智能电网建设效益分析

智能电网建设效益分析

智能电网建设效益分析

陶维青，项玉球

(合肥工业大学电气与自动化工程学院)

摘要：本文从智能电网的概念出发，通过分析智能电网特征、功能和主要组成元件，提出了智能电网对电力公司、用户和整个社会带来的效益，得出中国应结合自己的国情加快智能电网的研究和建设的结论。

关键词：智能电网；电力公司；用户；效益

Benefit analysis of smart grid construction

TAO Wei-qing，XIANG Yu-qiu

(School of Electrical Engineering Automation, Hefei University of Technology)

Abstrcat: This paper proceeds from the concept of smart grid, proposes benefits of the smart grid to the power companies, users the whole society through an analysis of smart grid features, function the main component, gets the conclusion that China should speed up the smart grid study construction combing with its own conditions.

Key words: smart grid; power corporation; users; benefits

随着人口的增加、城市化进城的加快和工业的飞速发展，人类对能源的利用将达到前所未有的高度，可再生能源面临挑战，人们加大了对新能源的研发力度。现如今节能减排、绿色能源和可持续发展成为各国关注的焦点，具体到电力工业就是要大力发展智能电网。

1 智能电网概述

智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛应用的分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动[1]。智能电网利用传感器把发电、输电、配电、供电等各种关键的设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线网络，并对各个节点进行实时的监控，每隔一定时间采集电网的数据，然后通

过网络系统把获得的数据进行收集、分析和整合，运用系统快速仿真与模拟软件为智能电网提供数学支持和预测能力，以此来降低成本，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。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、支持混合动力汽车的接入，以及使家电设备智能化。未来智能电网工程的实现将对经济、电力行业和用户带来巨大的效益，同时还能有效地保护了环境。

2智能电网为电力公司带来的效益

在建设智能电网过程中，通常电力公司首先要考虑到实施或建设一个先进的高级量测系统或体系。尽管条件不尽相同，但是在高级计量体系中运用先进的通信技术和设备是实现智能电网的关键环节。智能电表能更好地将各种设备集成在一起，例如室内储能装置、插电式混合动力汽车、分布式电源，以及各种控制负载的装置。在推动智能电网改造升级中，如今电力公司期望通过提升技术来维持可靠安全的电网以满足各种不同客户日益增长的业务需求。

2.1 提升电网的可靠性

智能电网使得电能质量和电网可靠性得到显著的改善。智能电表让电力公司更容易确认电表是否正常工作。在全电网间的双向通讯使得对故障区域的远程识别、定位、隔离和恢复供电将更为迅速，而不必召唤现场的调度人员。事实上，智能电网可以减少高达一半的召唤。通过积极的网络管理和自动响应机制，可以大大减少电网的停电时间和频率，减少了向主站的呼叫次数，提升了电力用户的满意度。整个系统的远程监视和控制设备可以创建一个能够“自愈”的电网，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，还能延长变电设备和配电资产的使用寿命。面对日益增长的电力需求和老化的电力基础设施，通过对电网自动化程度的提高以满足用户对电力质量和可靠性不断提高的期望。

2.2 提高电力输送效率

提高功率因素和保持系统负荷平稳可以减少30%的配电网损耗[2]。而现如今这个问题在一定程度上又由在变配电线路上的控制电容器所决定。通过控制这些设备能大大提高信息的实时性。几乎所有高效率负载，如供暖、通风和冷却系统、消费类电子、照明用具和其他负载正在从纯电阻电路向基于逆变器特性的电路转变，这就意味着整个系统的性能特别是功率因数和无功功率将会随着负载需要做出实时的改变。智能电网将会加强对电网的监控并帮助电力公司制定补偿计划，部署投切电容器组及其他功率因素控制装置--包括基于电力电子技术的配变电设备。

2.3 提高了电力系统安全性

配变电站越来越多地采用数字化设备来加强保护并提高可靠性，电力有关部门也制定了关键基础设施保护标准以解决系统安全问题，智能电网技术更好地集成这些设备，提高传感器的

使用率并增加控制层。智能电网在实施过程中加大了对电网安全的投资力度，更多地利用计算机信息技术（如快速仿真与模拟软件）和先进的继电保护装置，使用来自广域智能网络代理[3](INAs)的实时数据，快速仿真与模拟软件将从全系统的利益出发，通过建立最优的系统模型，协调这些INAs的控制功能，提高电网元件失灵稳定性，防止了重大停电事故的发生。

2.4 降低系统运行和维护成本

智能电网技术能够实时地对系统资产进行远程监测和控制，使得供电部门摆脱时间检修做法，而是根据设备运行状况进行检修，大大降低了系统维护成本。运用从电网获得的线路实时信息可以降低设备过载风险，特别是配电变压器。如今电网中还保持使用一些年代久远的变压器，虽然这样做会增加系统的停电风险以及较大的中断或损害系统设备。但是这样做是非常必要的，因为随着铜和磁性钢价格的上涨，更换新变压器的费用显得尤其昂贵。智能电网中的多功能传感器可连续监视设备早期故障的若干电气参数，例如设备绝缘击穿和紧固件松动所产生的绕组。再加上对变压器保护两侧电源断路器先进的故障分析，可以帮助我们确定设备何时需要维护、修理并更换，最终大大节约了系统运行成本和维护成本。

2.5 支持分布式能源的接入

智能电网将支持可再生能源与分布式能源的接入，帮助电力公司和用户更加方便地获取这些资源并从中受益。传统电网是集中式发电然后通过可预测的负载统一分配电能，大量分布式能源的接入对于传统的电网而言是个不小的挑战。风能和太阳能作为分布式能源的重要组成部分，都具有波动性和间歇性的特点，这就要求电网集成监测，控制，灵活调度和变电站自动化功能，预测分布式发电情况并制定补充发电计划以便减小各种分布式能源对电网的冲击。智能电网使得双向潮流更易控制，通过高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中来并协调运行，将可带来巨大的效益。除了节省对输电网的投资和提高系统的可靠性、效率外，还可提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持，及其他一些辅助服务功能，如无功支持、电能质量改善等；同时，它也为系统运行提供了巨大的灵活性。

3 给电力用户带来的效益

智能电网从消费者的需求出发将更好地控制其能源消耗，使网络更广泛的参与，包括智能网络连接设备、分布式发电设备、能源管理工具、高级计量体系和需求侧管理[4]，消费者将能够更好地规划和管理其能源消耗。给用户带来的效益主要有以下几点：

3.1 智能用电管理

电力用户运用智能电网技术通过室内或楼宇自动化技术来最大限度的降低自身的用电量，高级计量体系会告知他们的电能在哪些地方被消耗掉，花费的成本是多少以及给环境带来了多大的污染。消费者可以以交互的方式管理其使用和设置偏好，实用程序会在此基础上自动作出适当的调整。消费者可以建立以智能家电、安全系统以及可以与电网互动的电子产品为核心的家庭区域网络，该网络可以与电网实时通讯并将信息反馈给消费者。消费者能够进一步远程管理这些设备。双向通信设施甚至允许设备和安全系统会话，当业主不在时能向业主发出安全警告。这些智能住宅和智能建筑方便快捷，并鼓励消费者作出了更为有效地能源决定，节约了大量能源。