浅谈智能电网领域技术分析与发展趋势

潘君

【摘    要】智能电网涉及发电、输电、配电、用电等各领域，有效融合通信技术、电力电子技术以及IT技术等多种技术形式，以满足智能电网的感知、决策、控制的智能化功能，本文结合2013年国际智能电网论坛中各国的最新技术进展与智能电网工程的最新成果，阐述了智能集成化发电、电力系统设计与稳定运行、智能电网输电网络、智能电网配电自动化等领域的最新要求。

【关键词】输电  配电  智能电网  自动化

1 背景

作为国家战略新兴产业重点领域工作，智能电网工程建设可推动能源结构由高碳转向低碳、能源利用由粗放转向集约升级、能源配置由局部地区转向全球范围、能源服务由单向供给转向智能互动，从而起到构建以安全发展、高效发展、清洁发展为目标现代能源保障体系。

智能电网工程是在传统发输配电力系统基础上的转型升级，也是新技术相融合的整体体现，其技术重点领域涉及智能集成发电、储能、网络稳定性、智能电网通信、输电、配电网、智能用户端、智能城市等。

2 智能集成化发展趋势

智能电网的发电侧，需要进一步提高可再生能源及新能源的接入比例，从而进一步解决减小温室气体排放、全球变暖、能源枯竭等问题。因此，就需要从电源接入的两个方面考虑，首选、就是大型风场（包括陆上及海上风电场）、光伏电站接入电力系统输电网络;二是屋顶光伏、小风机等可再生能源分布式电源接入配电网需求。对此，需围绕可再生能源的接入安全、稳定性、可靠性、控制及调度等方面进行研究。

大容量可再生能源发电对电力系统的新要求：相比德国、丹麦、冰岛等欧洲国家的可再生能源的占比，我国目前新能源还是火电为主，可再生能源占比较小。针对可再生能源发电的接入，电网需采取的电压/频率控制、有功/无功控制、短路电流、过载及保护、谐波控制等方面进行的改造升级要求一直是行业重点关注的领域，此外，由于可再生能源技術的缺陷，需要进一步提高电力系统稳定运行的能力。

新能源发电系统的管理：涉及电网规模、需求端能源管理、计量数据管理、数据保护以及网络安全等方面技术，发电系统的管理需针对上述管理模式的变化，制定详细的工作流程，来应对新技术的发展，此外，管理模式方面需要能源市场、电网公司、用户以及相关利益共同参与。

灵活发电形式与智能电网的有机融合：开展灵活发电形式与智能电网的有机融合，需要满足电力系统最大限度的接纳可再生能源发电容量，此外，多种控制和调度模式在应对间隔发电以及负载变化方面也需要重点研究。

3 电力系统设计与稳定运行

由于可再生能源不稳定性，一定程度上导致分布式电源集成和配电网的可靠性运行问题，即需要通过电力系统的稳定性设计及运行控制的有效的解决，且其关键技术在于，一方面在于电力系统设计方面，直流、交流及混合输配电技术的应用;另一方面输配电网络的标准化运行控制需求。

多种电源接入电力系统的稳定性保障：电力系统中大量可再生能源接入所导致电网运行不稳定，特别是针对大型风电场接入网的频率稳定性提出了更高的要求，大量灵活的负载和灵活的电源所给电网带来的稳定性运行冲击等问题，需开展可用于电力系统的功率实时预测方法，用于解决上述问题。

交直流输电技术在电力系统中的应用：关于交流输电与直流输电在电力系统中混合应用方面，以我国交直流项目为例，三纵三横一环网工程的优势明显，此外，针对以大规模电源接入电力系统的稳定性要求，特高压直流输电方面在电力系统中的可做到最大容量的平滑接纳。

4 智能电网输电

智能输电网络作为智能电网的上游环节，目前已经在设计、运行、维护等环节积累了丰富的经验，但同时，也需要进一步在大规模可再生能源的接入的稳定性提高、输配电效率的提升、损耗的降低、运行维护智能化程度提升等方面展开深入研究。

特高压输电技术突破：我国在大容量长距离的特高压直流、特高压交流输电、柔性输电技术、电力系统稳定性控制技术、以及各种高压交直流输电设备的智能化改造升级应用等方面均开展了大量技术研发与工程建设工作，为开展坚强智能电网工程奠定了坚实的基础。

电力系统的控制和保护：针对智能电网的安全、可靠及可控等需求方面，需开展电力系统的控制和保护技术改造升级方面的研究，以及满足发电端与负荷端之间长距离输电、可再生能源接入电力系统、改变电力网络拓扑结构、负载响应等情况下，电力系统控制和保护的要求。

5 智能电网配电自动化

配电自动化能够实现能源合理分配、负载平衡控制、需求动态响应、保障电力安全等功能。

配电网技术：包括配电网管理、用户需求分析、配电网分布式能源接入、输电网管理等领域。此外，配电网还需要诸如现代信息技术、运行技术、及通信技术的有机融合，以及通过智能电表的数据分析、电网实时监控来开展配电的运行及维修等工作。

大数据在智能电网的应用：在智能电网领域应用大数据技术，即在智能电网的设备以及配电、通讯领域管理所有数据，并指出大数据是一种覆盖全网络的具有通讯功能的软件系统，可以分析在配电自动化中所有需要的数据内容。

6 总结

智能发电：对于大多数国家来讲，智能发电的技术挑战均在于可再生能源的接入稳定性要求，关键就是发电侧的设计与布局以及负荷端的预测技术，就需要进一步改变发电市场机制，通过示范项目进一步改进智能发电中的传统电力和可再生能源发电的协调发展。

电力系统的运行：以交直流混合输电技术解决大容量远距离输电电力系统，在原有电力设备上增加智能电子控制功能，通过在线分析和信息共享的方式，提高电力系统的运行稳定性。

智能输电系统：不论是欧洲的分布式接入为主的输电网络模式，还是中国的大容量远距离的输电网络模式，其输电系统的发展需考虑的方向即使平衡发电侧的负荷端的用电平衡，提高控制和调度的灵敏度和冗余度。

智能配电系统：大数据的理念逐步渗透到配电自动化系统，通过有效的数据分析提高自动化水平，同时进一步加强分布式能源接入配电网工程建设工作。

参考文献

[1]时珊珊，鲁宗相，周双喜，等.中国微电网的特点和发展方向[J].中国电力，2009，42（7）：21-25

[2]时珊珊等.“中国微电网的特点和发展方向.”中国电力，42.7（2009）：21-25

[3]鲁宗相，周双喜，&闵勇.（2009）.中国微电网的特点和发展方向.中国电力，42（7），21-25