电力技术及电力系统规划探究——以智能电网为例

刘刚 王学申

黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150000

电力技术及电力系统规划探究
——以智能电网为例

刘刚 王学申

黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150000

电网运行管理体制近年发生的重要变革和现代社会电网可靠性的高要求，迫切需要发展新的电网技术。本文以智能电网技术的介绍来阐述电网规划在电力系统规划中的作用。

智能电网；电力系统

一、电力技术的发展（智能电网的发展）

应对能源短缺的挑战，技术进步带来的机遇，现代社会对电力技术的需求和高技术与传统电力技术交叉、融合的发展趋势；电力高效、洁净地生产、传输、储存和使用的新技术极其有市场前景。

智能电网实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，正是电力技术发展的成果，并且适应了市场发展的需要。

2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（Swarm)群体行为原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。从此，揭开了智能电网时代的序幕。

1、智能电网的概念

智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

2、智能电网的特征

智能电网具有坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化的特征。其具体表现如下：自愈，所谓的自愈能力顾名思义即现代化的电网可以针对自身的故障及问题做到及时的发现及反应，并进行快速的解决，减少停电的时间，降低经济损失。互动，即现代化的电网中，各电力用户可以明确看到电费的价格，并用可以选择适用自身实际情况的供电方案及价格。安全，在电网的建设初期就将彻底安全性考虑进去；经济，针对电网的资产做进一步的优化，只需少量新建的基础设施，但是可以提供更多的能量，因此运行维护成本大大地降低，从而其运营效率得到了大幅度的提高。兼容，现代化电网允许即插即用的与包括电能储存设备及可再生能源等任何电源相连接，具有很强的兼容性。此外，现代化的电网不存在电压尖刺、电压跌范以及扰动和中断等质量问题，因此更加适应计算机、数据库以及电子自动化生产的要求，且智能电网支持持续的全国性交易，地方性和局部可以先进行革新。

3、智能电网的智能化主要体现在：

（1）智能电网具有可观测

采用先进的传感量测技术，实现对电网的准确感知。

（2）智能电网具有可控制

可对观测对象进行有效控制。

（3）实时分析和决策

智能电网实现了从数据、信息到智能化决策的提升。

（4）自适应和自愈

智能电网实现自动优化调整和故障自我恢复。

4、智能电网中应用到的先进技术

（1）高速双向通信技术

高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征—自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。

（2）智能固态表针

智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。

（3）FACTS 装置应用

智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网输送容量和可靠性。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。

二、智能电网规划在电力系统规划中的意义

1、电力系统中的电网规划

我国有线电路由于规划工作不细致、不到位，线路新建投运不到一年就出现超负荷情况；有的输电线路建成后的长期负荷率低于10%；有的地方由于输电线路滞后，电站建设无施工电源，工程进展速度慢，增加了建设成本和施工难度；有的地方产生了“四无水电站”项目，导致工程建设质量无法保证，同时也埋下了重大的安全隐患。

另外，电网与电源发展不协调的矛盾，电网输电能力不强，西部、北部的电力难以输送到负荷密集的中、东部地区，加剧了煤炭供应和交通运输紧张局面，降低了能源配置效率。同时，互联电输电能力严重不足，大电网的优越性得不到发挥；区域电网之间水火互济和跨流域补偿能力明显不足。

再次是现有电网难以满足远距离、大容量输电的需要。

2、智能电网的优点

（1）智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度；

（2）可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；

（3）智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式能源管理；

（4）可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，解决电网商业化运转；

（5）智能电表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。

3、智能电网的应用对电力系统规划的意义

智能电网优化调整其电网资产的管理和运行以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产以及何时需要，每个资产将和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。

可以说接纳可再生能源的间歇性发电是智能电网最突出的优势以及发展动力，智能电网的这种优势真正实现了节能减排，发展低碳经济，从而使电网的功能形态由单纯的电能输送提高至可持续发展、节能减排的高度，突出了电网的社会性。其互动的特点为用户提供了更加经济的电能，在未来的发展中，还可以逐步实现和电信、电视以及广电等网络的统一。此外，智能电网的自愈的功能对于电网供电的安全性是一次革命。电网企业一个重要的考核指标即是对安全的考核，电网的安全性提高，那么对于电网企业的发展也起到一个很大的促进作用，由此可见，智能电网的发展既是出于企业自身的发展所需，也是出于企业实践社会责任所需。将智能电网对电力规划的影响进行总结归纳，其就表现为以下三点：首先电网规划要更加关注我国能源战略计划的发展，尤其是可再生能源；其次，电网的规划要列加注重用户侧的特性；最后，电网规划要更加注重电网的动态运行特点。

一个概念解放一个时代，把握一个概念焕发一个行业的潜能，而界定电网信息化的概念是确定一个国家电网现代化的基本前提。中国电网升级化路线应该定义为智能电网的变革，智能电网的发展是全球工业和信息业的一次新产业革命、技术革命和管理革命，应该以此为基础制定中国高起点的电网现代化的战略发展路线。

参考资料

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[2] 黄昌泽,刘明波.不确定性无功优化问题的双层规划解法[C].电力系统及其自动化专业第 21届学术年会论文集 .2006

[3] 曾鸣.综合资源规划及其激励理论与应用[M].北京:中国经济出版社.2000

[4]郑建超.电力新技术——通往可持续发展的桥梁[J].科学周刊.2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.028