电网系统中智能电网工程探析

电网系统中智能电网工程探析

发表时间：2019-04-11T16:59:40.127Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：王佳

[导读] 摘要：未来电网的建设中，用户需要了解实时电价情况，根据电价情况可以选择自己的分布式电源供电或者从电网供电，一些新型用电设备的使用也将改革电网配电与用电的模式，而且，目前我国农村及城市使用的电表基本上只有用电量计算的功能，这种用电模式必然影响到配电和用电之间的交互。

（黑龙江省电力有限公司齐齐哈尔供电公司黑龙江齐齐哈尔）

摘要：未来电网的建设中，用户需要了解实时电价情况，根据电价情况可以选择自己的分布式电源供电或者从电网供电，一些新型用电设备的使用也将改革电网配电与用电的模式，而且，目前我国农村及城市使用的电表基本上只有用电量计算的功能，这种用电模式必然影响到配电和用电之间的交互。智能电网必须建设与之相适应的智能用电量测和管理体系，智能电网用电模型应该具有电能多功能计量、动态电价、自动采集等功能，配电与用电之间的实时信息交互可以提升供电部门对市场的把握，提高电网经济运行的能力。

关键词：智能电网；电网系统；分布式能源；智能化

智能电网包含了一个智能型电表基础建设，用于记录系统所有电能的流动。通过智能电表，它会随时监测电力使用的状况。智能电网包括超导传输线以减少电能的传输损耗，还具有集成新能源，如风能，太阳能等的能力。从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

1 智能电网概念

IBM给出的定义是：运用先进的网络分析技术及新的智能化技术手段，将电力企业的网络分析技术及新的智能化技术手段，电力企业的各种设备、控制系统、生产任务及工作有机地联系在一起，在一种“公共信息模型”的基础上自动收集和存储数据，对供电系统的运行及电力企业的经营管理进行全面、深入的分析，客观正确地优化其资产管理和供电服务。美国能源部现代电网委员会则是从广义的角度定义智能电网，是将先进的传感技术、控制理论、通信等先进技术集成到现行的电力系统的输配电领域的一项综合技术。目前我国智能电网的定义是：以特高压电网为骨干网、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。从美国、欧洲及国内的研究来看，智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通信技术、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。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，满足环保约束、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。

2智能电网的原动力和主要特征

从电网的角度看，智能电网的原动力至少包含下述4个方面：

2.1实现大系统的安全稳定运行（以抵御事故扰动为目的），降低大规模停电的风险，最大程度地提高设备的使用率。近年来世界上大停电[频繁发生，一般的观点是，提高系统的全局可视化程度和预警能力，与使用较好的、灵巧的和快速的控制是增强电网的可靠性和避免系统崩溃的关键[3]。

2.2分布式电源（包括储能）的大量接入和充分利用。基于环境保护、节能减排和可持续性发展的要求，人类更加深入地研究和利用洁净能源，电网中的太阳能、风能等可再生能源发电日益增多。它们大多是不确定的间歇性分布式发电（distributed generation，DG），而且直接接入配电系统。此时电网自上而下都成了支路上潮流可能双向流动的电力交换系统，从而提出了，如何处理数以万计的分布式电源和应对其发电的间歇性，以确保电网的可靠性和人身与设备安全的问题。

2.3高级市场化和需求侧管理。生态文明和环保意识的提升，使电力公司积极寻求不同于传统的方式来满足供需平衡。除了分布式的发电外，鼓励用户进行需求侧响应（demand response，DR）和节能也被认为是有效的方法。现实电网的利用系数很低（据美国统计，约为55%），一年内只有少数时间资产是被完全使用的，浪费了大量的固定资产投入。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差，而现实系统中存在着大量能与电网友好合作的可平移负荷（电暖气、空调、热水器、电冰箱等），其比重超过运行储备。因此，需要开发高级的配电市场，通过电力公司与终端用户的互动，实现更具弹性的负荷需求特性，优化资产管理和利用，同时为用户提供多种选择性。“我们所从事的工作是否适用于市场？是否激励用户？是否实现了资产优化？是否高效运行？”应该成为智能电网的核心原则。

2.4近20年，通信和信息技术得到了长足的发展，数字化技术及应用在各行各业日益普及。它对电网的供电可靠性和电能质量提出了很高的要求。然而，目前的电网不仅满足不了数字化社会的这些需要；同时，它在数字化技术的自身应用方面也相对落后，特别是在配电网方面，尽管技术的进步已经使得对电力系统的实时监控和资产管理进一步扩展到配电网络日益经济可行。

3 智能电网的关键技术

3.1 自愈电网

自愈是智能电网最重要的特征，自愈电网连续不断地进行在线自我评估，以预测电网可能出现的问题，发现已存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以纠正和控制。自愈电网确保了电网的安全性、可靠性、效率和电能质量。

3.2 微网

微网是指接有分布式电源的配电子系统，是一个预先设计好的孤岛，可在主网脱离后正常独立运行，维持所有或部分重要用电设备的供电。微电网与主电网可以灵活地连接、断开，既可与大电网联网运行，也可在主电网发生故障时与主网断开单独运行。

3.3 先进的计量基础设施AMI

AMI是一个使用智能电表通过多种通信介质，以设定的方式或按照需要测量、收集并分析用户的用电数据。AMI是智能电网的基础信息平台，能够提供开放式双向通信系统。

3.4 先进的电力电子设备

电力电子设备可以改善和控制电能质量，为用户提供满足其特定需求的电力。电力电子设备也是能量转换系统的关键部分，常被用来