需求；五、智能电网开展更多的增值服务，以保证电网与用户建立和谐融洽的关系。

2.2智能电力系统的建设

我国智能电力系统的建设主要包括一个智能通信信息平台和六个电力输送环节。依据我国智能电网建设规划目标，通信信息平台在未来的发展中将实现层次化信息体系架构和大容量、高速实时的复合通信网络，而要完成这一建设成果，我国电力系统的研究部门就必须在骨干传输通信网、配电和用电通信网、通信网的时间同步、电力通信网的智能化管理等方面实现技术突破。

对于六个电力输送环节的规划，在发电环节，我国应该在常规电源网协调、风能等清洁能源的建模与控制、大容量储能、可再生能源发电并网等关键技术实现突破的基础上，提高发电质量；在输电环节，我国应该依照智能电网特点，研究柔性交流输电、输电电路运行状态检测、输电技术智能化巡检等技术，以提高输电的容量与距离；在变电环节，利用智能技术实现变电系统从数字化到智能化的转型，以保证智能变电站能够具备监测、自动诊断、自我检测、优化管理、信息共享等功能；在调度环节，我国应该在完成电网实时动态检测与预警技术研发的基础上，建立智能调度支持系统，以保证从整体上实现发电系统对电力资源的控制与调度，进而保证智能电网的优质运行；在配电环节，我国应实现实用性配电自动化系统的全面建设，推广智能配电网示范工程成果，以改善落后地区的配电设备，确保电力供应；在用电环节，我国应建立智能营销组织模式和标准化业务体系，以保证为用户提供全面、优质的电力服务。

三、结论

总之，智能电网是一个系统工程，因此国家在完善智能电网的过程中既要加强组织管理，提高管理水平，积极参与国际智能电网的学术与技术交流，关注国际智能电网发展的最新动态，以保证新材料和新技术的应用；也要认真总结试点经验，将成熟、先进的技术尽快转化为生产力，以提高我国智能电网的整体水平。

参 考 文 献

[1]赵适宜，张屹丹.浅析智能电网技术的现状与发展[J].科技与企业，2015，05：255.

智能电网的研究与发展 篇4

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.

江宁区智能电网产业发展情况介绍 篇5

各位领导、各位来宾：

上午好！

智能电网产业是江宁区“十二五”期间“2+2+2”产业体系中重点发展的战略性新兴产业，具有坚实的产业基础。近年来，江宁区委、区政府瞄准智能电网产业发展趋势，按照“世界一流，国内第一”的发展定位，科学谋划，合力推进，建成了具有核心竞争力的智能电网产业集群。2011年，我区被国家科技部评为国家火炬江宁智能电网产业基地，并入围国家首批41个培育类创新型产业集群名单。今年，已通过国家科技部智能电网产业化基地评审，等待授牌，还先后被省发改委授予江苏省智能电网高新技术特色产业基地，被省经信委认定为江苏省新型工业化产业示范基础（智能电网产业）等称号，现正向工信部申报国家级新型工业化产业示范基地，有力打造出独具江宁特色的智能电网产业品牌形象。

一、发展思路明确，集群效应初步显现

2011年以来，我区提出“十二五”期间实现智能电网产业1000亿产值的宏伟目标，着力打造智能电网技术创新中心、标准质量中心、产业研发制造中心、人才培育中心和应用示范中心等在全国极具影响力的“五大中心”，并明确了产业发展“十条路径”，实现了智能电网产业的快速发展。

1．产业规模日渐显现。近年来，我区智能电网产业规

1模持续以近25%的速度快速增长，目前，已聚集了国网电科院、南瑞继保、国电南自等为龙头的249家智能电网企业，其中纳入规模以上企业统计（即年产值达2000万元以上的企业）有126家。今年1-8月，全区智能电网产业实现产值330亿元，占全区工业经济总量近20%，预计全年产值将突破500亿元，已跃升为我区重要的新兴支柱产业。

2．产业布局初步形成。我区依据自身产业发展现状，整合资源要素，在物理空间上明确了以江宁开发区为核心，以滨江开发区、东山街道配套产业园为两翼的“一核两翼”发展格局。东山街道以孵化平台建设为主，江宁开发区以研发和高端制造为重点，滨江开发区着力打造智能电网一次设备生产基地。目前，东山街道宁东智能电网孵化器一期载体建设已竣工，江宁开发区集聚了国网电科院、南瑞继保、国电南自等知名高端研发制造企业，滨江开发区环宇智能电网产业园等已建成投产，初步形成了从孵化、研发到制造的完整产业格局。

3．产业载体支撑有力。由区政府规划建设的20万平方米宁东智能电网孵化器一期6.2万平方米工程已经竣工。总投资100亿元的国网智电网科研产业基地25万平方米大楼已主体封顶，将建设包括1个研究中心、8个研究所和10个研发实验室。项目占地300亩，总投资超16亿元的南瑞继保智能化电气装备产业园和总投资超30亿元，建筑面积达22万平米的国电南自智能电网产业园等载体项目正有序推进。规划面积达2平方公里的核电科技产业园正在加快建设。

总投资超30亿的国家电网南方客服中心已落户滨江开发区。由省质监局和江宁合作共建的江苏省智能电网产品质量监督检验中心已获批准建设。曙光云计算中心、中科院数据云东南节点暨江宁开发区云数据中心已正式揭牌，必将有力支撑江宁智能电网产业规模化发展。

4．产业领域全面覆盖。全区智能电网产业领域现已全面覆盖发电、输电、变电、配电、用电、调度和信息通讯各个领域，并培育壮大了一批知名企业。在发电环节，聚集了中电光伏、南高齿、环宇集团、科远股份等骨干企业；在输电环节，聚集了南瑞继保、国电南自等骨干企业；在变电环电，聚集了金智科技、西门子等骨干企业；在配电环节，集聚了光一科技、菲尼克斯等骨干企业；在用电环节，集聚了新联电子、金智远维等骨干企业，在调度环节，集聚了国网电科院等骨干企业，在信息通信环节，聚集了爱立信等骨干企业，形成了较为完善的产业覆盖面。

二、紧扣“五大中心”，坚持创新驱动，着力打造智能电网产业新高地

1．坚持示范带动，力促产业转型升级。总面积达1.1万平方米的智能电网博览馆已建成开馆，集中展示我区智能电网产业研究、开发和应用成果，为企业相互交流成功经验提供了重要平台。江宁高新园电动汽车充换电站及纯电动公交车项目已建成并投入运营，成为省内首座集公交充换电和储能应用于一体的电动汽车充换电站。区住建局利用建设中的人才公寓，启动了智能电网应用示范小区建设。中电电气

集团在高铁南京南站实施了全球最大的屋顶光伏发电示范工程等。应用示范项目的广泛开展，为企业转型升级提供了宝贵经验和发展平台。

2．坚持高端引领，龙头企业带动效应逐步增强。在当前全国经济下行压力不断加大的形势下，我区国电南自、南瑞继保等智能电网龙头企业均实现了快速稳步增长。今年以来，国电南自实现产值17亿元；南瑞继保实现产值30.1亿元，同比增长32.2%；金智科技实现产值4.2亿元。龙头企业的快速增长，吸引和带动了南京佳盛机电等一批相关配套企业的入驻和快速发展，有力促进了全区智能电网产业稳步发展。

3．坚持创新发展，提升区域产业核心竞争力。今年上半年，全区智能电网产业研发经费投入占销售收入比重达

4.2%，科远股份、金智科技等企业均拥有自己的研发团队和实验室。现区内智能电网企业建有国家级企业技术中心和工程技术研究中心5家，省级企业技术中心或研发机构7家，博士后工作站8家。培育中国名牌3个，中国驰名商标1个；江苏省名牌和著名商标8个。多个高新技术项目达到国际、国内领先水平，尤其在继电保护、电网安全稳定控制、高压直流输电控制保护等技术上一直保持国际领先。“上海交通大学国家技术转移中心江宁分中心”现已落户宁东智能电网孵化器。较强的研发创新能力有效提升了全区智能电网产业核心竞争力水平。

4．坚持人才支撑，着力打造产业人才培育中心。全区

智能电网产业共有从业人员2.76万人，其中高级技术人才超500人，涌现出了薛禹胜、沈国荣、潘垣、雷清泉和杨奇逊等众多知名院士和高级人才。近年来，区委、区政府以智能电网人才引进和培育为抓手，积极开展省“双创人才”和市“321计划人才”的申报工作，上半年，共有6名智能电网领域人才入选市“321计划”，并对12名高层次人才兑现扶持资金250万元。我们还依托区中等专业学校设立了智能电网职业技术培训教程，每年培养各类智能电网技术人才近1200人。

三、强化政策资金支持，切实保障智能电网产业“五大中心”建设

区委、区政府设立了多个专项资金，支持和促进产业平台建设和企业创新发展。2011年，区政府出台了《南京市江宁区促进智能电网产业发展若干政策意见》，每年安排专项扶持资金5000万元，大力推动全区智能电网技术创新中心、标准质量中心、产业研发制造中心、人才培育中心和应用示范中心等“五大中心”建设。今年，项目申报工作已经结束，我们正根据各单位申报情况，并结合“五大中心”建设的整体要求，拟对全区企业和相关单位在研发投入、应用示范项目、研发制造基地和标准质量检测中心等方面的建设给予财政专项资金补助。同时，区委、区政府还设立了人才专项资金，大力引进和扶持智能电网领域高层次人才创新创业发展。区创投集团与省高投合作设立了“智能电网创投引导基金”，规模总额达5亿元，并已储备了40多个意向投资的智

能电网企业，力求通过专项资金的引导和扶持，促进企业转型升级发展。

智能电网:打通风电发展瓶颈 篇6

对此,国家电网公司给出答复:建设特高压智能电网是接纳清洁能源的唯一途径。日前,国家电网公司发布《绿色发展白皮书》,将积极提升消纳清洁能源能力,预计到2020年,可消纳清洁能源4.9亿~5.7亿千瓦,占电力装机总比重的32%~33%。

这是中央企业对中国政府承诺“2020年,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%”的一个有力回应。国家电网有关人士表示:“国家电网公司以加快建设坚强智能电网,打造能源配置绿色平台作为推进绿色发展的着力点,聚合电力产业和全社会的绿色发展潜力,预计未来十年可实现二氧化碳累计减排105亿吨。”

风电:遭遇“车多路少”

酒泉市的瓜洲、玉门荒漠地区及肃北马鬃山地区素有“世界风库”之称,然而,由于酒泉风电基地远离电网和负荷中心,消纳和送出成为制约可再生能源大规模开发的一大“瓶颈”。同样,在拥有最优质和相对稳定风源的内蒙古,风电厂发了电也无法进入终端用户,大部分风机在夜间低谷期弃风停运,遭遇“车多路少”的尴尬。

内蒙古发改委能源处处长赵钢深有体会,“当前内蒙古风电发展的瓶颈是并网问题,这已严重制约风电发展”。

国家电监会《我国风电发展情况调研报告》显示,目前全国风电场普遍经营困难,甚至亏损,还有近1/ 3的风电机组处于闲置状态。

近年来,我国风电发展速度大大超出原来的规划预期,最近四年我国风电并网容量增速连续达到100%。

对此,国家电网能源研究院副院长胡兆光表示,尽管内蒙古自治区和国家电网公司都已承诺接纳内蒙古风能发电,但是目前风能发电突飞猛进,已经远远超过了电网承诺的容量。

“在当前的电网状况下,一旦风电场同时发电,当地电网将立即瘫痪。”胡兆光解释,中国风能资源丰富的地区主要分布在“三北”地区,而这些地方又是电网最弱的地区,因此中国风力发电将面临电网不堪重负的问题。

清洁能源如何“送得走”

“我国的资源禀赋、国情、技术特性和经济性决定了建设以特高压为骨干网架的坚强智能电网,是实现清洁能源大规模开发、远距离输送和大范围消纳的唯一方式。”国家电网公司在《绿色白皮书》中明确阐述。

我国80%的水能资源分布在西南地区,76%的煤炭资源保有储量分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等西部和北部地区,95%以上的风能资源集中在“三北”地区和东部沿海,而2/3以上的能源需求集中在东中部地区。

清洁能源“发得出”更要“送得走”。按照“建设大基地、融入大电网”的规划布局,我国规划在内蒙古、甘肃、河北、吉林、新疆、江苏等省区建设七个千万千瓦级风电基地。国家电网公司副总经理舒印彪指出,这些风电基地所在地区大多负荷较低,电网规模小,无法就地消纳,需要依托更高电压等级、大规模远距离输送。

以风电为例,如果仅考虑在本省内的风电消纳能力,2020年全国可开发的风电规模为5000万千瓦左右;通过特高压跨区联网和加大调峰电源建设,可以扩大清洁能源的消纳能力,2020年全国风电开发规模可增加5000万千瓦到1亿千瓦。

研究表明,通过跨区联网扩大清洁能源的消纳市场,充分利用西部丰富的水电、风电等清洁能源,到2020年,每年可减少煤炭消耗4.7亿吨标准煤,可减排二氧化碳13.8亿吨,全国环境损失每年减少44.8亿元。

业内专家表示,建设特高压电网,加强区域互联,扩大消纳范围,是促进清洁能源规模化发展的重要途径。

特高压成就“电力高速路”

“去冬今春,华中地区供电紧张,通过特高压试验示范工程紧急支援的功率达248万千瓦,日均电量5000万千瓦时,已成为我国南北方向一条重要能源输送通道和南北水火互济运行、实现跨省跨区资源优化配置的工程典范。”据华中电网公司有关负责人介绍,晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流试验示范工程,2009年正式投运以来的一年间,已累计输送电量91亿千瓦时。

此外,于2009年年底全线成功带电的向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程投运后,可将西北清洁能源源源不断输往华东,为上海世博会的可靠稳定供电提供强有力的绿色动力。

越来越多的业内人士已达成共识,通过特高压坚强网架的建设,在全国范围内对包括煤电、清洁能源等在内的各种资源形式进行配置,为实现我国各类大型能源基地开发和电力高效送出提供了物理平台,将显著提升我国能源综合利用效率。

研究表明,2020年跨区输电方式与省网范围内消纳方式相比,可提升电网消纳风电规模近一倍。然而,据《国家电网绿色发展白皮书》分析,我国风电大规模发展和并网存在风电出力的反调节特性和有效预测困难,风电出力的随机性和间歇性会影响电网安全稳定运行,以及缺乏统一规划、技术标准和相关配套政策不完善,电能质量难以满足用户需求等亟待突破的瓶颈。

“电网的坚强程度、智能程度和系统调峰能力,在很大程度上决定了风电等间歇式能源的开发规模和利用水平。”国网能源研究院张运洲院长提出了解决之道,在规划建设大型水电、风电基地的同时,同步规划设计并网方案和跨省跨区输电通道,提高风电设备技术创新,实现风电场的功率可预测性和可控性,加快抽水蓄能、燃气电站等调峰电源的建设步伐,加强跨省跨区输电网络的建设,加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网。

智能电网发展与高压直流输电研究 篇7

经济快速发展背景下,能源资源短缺问题也日益凸显出来,其也直接引发一系列环境问题,如温湿气体排放等,极大程度上影响可持续发展目标的实现。此时,能源资源高效利用、优化配置等显得极为重要,如在电网建设方面,需以能源的利用为依托,规划建设智能电网。但如何保证智能电网建设目标实现,又需考虑将高压直流输电引入其中。因此,本文对高压直流输电、智能电网的相关研究,具有十分重要的意义。

1 国内外智能电网规划现状

智能电网规划是当前世界各国电网建设的重点内容。本文在研究中主要选取欧洲国家、美国以及中国等智能电网规划现状作为实例,对智能电网规划情况进行分析。首先,从欧洲国家电网发展情况看,由于欧洲在经济发展过程中致力于将环境保护、能源建设等融入其中,所以在电网建设方面也提出能源供应网等策略,以其中超级电网为例,强调借助潮汐能、风能等资源,可使传统资源的消耗减少许多,且以往温室气体排放问题也将得以改善。同时,超级电网建设下,也将充分利用高压直流输电方式,其可满足大容量远距传输、新能源并网等要求,电力消费区的用电需求都可得到满足。其次,对于美国智能电网建设,其可被置于国家战略高度,强调在超级电网上不断突破。如SPPS、PJM、Midwest ISO等要求在2024年,东部电网联网建设中,需从电力输送、新能源建设两条线路方面着手,确保新能源得以充分利用。同时,在规划中也要求做到统一、智能,其中的统一主要指连接北美分散电网,使新能源可覆盖大多区域。而智能表现在新技术如自动控制、信息通信以及传感测量等运用下,使电力供应更为安全、可靠。另外,我国电网建设中,由于面临严重的能源分布不均情况,如太阳能在北部、西部地区较为丰富,而风电资源在东南沿海、背部与西部地区较为丰富,其他水力资源、煤炭等分布也极不均匀。

2 智能电网和高压直流输电研究

2.1 智能电网发展特征分析

智能电网建设在当前新能源利用背景下,强调以高效、环保作为主要方向,其呈现的特点主要表现在:第一,分散的电源分布。能源资源分布处于不均匀状态,也直接导致电场分布较为分散,如江河地区以水力发电为主、高原地区为太阳能或风力发电。第二,智能化特点。在发电形式趋于多样化的背景下,发电场分布极不均匀,这为实际调配电力资源带来极大难题。此时,为保证电力资源得以配置,需使电力系统达到智能化标准。第三,超级化特点。如欧美国家电网建设中提出的超级电网,其也将成为我国电网建设的重要目标。超级电网建设下,要求解决以往能源应用下存在的间歇性特征问题,确保电力系统运行更为稳定[2]。

2.2 高压直流输电特征分析

我国当前智能电网建设中,直流输电工程所占比重极高,其具有输送容量大、电压等级高等特征。对比交流输电,高压直流输电在电网建设中的优势表现为:(1)远距离电缆输电要求得以满足,交流输电很难达到这一标准;(2)输电损耗优势较为明显,长距离输电中,高压直流输电不会对输电走廊过多占用,损耗极低;(3)系统稳定性较强,如交流系统在相同或不同额定频率下,不会以同步互联方式为主,加上输电可被有效控制,对系统稳定性的提高可起到明显作用;(4)柔性直流输电引入其中,在无功功率、有功功率等方面都能被有效控制,且无需将换相电源引入,便能使负荷接入、电源接入等要求得到满足。此外,直流输电中,假若输电处于正常状态,无电容电流,所以也不必考虑进行无功补[3]。

3 智能电网和高压直流输电发展建议

智能电网未来发展中将更注重引入新能源,并将超级电网作为主要发展方向。从欧美国家超级电网建设现状便可发现,超级电网中融入智能电网建设中的许多优势,可使不同区域供电需求都得到满足。但需注意的是超级电网本身作为较为专业、复杂的系统工程,实际建设中将面临较多技术难点,要求采取分阶段建设的方式。我国在超级电网建设中可考虑从五个阶段着手,即:第一,在常规发电上不断建设。常规发电厂在社会经济发展中扮演重要角色,要求在建设中扩大其发电容量,不断完善交流区域电网。第二,在水力发电厂建设上不断加强。可考虑将高压直流输电引入其中,利用其将大型水力发电厂中的电力资源向其他区域输送,有利于电力资源的有效配置。第三,新能源应用。能源的引入将成为电厂建设中需考虑的主要内容,要求通过新能源使发电量有限、环保问题都得以解决。第四,新能源发电基地。该阶段主要强调以相应的技术为依托,增加系能源发电比重,利用远距离输送、并网技术等实现能源的输送,这也是推动直流输电工程的重要方式。

4 结论

智能电网的建设是我国未来电网发展的重要方向。实际发展智能电网中,应正确认识当前智能电网规划的主要现状,对比国内外智能电网发展特点,在此基础上分析我国智能电网建设的特征以及直流输电工程的应用,可考虑在未来智能电网建设中充分发挥高压直流输电的优势,可结合不同区域电力资源情况,采取分阶段建设方式,以此推动我国电网建设进程的加快。

摘要：随着电网建设步伐的加快,新能源发电技术的应用也成为世界各国关注的焦点。然而以往电网建设中,采用的多为交流输电方式,很难与职能电网中对高压直流输电的要求相适应,导致智能电网发展受到极大程度的制约。这就要求在发展智能电网中,进一步明确高压直流输电的优势,保证其能为智能电网建设提供支撑。本文将对国内外智能电网规划现状、智能电网与高压直流输电的特征以及未来发展的建议进行探析。

关键词：高压直流输电,智能电网,规划,建议

参考文献

[1]姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相.未来高压直流电网发展形态分析[J].中国电机工程学报,2014(34):6007-6020.

[2]杨帆,赵书强.智能电网的发展对大电网可靠性评估的影响[J].电网与清洁能源,2013(10):24-30+36.

电网智能调度技术研究现状与发展 篇8

在现代电网的发展过程中, 各国结合其电力工业发展的具体情况, 通过不同领域的研究和实践, 形成了各自的发展方向和技术路线, 也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。

国家电网公司以奉献清洁能源、促进经济发展、服务社会和谐为基本使命, 在认真分析世界电网发展的新趋势和中国国情的基础上, 紧密结合中国能源供应的新形势和用电服务的新需求, 提出了立足自主创新, 建设以特高压电网为骨干网架, 各级电网协调发展, 具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的发展目标。提高电网大范围优化配置资源能力, 实现电力远距离、大规模输送, 满足经济快速发展对电力的需求。

智能电网是电力工业的一场巨大变革, 将引起电力工业在各个领域的革新。作为电网运行的直接生产单位——电力调度通信中心面临的变革最为紧迫。紧跟智能电网的发展, 智能调度技术的研究和研究尤为重要。本文首先阐述了当前智能电网的特征, 其次介绍了电网调度在电力生产过程中的主要作用并针对智能电网的新挑战, 研究了智能调度的主要关键技术, 最后对智能调度的发展做出了展望。

1智能电网的特征

智能电网主要有以下特征。

1.1自愈———稳定可靠自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能。指无需或仅需少量人为干预。实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行。最小化或避免用户的供电中断一通过进行连续的评估自测。智能电网可以检测、分析、响应、甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。

1.2安全———抵御攻击无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击。智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害。一旦发生中断, 也能很快恢复运行。

1.3兼容———发电资源传统电力网络主要是面向远端集中式发电的。通过在电源互联领域引入类似于计算机中“即插即用”技术 (尤其是分布式发电资源) 。电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型发电, 甚至是储能装置。

1.4交互———电力用户电网运行中与用户设备和行为进行交互。将其视为电力系统的完整组成部分之一。可以促使电力用户发挥积极作用。实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

1.5协调———电力市场。与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接:有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平:电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。

1.6高效———资产优化引入最先进的IT和监控技术优化设备和资源的使用效益, 可以提高单个资产的利用效率, 从整体上实现网络运行和扩容的优化, 降低它的运行维护成本和投资。

1.7优质———电能质量。在数字化、高科技占主导的经济模式下, 电力用户的电能质量能够得到有效保障, 实现电能质量的差别定价。

1.8集成———信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理 (EMS) 、配电管理 (DMS) 、市场运营 (MOS) 、ERP等和其他各类信息系统之间的综合集成, 并实现在此基础上的业务集成。

2智能调度技术

2.1电网调度的定义:

为保障电力系统安全、优质、经济运行和电力市场规范运营, 实行资源的优化配置和环境保护, 保证电力生产的秩序, 对电力系统运行的组织、指挥、指导和协调的活动。

为适应智能电网发展的要求, 对传统的调度技术提出新的要求, 主要问题体现在以下几个方面:

2.1.1新能源与分布式电源的接入。

为了解决能源危机, 世界各国都在加强新能源发电的研究, 目前风电发展最为成熟, 规模也越来越大, 比如我国正在建设的几个千万千瓦级风电基地。然而风电具有随机性与不确定性, 且其预测与调控均比较困难, 在大量接入系统后将对电网安全稳定产生很大影响, 增大了电网调度的难度。因此, 必须加强风电的预测、建模与控制, 并针对风电的特征制定相关调控策略, 合理协调其与其它电源之间的关系, 优化电力生产, 保证在电网安全稳定下最大限度地提高风电的产出。

为了避免事故的扩大导致整个大电网的崩溃解列, 未来电网的发展将既是以特高压为主干骨架的大电网, 同时分解为一系列各自独立的分布式微电网运行, 这样可以保障即使在发生重大事故时也能保证继续供电。然而如何统一调度各个分布式小电网, 尤其是分布式电网中的电源管理与无功电压控制问题, 也是未来电网调度需要解决的一个难题。

2.1.2高可靠性与高安全性要求。

随着人们生活水平的提高, 对电网运行的可靠性与安全性要求也越来越高。因此, 电网在运行过程中, 能够尽可能预见存在的事故, 提供更可靠的供电运行方式, 使事故处理智能化、自动化, 将用户停电可能性降至最低。这需要建设合理高可靠性的电网结构, 选择优化的电网运行方式, 提高电网运行的自动化与智能化水平, 从而减少调度员处理一般性事故过程中用户的停送电时间。

2.1.3双向送点的供电需求侧管理。

在未来电网中, 用户不仅是单一的供电受端。有能力的用户如医院等一级负荷具有自己独立的小发电系统以及家用太阳能小发电系统等, 还将在电力充足时向系统反送电。此时, 电网的运行方式和运行状态将更为复杂, 这就需要电网能够灵活处理这些不定期用电或发电的小系统。

2.1.4海量信息处理。

智能电网是基于统一的信息平台而运作的, 在先进计算机水平与通讯技术的基础上采集电网运行的一切有用信息, 并用于状态监测、电网分析、事故预警、电网控制等。根据智能电网的运行要求以及电网调度的需求, 建立对应的一体化信息平台, 筛选并处理相关信息, 搭建相关数据模型库, 是智能调度自动化系统需要解决的重要问题。

2.2根据智能电网的要求以及电网调度在电网中所起的作用, 在未来智能电网的智能调度建设过程中, 主要包含下列关键技术:

2.2.1一体化智能应用支撑平台。

在智能调度建设过程中, 首先要建立这一平台, 主要需要研究一体化模型与数据管理技术、海量信息存储管理与应用技术、智能可视化展示技术、地理信息接入技术等。

2.2.2特大电网智能运行控制策略。

特大电网智能运行控制技术体现了智能电网坚强可靠的重要特征, 目标是建成智能电网安全防御系统, 将通过广域、迅捷、同步、精确的量测感知, 自适应智能决策, 基于决策指令和应对动态响应相协调的控制执行, 形成具备自我感知、自我诊断、自我预防、自我愈合的大电网智能安全控制能力。

2.2.3一体化调度计划运作平台。

通过一体化调度计划运作平台研究, 实现智能电网和所有并网运行发电机组的安全、节能和经济运行, 以信息化手段提高电力生产管理现代化水平, 为特高压大电网安全稳定运行和实现资源优化配置提供坚强技术支撑。

2.2.4大型可再生及分布式能源接入控制技术。

通过研究计及风电场等可再生能源的电力系统运行与控制的相关技术, 在智能调度技术支持系统平台上实现计及大型可再生能源及分布式能源的电网调度控制, 充分发挥可再生能源、分布式能源在电力系统安全、稳定、优质和经济运行中的作用。

2.2.5一体化调度管理方面。

一体化调度管理着重体现智能电网的高效, 它涉及调度中心的规范化和专业化管理、精益化和指标化管理以及调度中心的纵向互联, 是调度中心对外提供各类功能和数据服务的窗口。调度管理类功能包括调度门户功能、统计分析报表功能、专业管理功能、生产控制管理功能、业务流程处理功能、运行值班管理功能等。

3结论与展望

智能电网是未来电网发展的必然。其主要特点是整个电网信息共享, 分布式电源尤其是新能源的接入, 以及电力用户与输配电系统之间存在的电能双向流动。电网调度的目的不再只停留在保护系统安全, 而要更多在在系统安全的基础上考虑如何提高电能质量, 如何合理的分析电网的潮流分布。分布式电源接入的安全性分析、管理、建模、控制以及面向用户的配电网管理、控制、优化将是未来智能调度研究的重中之重。

基于智能电网大数据技术发展研究 篇9

1 智能电网与大数据技术的特点

不论智能电网, 还是大数据技术都是近些年新兴产物, 是随着计算机技术、通信技术、网络技术、数字技术的普及而发展起来的高新技术。智能电网与大数据技术为经济发展和社会进步带来了新机遇。下面通过几点来分析智能电网与大数据技术的特点。

1.1 智能电网

智能电网是电网的智能化, 指利用大量智能装置接入电力系统来实现智能化、自动化电网运行, 是二十一世纪的新兴产物。在智能电网中, 融入了传感技术、决策支持系统技术、智能自动化控制技术、测量技术, 基于多项通信网络来实现。其核心系统构成是:智能变电站、智能配电网、智能调度系统、智能电能表等。通过智能电网能降低电网运行成本, 提高电网坚强度, 减小电网损耗, 实现电网的经济、安全、可靠运行。且智能电网容许多种发电形式的接入, 为新能源利用提供了便利, 并具有一定自愈功能和攻击抵御能力, 有效降低了电网故障率。智能电网最早出现于二零零五年, 现如今智能电网已成为现代电网建设的主流方向, 我国已投入五千亿进行智能电网建设。

1.2 大数据技术

二十一世纪人类社会已经进入信息时代, 信息技术被融入到各个领域, 社会活动中产生的数据量越来越大。大数据最早由麦克锡提出, 他认为信息社会中工业经济正在逐步向知识经济转变。在这一大背景下, 谁能拥有信息资源, 谁就拥有市场、拥有优势, 大数据时代已经到来, 经济活动、商务活动以及其他领域的一切社会活动都离不开数据信息。二零一二年后, 大数据技术得到重视, 被开始被应用。大数据技术下的数据信息类型多, 数据量大, 传输速度快、实效高, 信息来源广, 计量单位最少是P, 信息传播形式以双向或多向传播为主, 数据类型即可是音频、编码、也可以是影像图片, 且可以实现异构数据传输, 数据受众群体非常庞大, 但信息价值密度会下降, 需要进行数据提纯。

2 智能电网对数据传输及通信的需求

显然智能电网与传统电网工作模式不同, 对数据通信技术要求较高, 具有一定特殊性, 若通信质量不能得到保障, 必然会给电网系统造成负面影响。智能电网的安全、高效运行离不开通信网络的支持。在电网运行过程中需要对电能生产、输送、调度、消费等相关信息技术高效、及时的处理、控制、传输, 所以要求通信网络满足稳定性、高效性、实时性、双向性, 涉及数据业务和图形业务及特殊业务三大类。根据传输速率及信息类型不同, 具体可分为: 骨干通信网络和终端接入网络, 网络结构可能分为:树型和线型。智能电网对通信质量有着较高要求, 通信编码错误, 可能会引起系统误动、错误操作等问题, 造成电网波动, 甚至导致非计划性停电, 影响供电稳定性与可靠性。电力通信数据数据流量大, 流向变化多, 通信节点繁杂, 业务量非常大, 非常适合应用大数据技术。大数据技术的融入, 增强了业务联系性, 降低了系统控制难度, 提高了系统稳定性与数据传输速率, 很好的改善了网络脆弱性问题, 避免某一节点的故障引起通信故障。

3 基于智能电网大数据技术发展

通过前文对智能电网对数据传输及通信的需求, 可以知道智能电网对通信和数据传输有着较高的要求, 传统数据技术显然已不能满足通信需求, 其局限性越来越明显。而大数据技术的融入, 则增强了智能电网运行安全性、稳定性、可靠性, 解决了智能电网通信问题。传统数据通信技术下, 智能电网通信由静态路由算法, 这种通信方式具有一定滞后性, 网络扩充时需要进行更新, 所以通信速度慢, 多节点通信中路由表数据非常庞大, 将直接影响寻址速度, 造成通信速度下降。大数据技术则融入了动态多径路由算法, 优化了寻址方式, 在大数据、多节点通信中, 依然可以快速寻址, 采用了混合驱动寻址模式, 降低了寻址延迟性。另一方面, 由于智能电网涉及节点多, 单一系统结构易造成整个网络的故障。而大数据技术下, 运用多层技术, 对转接点、交换点、端节点进行了数据整合, 通过多层次数据整合来满足电力信息交换任务要求, 优化主干线路和节点。另一方面, 大数据技术下, 寻址策略发生了变化, 融入了极坐标寻址技术。寻址策略影响着寻址速度和数据交换速度, 电力数据传输中大节点设置非常复杂, 设计到编址和编码。大数据技术中利用物理寻址作为寻址依据, 大大降低了寻址难度, 减小冗余节点数量, 有效解决了电力通信中拥堵问题。毫无疑问, 大数据技术为电力工业发展提供了新技术支持, 非常值得推广和应用。

4 结束语

智能电网是现代电力发展的主流, 而传统通信与数据交换技术并不能满足智能电网发展的需求, 应积极融入大数据技术。利用大数据技术来提高通信质量、数据交换速度, 增强路由寻址能力, 保障智能电网的高速、高效运行, 解决传统网络脆弱性问题。

参考文献

[1]彭小圣, 邓迪元, 程时杰, 文劲宇, 李朝晖, 牛林.面向智能电网应用的电力大数据关键技术[J].中国电机工程学报, 2015 (03) :503-511.

[2]李振元, 李宝聚, 王泽一.大数据技术对我国电网未来发展的影响研究[J].吉林电力, 2014 (01) :10-13.

智能电网技术体系与发展趋势研究 篇10

随着传统能源资源的日益短缺以及环境的污染,新能源以其环保绿色和可持续发展的特性取得广泛的关注[1]。电网是保障公民基本生活的基础,也是保障国民经济的一个重要因素,新能源的广泛使用所引导的分布式发电技术的兴起,使得传统的电网结构和运行方式面临挑战[2,3]。且随着科技的进步发展以及人们生活质量的提高,数字化社会对供电可靠性以及电能质量的要求也逐渐提高。在这种背景下,智能电网的概念得以提出[4,5,6]。

智能电网是利用先进的通信技术、数字化技术等,使电网中的互联元件高效、协调地共同运作,使得智能电网拥有双向流动的电力潮流和数字信息流,极少需要人力参与,能够高度自动化,较之传统电网,更灵活、高效、节能和稳定[7,8,9,10,11,12]。

2009年以来,世界各国都根据自身的发展背景制定了各自的智能电网发展路线。经过几年的探索研究,对智能电网的掌握和控制已经进入了一个崭新的纪元,智能电网的概念和功能已经成熟了很多,国际上强大的研究群体正在推动着智能电网的深入发展和完善[13,14,15,16]。

1 智能电网的概念和特点

1.1 智能电网的概念

由于节能减排、环境保护以及能源不足受到越来越多的关注,可再生能源和分布式能源的使用势在必得。以风能和太阳能为代表的分布式能源大都具有随机性和间歇性的特点,大量的分布式能源集中或分布接入电网,必然会影响到传统电力系统的安全性和可靠性。因此需要智能化电网来同时接纳新能源入网,并且保证系统的安全性和可靠性。

由于各国的国情和背景存在差异,各国对智能电网的要求有着不完全一样的标准,因此对智能电网国际上也没有统一和明确的定义,但各国对智能电网的概念有着相似的描述,即智能电网指的是内部的任意用户和节点都被实时监控,且发电厂和用户端电器之间任意点的信息与电流都能实现流动、双向性和完全自动化的供电网络;智能电网是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输配电基础设施高度集成而形成的新型网络[17,18,19]。

它包括3个层次的含义:第一,智能电网的智能化主要体现在对电网各个运行设备的实时监控,这其中包括了目前计算机领域和控制领域的主要成果,利用先进的测量和传感技术获得当前电网运行过程中的主要参数,这是智能电网的基础;第二,将获得的数据进行收集和处理,并利用先进的信息通信技术发送到控制中心;第三,控制中心运用计算机技术对收到的数据进行分析、处理,不断地完善系统运行,并对出现的故障迅速提出恢复策略,达到对整个电力系统的优化管理[20,21,22]。

1.2 智能电网的特点

与传统电网相比,智能电网的优势,也就是智能电网特点主要体现在以下6个方面。

1.2.1 自治和自愈能力

自治和自愈能力指的是实时、在线连续的安全评估和分析能力,评估薄弱环节、强大的预警控制系统和预防控制能力,自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复、自身稳定运行的能力。

1.2.2 防御能力

防御能力是指电网抵触外部破坏的能力。即在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积停电事故,还具有确保信息安全和防计算机病毒破坏的能力。

1.2.3 电网的兼容性

电网兼容性是指电力系统能够开发性地兼容各种类型设备的能力。它包括兼容一次设备、二次设备,并且支持可再生能源的正确、合理接入,完善和提高需求侧管理,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。

1.2.4 经济高效

经济高效是指优化资源配置,提高设备传输容量和利用率,降低电网损耗。在不同区域间及时调度,平衡电力供应缺口,实行动态的浮动电价制度,为用户提供可承受电价水平的电力,实现整个电力系统优化运行。

1.2.5 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、规范化和精细化管理。

1.2.6 与用户友好互动

不仅能满足最满意的电能质量与供电可靠性,还能够和客户进行智能互动。批发、零售电力市场和系统运行实现无缝衔接,此外,市场交易可以更好地促进电力市场主体参与到电网的安全管理,进而提高电力系统安全运行的水平。

2 智能电网的主要技术

目前智能电网的相关研究主要由4大体系构成,即高级量测体系、高级资产管理、高级输电运行和高级配电运行。其中:高级计量构架(Advanced Metering Infrastructure,AMI)包括智能电表、量测数据管理系统和通信网络等。高级配电体系包括高级配电运行自动化,高级的配电自动化以及配电管理自动化撑技术。高级输电运行包括2方面的先进输电技术,智能电网调度技术和智能变电站3个方面;高级输电运行(Advanced Transmission Operation,ATO)强调阻塞管理,并且降低大规模停运的风险。下面以这6个主要的技术为主线来叙述建设智能电网涉及的关键技术[23,24,25,27]。

2.1 坚强而灵活的网络拓扑

随着电网的规模扩大,互联大电网的形成,电网的脆弱性和安全稳定性问题越来越突出,并且因为分布式电源接入,对主电网结构的规划和设计的要求以及对电网的可靠性和安全稳定性的要求相对提高,因此,需要灵活、坚强的电网结构来保障未来的智能电网能够可靠地运行。

2.2 开放、标准、集成的通信系统

智能电网需具有实时监视、分析系统目前状态的能力:既包括识别故障的早期征兆的预测分析能力,也包括对已发生的扰动做出相应响应的能力。因此,宽带通信网,包括电力线载波、光纤、无线通信和电缆都将在智能电网发展中扮演重要的角色。

2.3 先进的传感与测量技术

为了使电力交换系统有根据早期的征兆进行预测和对扰动做出实时响应的能力,必须把大量传感器连接至一个安全的通信网,从而形成一个典型的传感器网络(又叫做物联网)。

2.3.1 智能仪表

智能电网中的智能仪表采用了先进测量架构(AMI)新技术,除去测量功能以外,还能够提供供求状态、实时电价等更加详尽的用电信息。可以通过用户侧用电管理或需求响应(Demand Response,DR)来实现削峰填谷,能够显著提高资产的利用率,并减少对系统输电和发电总容量的需求。

2.3.2 广域测量系统

广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)是在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)中的同步相量的测量装置(Phasor Measurement Unit,PMU)群和它的通信系统的基础上组成的。它可以动态地测量并计算电力系统的发电机功角和运行状态相量,快速分析系统的状态,鉴别其安全性。

2.3.3 电网设备的在线监测

该技术包括了电气量(相角、功率因数、电流、功率、电压等运行状态量)和非电气量(监测的电气设备中介质的温度、流量、压力、气体成分等)的监测。通过采用先进的传感器对以上的各状态量进行监视,能够完成电网设备在线诊断,为实施电网设备的管理和状态检修提供必要的信息。

2.4 高级电力电子设备、超导和储能技术

电力电子技术在发电、输电、配电和用电的整个过程中都发挥着重要的作用。超导技术对低能耗大容量的输电来说有着重要意义。另外,配电系统中新型的储能设备,也是目前智能电网研发的热点。

2.5 先进的系统监控方法

目前利用人工智能技术所开发的快速且准确的计算控制策略,广域保护系统(Wide Area Protection System,WAPS)和使用基于灵敏度的连续线性规划方法的电压稳定性监视和控制系统将会不断发展,并成为智能电网控制的重要组成部分。

2.6 高级的运行人员决策辅助系统

决策支持系统可以识别、确定电网中的发展趋势及实时问题,然后运用科学推理方法和知识库进行分析,以提出决策支持和解决问题的方案,并将相应的每种选择的可行性、多种选择以及系统情况等展示给运行人员。

3 国内外智能电网发展

3.1 发展环境

3.1.1 政府政策

美国和欧洲的智能电网发展分别是由美国政府和欧盟以及各国政府主导,且都发布了法令,将智能电网作为国家发展战略,给予专项资金,支持前期研究、工程示范以及标准体系研究。我国智能电网的工程示范及建设由国家电网公司主导,在我国智能电网被列入国家发展战略和“十二五”科技规划,政府以科技项目形式对研究工作给予一定支持。

3.1.2 市场和管理

美国和欧洲居民用电占比较高,都建立了较完善的监管和市场机制,开放了终端电价,有实行尖峰电价和实时电价(小时或分钟级)的基础,为实施自动需求响应及分布式能源参与市场奠定了基础。我国工业用电占比高,居民用电占比较小,未开放终端电价,部分地区试点分时电价。

欧洲和美国电网的所有权和管理权都比较分散,电网的发展缺少统一规划和统一管理,且由于利益相关方和供货商众多,导致标准的制定和标准被广泛认可需很长时间,重视互操作标准的研究和制定。我国电网所有权和管理权相对集中,有利于统一规划,统一调度,形成统一标准。

3.1.3 综合评价体系

智能电网的评价体系能够对电网的经济性、技术性和电网的综合社会效益进行统筹考虑并进行全面评估,通过评估结果反映电网发展的制约因素和薄弱环节,找到和目标的差距,实现智能电网发展建设中经济和技术的均衡发展,对正确地指导智能电网的规划布局、技术路线、建设、投资方向、管理、运行具有重大的现实意义。

文献[13]列出了各种评价体系的具体内容,智能电网的各种评价体系体现了对智能电网内涵理解的不同和侧重不同。美国电网的设施陈旧老化,安全稳定隐患较为突出,因此,美国电科院所制定的评价指标中格外强调电力系统安全可靠的运行特性。而欧洲各国面临着资源相对溃乏的现状和巨大的减排压力,因此,其制定的智能电网的评价指标中对低碳发展和新能源的开发利用给予了特别的关注。我国目前还处于工业化、城镇化快速发展的阶段,智能电网做为公共的基础设施,必须充分发挥着智能电网为广大人民和经济社会发展服务的基本属性,体现国家在能源战略上的调整。

3.1.4 发展方向

美国侧重推广信息化、新材料、新元件、和新能源,并已经将其应用在分布式发电管理、配电网重构、需求侧管理等方面。欧洲侧重推广分布式发电,比如微电网组网的运行、需求侧管理、分布式发电控制等。欧美远期都在考虑加强电网的互联,发展建设超级电网。中国的电力工业还处在快速发展的时期,国家电网公司重点强调不仅要增强电网的智能化水平,还需要建设坚强的输电网,并且强调各级电网的协调发展。

3.2 技术发展

3.2.1 国内外的关键技术

总体上,欧美所提出的智能电网的技术体系基本上相同,主要包括:广域监控技术、分布式能源并网技术、可再生能源和先进的输电技术、信息通信技术、配电管理、高级量测体系、高级配电自动化技术、用户侧系统和电动汽车充放电技术。智能的配用电技术为智能电网技术部署和示范的重点。

我国提出了覆盖发电、变电、输电、用电、配电、调度6个环节以及信息通信平台的智能电网技术,包括新能源、智能变电站技术、先进的输电技术(特高压、FACTS技术、直流输电)、智能调度技术、输变电设备状态监控技术、电动汽车充放电、配电自动化、互动服务、智能家居/楼宇/园区、用户用电信息采集系统、信息与通信技术等二十几个技术领域。

3.2.2 配电网技术

输电网格局已经基本形成,发展相对较缓慢,而配电网系统与用户直接关联,发展的需求量非常大。而且,一些诸如供电的可靠性、分布式电源的接入、电能质量和需求侧响应等急需要解决的问题都集中在配电网。而且,配电网是电力基础设施,其资产占整个电网的总资产的40%～50%以上,但是它的利用率却非常低,且配电网网损占总网损的比例高于80%。这进一步验证了发展建设配电网的必要性和重要性。

(1)美国先进的智能配电网技术

美国关于智能电网的配电网研究比较深入,它描述的智能配电系统关键技术主要包括高级配电自动化技术以及配电管理这2个技术领域。

高级配电自动化的技术解决方案是基于传统的配电自动化技术,加入诸如电压控制之类的功能,来加强对于配电系统监测的力度,实现自愈控制等功能,来应对分布式能源并网和电动汽车接入电网时所带来的问题,降低网损和能源消耗。

配电管理技术指的是将停电管理系统与AMI集成,提高用户的停电管理水平和供电可靠性以及工作效率。

(2)智能直流配电网技术

常见分布式发电的电源所产生的电能都是直流电或者可以经过简单的整流之后变成直流电。受储能技术限制,可再生能源以较大规模并入交流电网时,所面临的电力系统调峰、电力系统安全以及电能质量之类的技术问题,因此,分布式电源并入到直流配电网将能够节省大量换流环节,还能达到减小损耗,降低成本、提高可靠性以及环保的目的。

由于世界各国对节能减排以及能源的综合利用日益增长的需求,直流配电网将会以其强大的经济优势和技术而拥有更广阔的发展前景,它也必将对生活和生产都产生巨大影响。

4 智能电网的发展的趋势和建议

4.1 发展趋势

智能电网作为一个不断发展、不断完善的综合技术,在各种影响因素综合作用和推动下,智能电网正朝着更光明、更广阔的方向迈进。

(1)智能电网贯穿了一个很庞大的产业链,它将带动其他产业的蓬勃发展,像思科、谷歌等非直接相关联的产业也在逐渐加入到智能电网的相关研究中来。在未来会有越来越多的产业参与和响应智能电网的建设发展。

(2)在智能电网的发展过程中起至关重要作用的信息通信技术,也在逐渐壮大优化,像当前的大数据技术、云技术和物联网技术等都会继续发展完善。

(3)储能技术在电动汽车和分布式发电中起到了关键作用,也越来越多地得到了世界的重视,对长寿命、低成本、高效率、大容量的研究力度将继续逐渐加大。

(4)智能电网的概念涵义越来越广泛地深入到人们的意识里,由其而扩展出来的智能能源系统、智能城市、智能社区等概念相继被提出,智能化将从电力行业扩展到医疗、交通等贴近人们的生活的各个相关行业,为人们将来的生活带来福音。

(5)电网互联也成为智能电网发展的显著趋势,美国和欧盟组织都提出了超级电网的概念,计划实现洲际联网,这在不久的将来很可能会变成事实,到时候,电网的形态和规模也将会发生重大改变。

4.2 建议

智能电网作为国内外环境、经济发展和能源的必要选择,其市场管理机制、策略和技术等方面也面临需更完善的境遇,因此,对其发展建设提出一些建议:

(1)我国也需要确立明确的发展政策和方针,提高智能电网的战略地位,降低智能电网发展建设中的分散性和不确定性。

(2)因为智能电网工程格外地庞大复杂,需号召社会上其他组织和行业积极参与,分担智能电网中资金消耗大,电网投资规模大,回收周期较长、短期效益较不明显等投资压力。

(3)我国需建立诸如需求响应、电动汽车发展的实施等支持智能电网技术的大规模部署的市场机制以及商业模式,需落实用户侧电价的透明度,使用户能积极参与到电网的管理和运行中去。

(4)我国输电技术与国外相差不大,需要把工作重心放在用户侧和配电网,研究更加完善的智能电网。此外,要重视直流电网技术的发展。

(5)我国亟需从自身的国情出发,提出适合我国经济社会发展的智能电网发展模式,加快研发、应用统一标准的智能电网评价体系,科学地衡量和评估智能电网发展现状,并指导智能电网的未来发展方向,为加快智能电网的建设打下坚实的基础。

5 结论

本文通过对智能电网的特点、主要技术和电网发展的趋势等进行分析,得到如下结论:储能技术和信息通信技术在智能电网的发展中得到了发展,智能电网将带动诸多其他产业的发展,我国需要确立明确的发展政策和方针,重点发展用户侧、配电网和需求响应,也需要重视直流发电。

摘要：目前的环境、能源状况以及人们生活质量和需求的提高是智能电网出现的必然性。阐述了智能电网的涵义,特征以及智能电网所运用的关键性技术。对国内外智能电网的发展环境和关键技术做出对比分析,阐述了智能电网的发展趋势,指出了综合评价体系的重要性,以及发展分布式发电、智能配电网技术的重要意义,并结合我国的发展现状提出了一些建议。

智能电网建设与电力市场发展 篇11

关键词：智能电网 电力市场 发展 措施

中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0117-01

智能电网是信息技术快随发展下的产物，随着生活水平的提高，人们对智能电网的建设质量提出了更高的要求。为了满足现代社会发展的实际需求，电力企业结合智能电网建设的实际状况，从自然环境、建设技术以及建设材料等方面着手，为提高智能电网建设质量打下坚实的基础。智能电网的建设水平与我国电力市场的发展成正比例关系，因此，要想促进电力市场的发展，电力企业必须强化智能电网建设。

1 智能电网的基本特征

智能电网十分注重物理电网建设相关的理论知识应用，在综合使用现代化的计算机技术、信息技术以及通讯技术后，通过对电网系统发送和输出等装置的优化处理形成的一种全新的智能新型网络系统。智能电网的基本特征主要有：第一，自愈性。智能电网具有在线监测电网系统实际运行状况的功能，由于智能电网结合了各种监测和控制手段，电网一旦发生故障系统会在第一时间找寻到故障所在位置，并及时将故障危害控制在最小范围内；第二，优化性。智能电网的优化性主要体现在优化电力资产规划、运行以及建设等实际内容；第三，集成性。智能电网的集成性主要体现在在整个信息网络的过程中，将电力企业生产过程中各环节集中在一起，从而形成有效的整体；第四，兼容性，智能电网可以同时满足分散发电模式和集中发电模式的需求。

2 智能电网建设与电力市场发展之间的关系

智能电网的建设与电力市场的发展之间具有相辅相成的关系，也就是说，智能电网建设质量越高，电力市场发展水平越高；电力市场快速发展说明智能电网化程度越深。其关系主要表现在以下方面：第一，智能电网建设是电力首次航可靠运行的基础保障；第二，智能电网建设能够促进电力市场改革进步，为电力市场的改革提供技术保障；第三，智能电网建设发展直接推动电力市场的发展；第四，智能电网建设为我国电力市场的发展指明了方向。

3 强化智能电网建设促进电力市场发展的主要措施

智能电网在我国电力系统中的应用为提高电力系统运行的安全性和可靠性提供了技术保障。从实际发展经验中可以看出，智能电网建设还能促进我国电力市场的发展，研究者结合多年工作经验，从改善能源的配置方式、促进实时电力市场建设以及增强电力市场竞争程度等方面着手，对强化智能电网建设促进电力市场发展的主要措施做了以下总结。

3.1 改善能源的配置方式

伴随着经济的发展，我国电力网逐渐朝着智能化、数字化以及信息化的方向快速发展。智能电网建设加强了各种新资源的开采与使用效率。为强化智能电网建设促进电力市场发展的实际需求，电力企业必须解决智能电网建设的实际需求通过改善能源的配置方式完成能源输送到户的要求，通过改善能源的配置方式实现最终用户对各种能源的使用需求，为促进电力市场的发展建设打下坚实的基础。

3.2 改变电力系统运行方式和供需关系

智能电网建设改变了传统电网的发展模式，这种发展模式从根本上提高了电网系统的安全性和稳定性。我国智能电网综合使用了“双向通信”和“双向电力传送”技术，这两项技术的综合使用从根本上解决了普通用户在电力市场中遇到的各种难以。用户可以直接利用储能设备将使用后剩余的电量直接输送到电网系统中，保障电网系统的安全运行的同时，促进电力市场的快速发展。

3.3 促进实时电力市场建设

要想提高我国智能电网建设水平，电力企业还应该结合电力系统运行的实际状况促进实时电力市场建设。电力市场的智能化发展必须以电力市场的实时性为依据，智能电网建设能够为电力市场的发展提供先进的技术保障，在相辅相成的发展过程中，电力市场必定会越来越完善。因此，电力企业必须综合使用超导、自动控制等先进手段，在降低电力系统损耗量的同时，为提高电网系统的稳定性打下坚实的基础。最后，促进实时电力市场建设还应该加强发电商与客户之间的联系，发电商和客户在了解电力市场相关信息后，才能进一步促进电力市场的透明化发展。

3.4 促进电力调度与市场交易技术的智能化发展

提高智能电网建设水平还应该促进电力调度和市场交易技术的智能化发展。在实际建设过程中，建设人员必须在明确电力输出实施变化情况的前提下，保证电力系统的安全性和稳定性；建设人员还应该通过简化人工操作的方式，合理配置电网调度和市场交易人员的工作压力；最后，智能电网建设过程中还应该采用智能化信息管理和自动监控系统进一步提高电力市场的现代化水平。

3.5 增加市场竞争程度

要想强化智能电网建设促进电力市场的发展，电力企业必须结合实际发展状况增加市场竞争程度。通过增加市场竞争程度，不仅可以提高智能电网建设中各种资源的利用率，还能进一步提高电力市场的效率和资源配置水平。另外，适当增加竞争程度还能降低电力市场经费投入，是提高电力市场能源利用效率的重要手段。

4 结语

总之，智能电网建设与电力市场的发展之间存在紧密的联系。要想进一步提高我国电力市场的发展水平，电力企业必须在明确智能电网实际特点的前提下，了解智能电网与电力市场发展之间的关系，从改善能源的配置方式、促进实时电力市场建设以及增强电力市场竞争程度等方面着手，不断强化我国智能电网建设和电力市场发展水平。

参考文献

[1]张粒子，黄仁辉.智能电网对电力市场发展模式的影响与展望[J].电力系统自动化，2010（8）：5-8.

[2]许子智，曾鸣.美国电力市场发展分析及对我国电力市场建设的启示[J].电网技术，2011，35（6）：161-166.

智能电网发展机理研究 篇12

电网能够持续、稳定运行的关键在于调度系统的正常工作, 处在智能化的社会中, 为了提高电网的质量, 实现向科技自动化的转变, 就必须要研制出高效的调度自动化系统。电网故障具有较高的发生几率, 而传统的处理方式已经无法满足需求, 这就迫切需要构建智能化电网自动调度系统。

1 电网的智能调度实践分析

广义层次上的电网智能调度实践包括以下内容。

(1) 美国PJM有限责任公司的先进调度控制中心。该调度控制中心集资源、资产于一体, 表示为AC2, 大大提升了业务操作的连续性, 增强了业务间的联系, 具有很强的安全性, 其内部的软件结构为模块化形式, 可以根据需求进行延伸和拓展。

(2) 智能电网调度支持系统。2008 年我国电力调度研究机构加大了对调度支持系统的研发力度, 构建出由高级应用功能、一体化调度技术支持系统共同组成的调度系统, 这两部分则分别由不同的功能模块、应用构成, 满足了多样化的业务操作需求[1]。

(3) 美国电力科研院的智能控制中心。研制的智能电网可以划分为三个不同的部分, 即一次输电网、变电站及智能控制中心。在三者的作用下, 系统的控制能力明显提升, 可以进行实时性的交互, 能够在可视化的环境下进行调度, 还自带评估分析功能。

(4) 南方电网综合防御结构。兼容交流电和直流电是智能电网最显著的特征, 在南方电网综合防御结构的作用下, 能够将整个调度控制系统划分成广域综合信息平台、下属功能系统两部分, 且后者涵盖7 个不同的功能系统, 不同的系统所发挥的作用各不相同, 为电网的可靠运行提供了坚实的保障。

此外, 还包括国网电力科研院研制的时空协调大停电防御架构、电网EMS。研究院所建立的大停电防御架构能够在处于工作状态下的配电调度自动化系统中添入数据采集与监视控制系统、网元管理系统, 从而实现对不同类型信息的高效处理。系统可以借助扩展等面积准则, 实现对电网调度的量化研究, 实现预算和决策的在线化, 保证匹配的准确性, 优化电网的调度协调性, 达到最佳的适应和调度状态。三维协调是电网EMS系统的优势所在, 控制方式为实时闭环控制, 协调能力较强, 可以从目标、空间和时间三个层面进行相应的调控, 大大改善了智能电网的布局[2]。

而在狭义角度上看, 电网智能调度实践既要满足辅助调度员进行决策分析的作用, 同时还应达到开发实践的要求。电网运行过程比较复杂, 调度人员需要对大量的数据进行操作管理, 工作量极大, 容易出现决策制定不够科学的现象, 影响了电网调度系统功能的发挥[3]。所以智能化调度必须要起到辅助性的决策作用, 为调度人员提供方便, 调度员压力与反应速度、干预能力和系统复杂性之间的关系详见图1、图2。

2 智能电网调度自动化系统的构建要点

(1) 智能电网调度自动化系统的调度需求

确保电网系统的高效运行是智能化调度研究的根本目标, 同时也是一项根本的需求。所以在进行构建研究时, 应将电网系统的持续、稳定运行作为设计的根本指标, 使系统内部的各个功能都能高效地实现, 一方面可以对相关的调度工作人员进行培训, 开展监督评审工作;另一方面还需要对相关设备进行实时性的监测, 应用调度系统的评估和计算功能, 提前发现故障问题, 为电网的正常工作提供保障。

(2) 智能电网调度自动化系统的技术要求

在调度系统的技术研究方面, 应在保证成本投入最小化的基础上, 改进业务的结构, 优化业务间的连续性, 并研制出高效的用户界面, 使操作性系统更加便捷, 减少后期的维护操作, 降低技术要求[4]。系统架构还要具备良好的拓展性, 拥有较强的兼容性, 互操作能力较高, 并允许软件模块接入到系统中, 达到良好的安全运行程度。

(3) 智能电网调度自动化系统的研究模式

基于智能电网调度系统发展现状来看, 当前主要形成了自主开发、由外到内两种不同的研究模式。前者主要面向的是处于运行状态的电网, 要求相关运行机构要结合系统的特征, 及时找出其中存在的故障, 进行进一步的改进和完善, 优化系统的整体性能;而后者则应用了研、商相结合的研究模式, 让政府和电网运行商都参与到研究工作中, 极大地拓展了研发创新性, 确保研制出的系统具有较强的可行性。

3 智能电网调度自动化系统的中心层次结构研究

智能电网调度自动化系统的建立是一项艰巨的任务, 在实现的过程中最关键的环节就是要构建智能化的调度中心, 具体体现在中心结构层次方面, 需要基于业务要求、数据流两个层面进行研究。高级应用功能、系统级支持平台共同组成了智能调度中心, 具体层次结构详见图3。

(1) 建立在业务需求基础上的高级应用层

调度业务要求是该层次结构的一大建立标准, 需要结合业务需求的不同, 将应用功能分成五种不同的类型, 例如调整和控制、调度计划、评估和分析、调度管理、实时性监测。以上都属于高层次的管理功能, 可以对电网运行过程中的电压进行调控, 准确计算出线损, 预先估计出超短期负荷, 得出定值校核, 并对电网故障进行研究, 识别出不良的数据信息, 完成网络重构及拓扑等工作[5]。面向服务架构是支持不同应用功能的关键, 在该结构的作用下, 各个系统间才可以有效地完成封装操作, 并进行有效的调用, 发挥出自动报警、准确故障诊断等作用。

(2) 系统级支撑平台

智能电网调动自动系统功能的发挥与系统级支撑平台有着密切的联系, 其主要作用原理通过平台, 为调度中心功能的实现提供多样化的服务[6]。由图3可知, 数据引擎、数据资源中心和硬件层共同组成了系统级支撑平台, 其中总线为数据引擎的主要运行方式, 能够将相关模型、数据提供给系统应用层, 保证高级应用业务的有序开展, 具有针对性定制的作用, 同时还兼具模型搜索、数据信息检索及数据流检索等作用;而数据交换平台、实时数据库、采集层和数据存储等模块又是构成数据资源中心的几大关键部分;硬件层也包括多项不同的结构, 例如:通讯设施、工作站、存数设施、服务器和路由器等。

4 结语

智能化的电网并不单指的是广义层次上调度控制的智能化, 同时也要求能够应用智能化调度的方式对不同的业务进行处理。针对智能电网的发展需求, 在研发调度自动化系统的过程中, 应充分利用先进的数字信息化技术, 建立出更加完善的智能调中心, 提供可靠的支撑平台, 发挥高级应用功能的作用。研究智能电网调度自动化系统的发展具有非常重要的意义, 能够健全调度自动化系统, 将不同业务的智能化调度变为现实, 加快我国智能化电网系统的特色化建设步伐, 促进智能电网的优化发展, 为相关研究提供参考意见,

参考文献

[1]张文亮, 刘壮志, 王明俊, 等.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术, 2009 (13) :1-5.

[2]庞晓燕, 李建, 梁汉泉, 等.智能电网高度技术支持系统构架及调度自动化现状研究[J].四川电力技术, 2013, 36 (4) :32-33.

[3]叶飞, 宋光鹏, 马发勇, 等.调度自动化系统监视与管理的研究与实现[J].中国电力教育, 2011 (09) :90-92.

[4]黄凤梅.结合实践着重探讨智能电网高度自动化技术[J].建材与装饰 (上旬) , 2011 (6) :65-66.

[5]孙茜.智能化在电网调度自动化中的可行性研究[J].科学与财富, 2012 (12) :97-98.