我国智能电网发展中相关技术的探讨电力工程师论文

　　【摘　要】电力工程师论文电网智能化是促进可再生能源发展、实现节能减排的重要手段。随着电力电子、IT、通信等技术的不断发展，智能电网将成为电力工业的重要发展方向。

　　【关键词】智能电网;智能变电站;智能线路

　　电网是关系到国民经济命脉的基础产业和公用事业。现代电网的发展已经迎来机遇与挑战并存的关键期。一方面，电网需要应对日益严峻的资源和环境压力，实现大范围的资源优化配置，提高全天候运行能力，满足能源结构调整的需要，适应电力体制改革;另一方面，输配电、发电、信息化、数字化等技术的进步也为解决这一系列问题提供了坚实的技术支持。因此，智能电网成为现代电力工业发展的必由之路

　　智能电网(smartgrid)也叫知识型电网(intelligrid)或者现代电网(moderngrid)，是有机融合了信息、数字等多种前沿技术的输配电系统;其发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网。目前，多个国家和地区针对该课题启动了一系列研究。

　　从研究现状和产业化进程来看，各个国家和地区的侧重点不完全相同。美国侧重于推广信息化、新能源、新材料和新元件，欧洲侧重于推广分布式发电，中国的研究起步相对较晚，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。智能电网的建设和发展是一个多学科交叉的崭新学术领域，需要从多个角度统揽问题。

　　一、发展智能电网的必要性及智能电网的性能要求

　　电网的安全、稳定和高效运行对于任何一个国家的可持续发展都具有重要意义。一个现代化的电网必须从根本上保证国家能源安全、优化资源配置、带动上下游产业链发展、体现电网企业社会责任、提高电网企业资产利用率和投资效益、适应能源结构变化和体制改革要求。因此，在电网发展和建设过程中，有必要提高科技投入，早日实现电网的智能化。

　　智能电网的性能特征体现了它与传统电网的区别，可以总结为以下6个方面：自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。

　　1.自治和自愈能力

　　自治和自愈能力是指电网维持自身稳定运行、评估薄弱环节和应对紧急状态的能力。目前电网的安全稳定计算和紧急预案制定仍以离线分析为主，其分析结果往往偏于保守，且无法在任何时刻都符合电网的实际运行情况。在智能电网中，电网将具备更强的自我管理和自我恢复能力，主要体现在以下几点：(1)电网能够自动合理安排运行方式，协调国家、大区、省级、地县各级电网，根据潮流、负荷、气象条件等情况确定运行参数;(2)电网具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估，明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案;(3)有快速的反应能力，力保电力系统三道防线;(4)能针对实际情况修改或制定黑启动方案。

　　2.防御能力

　　防御能力是指电网抵御外部破坏的能力。外部破坏包括自然力、人为、恐怖主义、战争等因素，因此，智能电网应从俩方面提高防御能力：(1)抵御物理破坏的能力，要求当系统失去多台发电机、多台变压器或多条主要线路以后，电网仍能维持稳定运行并向关键负荷稳定地输送电力。(2)维护信息安全的能力，要求当系统的控制中心、微机保护。

　　3.电网兼容性

　　电网兼容性是指电力系统能够开放性地兼容各种类型设备的能力。电网涉及的产业链较长，包括发电、燃料、环保、需求侧、装备制造等领域，因此，一个开放的、高兼容性的电网对于各产业的充分发育、增加就业岗位、促进节能减排具有重要意义。电网的兼容性应包括以下3个方面：(1)兼容一次设备，包括特高压、FACTS、传统能源、清洁能源、储能装置等;(2)兼容二次设备，包括保护、测量、控制和通信装置、软件等;(3)推动标准化，实现即插即用。

　　4.高效运营和管理

　　高效运营和管理是指电网提高设备利用率、减少线损、降低运营成本的能力。目前，电网建设和运行存在以下几个问题：(1)电网往往要被动地适应负荷，因此部分设备和输电通道的全年利用率不高;(2)配电网线损较大，配电网的设备和运行亟需优化;(3)检修以定期检修为主，检修计划的安排不能完全与设备状态匹配。在智能电网中，在合理规划电网的基础上，将会引入先进的信息管理系统和监控技术，并适时引入状态检修和需求侧管理，从而提升资产利用率，优化电网的投资，降低企业成本。

　　5.优质和友好性

　　优质和友好性是指电网与需求侧、发电商、环境和谐相处的能力。在智能电网中，电网、发电商、需求侧将会形成互动的关系;需求侧和发电商将可以互相选择，而智能电网将为其提供完成交易的信息处理平台和物理载体。此外，环保因素在电力调度和消费中的影响将会上升。智能电网的优质和友好性主要包括以下几方面：(1)针对电网、需求侧和发电商建立支持各方互动的可视化操作界面;(2)吸纳需求侧和分布式电源主动参与电网的运行和交易;(3)建立健全的信息发布体系，尽量避免消息不对称;(4)提高电能质量;(5)对用户的差异化需求提供个性化服务;(6)采用合理机制，提高清洁能源的竞争力，促进节能减排。

　　二、智能电网的基础技术

　　智能电网的构建将有赖于多项基础技术的发展、推广和应用。本文从以下四个角度归纳建设智能电网所需的基础技术：电力设备、量测与通信设备、信息管理系统、决策与控制理论。此外，为提高基础技术的易用性，加快推广速度，扩大应用范围，在研究过程中应注意2点：(1)加强标准化建设，提高兼容性，实现即插即用;(2)实现集成化和小型化，减小设备体积和占地面积。

　　1.电力设备

　　智能电网应具有一定的灵活性，因此需要研究更为先进的电力设备，主要包括电源和储能技术、输配电技术、电力电子技术、高效能源材料技术3大类。

　　(1)电源和储能技术。目前世界各国的能源结构均在调整中，以求提高能源利用效率，避免由于化石能源的大量消耗造成严重的环境污染。今后电源技术将集中于核能、风能、太阳能、生物质能、氢能、燃料电池等清洁能源技术，以及洁净煤燃烧技术、高参数超超临界机组、超临界大型循环流化床、多联产系统技术、超级电容器、飞轮储能等方面。

　　2.信息管理系统

　　智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全4个功能。

　　(1)信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备(intelligentelectronicdevice，IED)资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。

　　(2)信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电–输电–配电–需求侧”4级产业链业务分析和“国家–大区–省级–地县”4级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。

　　(3)信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。为此有必要借鉴或利用面向服务架构(service-orientedarchitecture，SOA)、IEC61850、IEC61968、IEC61970等系统架构或标准，开发高效标准化的信息集成系统。

　　三、智能电网的功能实现

　　智能电网各项功能的实现，有赖于在完善各项基础技术的基础上，将其有效应用到电网运作的各环节，实现分散控制和集中控制的协调。

　　1.可视化互操作平台。该平台能利用多媒体技术显示潮流、电压、功角、稳定裕度、故障位置、变电站和线路运行、发电厂状态等信息，监视控制中心各功能模块，实现个性化信息披露，接收运行人员指令。

　　2.预测功能。以高性能通信和信息处理为依托，与气象部门、水利部门等相关部门联合，实现信息的短时甚至超短时预测;主要包括负荷预测(包括系统负荷和节点负荷)、气象预测(比如气温、降雨、覆冰、雷击、台风、极端天气)、可再生能源的出力预测等功能。

　　参考文献：

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　　[2]钟金,郑睿敏,杨卫红等.建设信息时代的智能电网[J].电网技术,2009(13).12-18.

　　[3]刘骥,黄国方,徐石明.智能电网状态监测的发展[J].电力建设,2009(07).1-3转

　　华东电力核心期刊职称论文发表，杂志是电力综合技术月刊，办刊宗旨：根据电力工业的发展，及时介绍发电、输变电、供用电、电力建设、电力科研及设备制造和电力经济等领域的前沿技术和成功经验。

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