我国坚强智能电网的综述

浅谈我国的坚强智能电网摘要：智能电网是21 世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势，我国也开始进入智能电网高速发展时代。

建造坚强智能电网是我国电网发展的必然趋势，能够带动整个电力行业的优化，构成电网的发、输、配、送、用等重要组成部分，必然也要向智能化方向协调发展，最终实现电网的可持续发展。

因此，对坚强智能电网的评价、研究是十分必要的。

本文主要介绍了智能电网发展背景，阐述了对智能电网的认识，综述了我国智能电网的发展历史、和“三步走”、“一特四大”的坚强智能电网发展战略，以及对电网关键技术的要求，最后对我国智能电网的发展做出了展望。

关键词：智能电网能源三步走一特四大正文：我国能源消费是以煤为主, 煤炭消费占一次性能源的70%左右, 清洁能源的比重相对较低, 面临着环保问题的严峻挑战，故而我国政府高度重视清洁能源发展。

根据规划, 我国将在甘肃酒泉、江苏沿海和内蒙古等地建设若干个千万kW 级的风电基地, 打造“风电三峡工程”；在西北部地区发展大规模太阳能光伏发电；继续加快中东部地区核电开发和西部大型水电开发。

我国的水能、风能、太阳能等可再生能源资源具有规模大、分布集中的特点, 需要走集中开发、规模外送、大范围消纳的发展道路。

同时,风电、太阳能发电具有随机性和间歇性的特征, 水电具有明显的季节性特征，客观上要求电网大幅提高安全稳定水平，适应各类电源接入和送出的需要，发展核电同样也需要坚强电网的有力支撑。

要满足以上需求，传统电网将面临极大挑战, 技术升级势在必行。

另一方面, 2009 年1月,国家电网自主创新投产的特高压线路已经试运行成功, 这为下一步发展智能电网提供了坚实的基础。

因此，国家电网公司结合我国的基本国情和特高压实践,提出了建设“坚强智能电网”的发展目标。

在如此大背景下应运而生的坚强智能电网，就要求以特高压坚强网架为基础, 以通信信息平台为支撑, 以智能控制为手段, 包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节, 覆盖所有电压等级, 实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合, 是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

因此, “坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本内涵。

只有形成坚强网架结构, 构建“坚强”的基础, 实现信息化、数字化、自动化、互动化的“智能”技术特征, 才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用，而特高压输电网建设为发展智能电网提供了坚实的基础。

针对世界各国高速发展的智能电网，我国抓住机遇也相应地提出了坚强智能电网发展战略, 将分三个阶段进行：首先是规划试点阶段，即：2009年——2010年，重点开展规划、制定技术和管理标准、开展关键技术研发和设备研制，及各环节试点工作。

其次是全面建设阶段，即：2011年——2015年，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。

最后是完善提升阶段，即:2016年——2020年，基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率、电网与电源、用户之间的互动性显著提高。

除此之外，我国还提出了“一特四大”的电网发展战略：一是通过发展特高压电网，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，促进风能和太阳能发电等新能源快速发展，从根本上缓解煤电运紧张矛盾的战略措施。

二是以大型能源基地为依托，建设由1000 千伏交流电和±800 千伏直流电构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。

三是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。

我国结合基本国情和特高压实践,以及面对21世纪各国对电网发展的特殊要求，我国的坚强智能电网发展就有了其新的目标和要求:1、以抵御事故扰动为目的，实现安全稳定运行，降低大规模停电的风险；2、使分布式电源（包含分布式发电、分布式储能和电力用户的需求响应）得到有效利用；3、提高电网资产的利用率；4、提高用户用电效率、可靠性和电能质量。

坚强智能电网的发展，使得电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面。

作为我国重要的能源输送和配置平台，坚强智能电网从投资建设到生产运营的全过程都将为国民经济发展、能源生产和利用、环境保护等方面带来巨大效益，具体包括以下几方面：1、在电力系统方面：可以节约系统有效装机容量；降低系统总发电燃料费用；提高电网设备利用效率，减少建设投资；提升电网输送效率，降低线损。

2、在用电客户方面：可以实现双向互动，提供便捷服务；提高终端能源利用效率，节约电量消费；提高供电可靠性，改善电能质量。

3、在节能与环境方面：可以提高能源利用效率，带来节能减排效益；促进清洁能源开发，实现替代减排效益；提升土地资源整体利用率，节约土地占用。

4、其他方面：可以带动经济发展，拉动就业；保障能源供应安全；变输煤为输电，提高能源转换效率，减少交通运输压力，在这些方面具体包括以下部分：1、能有效地提高电力系统的安全性和供电可靠性：利用智能电网强大的“自愈”功能，可以准确、迅速地隔离故障元件，并且在较少人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常状态，从而提高系统供电的安全性和可靠性。

2、实现电网可持续发展：坚强智能电网建设可以促进电网技术创新，实现技术、设备、运行和管理等各个方面的提升，以适应电力市场需求，推动电网科学、进而实现可持续发展。

3、减少有效装机容量：利用我国不同地区电力负荷特性差异大的特点，通智能化的统一调度，获得错峰和调峰等联网效益；同时通过分时电价机制，引导用户低谷用电，减小高峰负荷，从而减少有效装机容量。

4、降低系统发电燃料费用：建设坚强智能电网，可以满足煤电基地的集约化开发，优化我国电源布局，从而降低燃料运输成本；同时，通过降低负荷峰谷差，可提高火电机组使用效率，降低煤耗，减少发电成本。

5、降低线损：以特高压输电技术为重要基础的坚强智能电网，将大大降低电能输送中的损失率；智能调度系统、灵活输电技术以及与用户的实时双向交互，都可以优化潮流分布，减少线损；同时，分布式电源的建设与应用，也减少了电力远距离传输的网损。

尽管世界各国智能电网技术发展地异常迅猛，但在当前，作为尖端技术的智能电网尚存在着许多技术瓶颈有待突破，在智能电网建设过程中，加强对智能电网关键技术的认识，对于维护智能电网的稳定发展，促进智能电网的稳定运行具有十分重要的现实意义，因为它涉及到诸多关键技术与应用，其中一些关键方面的技术如下所列：1、灵活的配电网络拓扑结构：配电网络拓扑结构，是智能电网建设的基础，通过配电网络的拓扑结构，可以使配电网络在发生故障时，将故障造成的影响降低到最低水平，并且能够迅速和联系智能电网内其他部分恢复对故障之外的区域供电。

目前，配电网络拓扑结构经常涉及到的新概念有：⑴、双向潮流，各个电路之间实现功率交换；⑵、DC 环形母线，全新的服务形式；⑶、环形低压配电，全新重构选择；⑷、集成分布式能源，灵活的微网，故意安全岛等。

2、智能信息技术：在智能电网的发展过程中，智能信息技术是智能电网建设的最重要的内容与支撑之一，它贯穿于从电厂到输配电，再到调度以及用电的每一个环节，为智能电网的稳定运行提供了重要保障。

从智能电网方面来讲，智能信息技术主要有以下三个重要的特点：⑴、数字化程度远远超过目前电网的数字化程度；⑵、通过使用面向服务的体系结构对相关数据进行整合与应用，并构建统一信息平台；⑶、对深层次应用调度管理、电力营销、人力资源以及生产管理等相关辅助决策信息，努力构建业务整合、信息集中、符合智能电网运行规律、可进行扩展应用的分析系统，从而实现对生产、调度、营销等相关业务信息的存储与管理，形成一整套具有智能决策、综合查询的综合系统，为电网系统管理层进行决策提供真实可靠的数据。

3、智能通信技术：为保证对智能电网的实时控制，实现对智能电网的动态管理，必须建立高效、双向的实时通讯系统，从而使智能电网成为一个实时、动态的现代化电力基础设施。

通过该系统，不但可以完成智能电网内部数据的自我检测，同时还可以完成智能电网内部数据的自我调整，真正实现电网的智能化管理。

同时，通过该系统，还可以实现对电网各部分的远程控制，检测电网中的各种扰动，并进行补偿，同时还可以实现对潮流进行重新分配，从而保证整个智能电网的安全。

通过智能通讯系统，还可以实现各种智能电子设备、各类智能表、电路控制器、控制中心、保护系统与用户之间的网络化通信，真正提高人们对于电网的控制能力，提高电力系统服务于用户的水平。

4、分布电能接入技术：分布电能主要包括分布在智能电网不同区域的发电装置以及储能装置，各发电厂通过并入智能电网完成对智能电网电能的补充，各储能装置通过并入智能电网可以对智能电网暂时过剩的电能进行储存。

目前，分布发电技术主要包括风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池、微型燃气轮机、生物质能、潮汐能、地热能、核能等发电技术。

分布储能装置主要包括飞轮储能、超导储能以及蓄电池储能等。

在配电网中，由于各分布电源和负荷中心相对较近，因此不再需要电网大幅度的扩展，还使得供电的可靠性得到了保证，如果大电网因为各种原因遭到严重破坏，各分布电源就可以形成微网或者孤岛对医院、电视台等重要的用户和设备提供应激性供电。

5、参数量测技术：在智能电网的建设与运行过程中，参数量测技术是保证智能电网正常运行的重要手段，是智能电网最基本的构成要件。

通过现代化的参数量测技术，可以获取智能电网中每一部分的相关信息，并将其转换为数据信息，提供给智能电网的各个部分并进行使用。

通过现代化的参数量测技术可以实现对智能电网组成设备的运行状况是否稳定，电网是否完整的实时监测。

通过现代化的参数量测技术，可以对智能电网中的各类表、计的数据进行读取，协助完成对电网电路阻塞的疏通，完成对电费的评估，避免出现窃电、漏电现象。

通过现代化的参数量测技术，还可以实现与用电客户之间的互动与沟通，听取用户对电力服务的意见，为提供更好的电力服务创造条件。

6、智能调度技术：智能调度技术是实现智能电网智能化调度的重要保证，是实现发电系统、输电系统、变电系统、配电系统与用电系统之间互相联系的桥梁和纽带。

智能调度技术的提升，对于整合和提升WAMS 系统、EMS 系统等各种系统功能，建设统一的网络数据库，逐步建立保证整个智能电网协调运作的一体化调度平台，保证智能电网安全稳定可控的运行具有重要的意义。

7、高级电力电子技术：高级电力电子设备主要包括IEDS（智能电子装置）、多功能固态开关以及柔性输电系统装置等。

在智能电网运行过程中，有大量的IEDS、多功能固态开关以及柔性输电系统装置在进行工作，通过IEDS、多功能固态开关以及柔性输电系统装置可以改善和控制整个智能电网内电能的质量，确保用户能够得到正常的质量上乘的电力。