我国智能电网的发展及其关键技术浅析

我国智能电网的发展及其关键技术浅析
【摘要】文章结合笔者多年实际工程经验，阐述了我国智能电网的发展和特点，指出了建设智能电网在网络拓扑、通信系统、计量体系、需求侧管理、智能调度、电力电子设备、分布式电源接入等领域需要解决的关键技术问题。

【关键词】智能电网；需求侧管理；智能调度
智能电网就是电网的智能化，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、先进的控制方法以及先进的决策支持系统的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效和环境友好的目标。

本文通过介绍智能电网的发展、特点和意义，详细讨论了智能电网的关键技术，希望可以增进更多的人对智能电网的了解。

1.智能电网的发展
根据国家电网2009年6月公布的智能电网发展计划，2009年至2010年为规划试点阶段，自2011年开始至2015年为全面建设阶段，2020年时基本建成以信息化、自动化、互动化为特征的“坚强智能电网”。

今年国家电网公司将建设坚强智能电网的投资将超过3000亿元，国家电力市场交易电量超过4100亿千瓦时，用于研发核心技术和关键设备的经费达80亿元，并规划“十二五”期间实施新的无电地区通电工程，预计在2012年为9.6万户超过40万无电人口解决用电问题。

将推广建设11类智能电网试点工程。

建成智能变电站67座；在19个城市核心区建成配电自动化系统；推广应用5000万具智能电表；新建173座电动汽车充换电站和9211个充电桩；完成25个智能小区/楼宇建设；推广建设6.2万户电力光纤到户；完成中新天津生态城智能电网综合示范工程建设；接纳风电容量2000万千瓦；制定智能电网标准88项。

国家电网将在2015年基本建成坚强智能电网，实现接入风电1亿千瓦和光伏发电500万千瓦的目标。

2.智能电网的特点
根据相关文献，智能电网的特点如下：
1）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。

2）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。

3）经济高效。

优化资源配置，提高设备传输容量和利用率，实现整个电力系统优化运行。

4）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。

5）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。

3.建设智能电网的意义
智能电网为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。

通过对电力生产、输送、零售各个环节的优化管理，可以节省电费、实现智能管理、具有更强的可靠性和使用效率、增加可再生能源的使用、支持混合动力车的接入，以及使家电设备智能化。

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，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、低碳环保，是智能电网建设发展的根本目标。

4.建设智能电网涉及的关键技术
4.1坚强而灵活的网络拓扑
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，无论从当前还是从长远看，要满足经济社会发展对电力的需求，必须走远距离、大规模输电和大范围资源优化配置的道路。

如何进一步优化特高压和各级电网规划，做好特高压交流系统与直流系统的衔接、特高压电网与各级电网的衔接，促进各电压等级电网协调发展、送端电网和受端电网协调发展、城市电网与农村电网协调发展、一次系统和二次系统协调发展，成为需要解决的关键问题。

4.2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。

4.3高级计量体系和需求侧管理
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。

人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，并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入点。

同时，高级读表体系为电力系统提供了系统范围的可观性。

不但可以使用户参与实时电力市场，而且能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应，构建智能化的用户管理与服务体系，实现电力企业与用户之间基本的双向互动管理与服务功能以及营销管理的现代化运行。

4.4智能调度技术和广域防护系统
智能调度是未来电网发展的必然趋势，调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展。

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。

4.5高级电力电子设备
电力电子技术在发电、输电、配电和用电的全过程均发挥着重要作用。

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。

目前我国在电力电子技术领域与国外的主要差距是：国内不能制造全控电力电子器件；大功率变流器制造技术水平较低，装置可靠性差；电力电子全数字控制技术水平还处于初级阶段；应用系统控制技术和系统控制软件水平较低；缺乏重大工程经验积累等。

4.6可再生能源和分布式能源接入
在发展智能电网时，如何安全、可靠地接入各种可再生能源电源和分布式能源电源也是面临的一大挑战。

分布式能源包括分布式发电和分布式储能，在许多国家都得到了迅速发展。

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。

风能、太阳能等可再生能源在地理位置上分布不均匀，并且易受天气影响，发电机的可调节能力比较弱，需要有一个网架坚强、备用充足的电网支撑其稳定运行。

随着电网接入风电量的增加，风电厂规划与运行研究对风电场动态模型的精度和计算速度提出了更高的要求。

5.结语
智能电网作为电网发展一项革命性的新技术应用运动，世界各国都在投入人力物力逐步推进。

而我国也在积极建设中国特色的智能电网，这是一项高度复杂的系统工程，也是我国电网发展的目标。

相信在广大电力科技工作者的不懈努力下，一定会建成坚强、稳定、科学、高效的智能电网。