电力系统智能电网技术问题探析

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摘要：智能电网是未来电力系统发展的必然趋势，我国智能电网应用与发展要在消化国内外智能电网领域的研究成果基础上，着重立足于我国电网建设的实际水平，充分做好规划、关键技术研究工作，最终实现具备信息化、自动化、互动化特征的智能电网目标。本文对当前智能电网技术应用与发展做了初步的探讨与分析。

关键词：智能电网；需求侧管理；意义

中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：

引言

随着当前电力市场化改革的不断推进、全球气候变化加剧，用户对电能质量要求逐步提升，传统电网已经难以支撑如此多的发展要求。为了实现电网的升级换代，以美国和欧洲为代表的一些国家提出了发展智能电网的概念，智能电网具有自愈性、互动性的特点，从而提升电力网的安全运行水平。另外智能电网具有很好的电网兼容性和集成性，智能电网是未来电网发展的趋势，因此，对智能电网技术的研究具有重大的理论意义和实际价值。

1、智能电网概述

1.1智能电网的含义

⑴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。

⑵它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保要求、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

1.2智能电网的特点

⑴自愈和自适应。实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。

⑵安全可靠。更好地对人为或自然发生的扰动做出辨识与反应。在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备和电网的安全。

⑶经济高效。优化资源配置，提高设备传输容量和利用率；在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口；支持电力市场竞争的要求，实行动态的浮动电价制度，实现整个电力系统优化运行。

⑷兼容。既能适应大电源的集中接入，也支持分布式发电方式友好接入以及可再生能源的大规模应用，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。

⑸与用户友好互动。实现与客户的智能互动，以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

2、智能电网的关键技术

2.1坚强、灵活的网络拓扑

坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡，为了缓解此现状所带来的不利影响，我国制定了“西电东送”的政策，并开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。如何进一步优化特高压和各级电网规划成为需要解决的关键问题。随着电网规模的扩大、互联大电网的形成。电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越突出，对主网架结构的规划设计要求也相应地提高了。只有灵活的电网结构才能应对冰灾、战争等突发灾害性事件对电网安全的影响。

2.2开放、标准、集成的通信系统

智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力：既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力，其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖．为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑，而不仅局限于对电网装备的监测。

2.3高级读表体系和需求侧管理

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。所以电网的智能化首先需要电力供应机构精确得知用户的用电规律，从而对需求和供应有一个更好的平衡。因此目前国外推动智能电网建设，一般以构建高级量测体系为切人点。

2.4智能调度技术和广域防护系统

智能调度是智能电网建设中的重要环节，调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防。

2.5高级电力瞧子设备

电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力，同时它们也是能量转换系统的关键部分，所以电力电子技术在发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。现代电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置(IEDs)、静止同步补偿器(STATCOM)、有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、故障电流限制器(FCL)以及高乐直流输电(HVDC)所用装置和配网用的柔性输电系统装置(如SVC和D-Statcom)等。

2.6高级配电自动化

高级的配电自动化(ADA)将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互(如负荷管理、量测和实时定价等)。通过与智能电网的其他组成部分的协同运行，ADA既可改善系统监视、无功与电压管理、降低网损和提高资产使用率，也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。

2.7可再生能源和分布式能源接入

分布式能源(DER)包括分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术包括：微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等；分布式储能装置包括蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等。配电网中的DER由于靠近负荷中心，降低了对电网扩展的需要。并提高了供电可靠性，因此被广泛采用。

3、智能电网的建设发展意义

我国的智能电网研究起步相对较晚，从大电网和中低压电网2个角度同时切入，已经完全成熟并产业化的成果相对较少。但在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定了一定的基础。

⑴伴随着我国社会经济的快速发展，电力消费增长十分迅速，满足电力需求的任务繁重。

⑵我国能源资源分布和经济发展的极不平衡，同时现有电网网架结构不够坚强，制约经济发展的影响很大。考虑我国电网建设的现状，在建设中国特色的智能电网生产中，应该参考欧美国家的经验，制定出切实可行的路线和方案。

⑶要用智能电网的思维，审视未来电网的规划建设。随着中国经济社会高速发展电力需求日益增长，电网建设规模日趋扩大，电网负荷变动剧烈区域负荷不平衡，在实体电网建设过程中必须进行前瞻性的探索规划和构建，以长远的眼光来研究中国电网的发展。

⑷深化业已成熟的广域相量测量，数字化变电站、配电自动化、FACTS技术的应用。在用户侧推广应用AMI/AMR，实施分时电价、峰谷电价。

⑸考虑到我国能源资源分布和经济发展的不平衡性以及今后国家加大对不发达欠发达地区的政策性发展支持，国家必须加大骨干电网建设，尤其是特高压电网的建设，同时也要加强地区配电网的结构优化及升级，适应未来分布式电源微网的柔性连接。

4、结语

由于各个国家能源和用户分布以及电网情况各不相同，各国对智能电网的认识和理解并不统一，但利用现代信息技术、控制技术实现电网的智能化已成为普遍的共识。发展智能电网是一项长期的系统性工程，需要有相应的政策法规密切配合，还必须兼顾与现有系统的集成。智能电网的利益相关者主要是国家、电网公司、用户、发电商、设备制造商等。国家对能源、电网的期望是节能减排，提高能源利用效率。电网公司主要关注电网运营的安全性、可靠性和经济性。用户关注电费支出和用电可靠性。因此智能电网的目标是提高电网运营的安全性、可靠性和经济性，降低用户电费支出，提高能源利用效率，实现节能减排。

参考文献：

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[2]蔡丹君，胡婧，智能电网的三个关键词[J]，国家电网，2009

[3]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等，智能电网技术综述[J]，电网技术，2009