智能电网发展前景与关键技术分析

祝磊　霍宇航　李沅武

【摘  要】目前随着居民用电量需求的增加、新型电力应用的创新以及偷电漏电情况的日益严重，传统电力系统已经难以维持或者解决这些难题，因此建设智能电网已经成为了解决这些问题的有效且不二的办法，推进智能电网的建设和创新已经成为了新时代背景下的必然趋势。本文起始首先介绍了传统电网中的主要问题以及面临的发展困难，提出建设智能电网的必要性和重要性，最后对建设新型智能电网的各种关键技术和优点进行了详细叙述。

【关键词】传统电网;智能电网;发展前景及关键技术

前言：自2012年，全球能源浪费问题日益严重，能源短缺问题已经在各个国家及各个地区显现，这些问题制约着国家及地区经济、环境、交通等诸多领域的发展。因此，在科技强国的提倡之下，合理开发能源，创新能源利用方式以达到节约能源、提高能源利用率是建设绿色社会的必然道路。

目前国内电力生产方式普遍落后，电力能源利用率不高等问题依然存有很大隐患，这些问题影响着中国走向科技强国的步伐，与国家倡导的“绿水青山就是金山银山”的观念相违背。因此，如何创新电力生产模式，优化电力应用模式，将最新技术应用到我国电网的建设之中是电力企业实现转型优化，优化我国环境，提高能源利用率的根本方法。

一、传统电网中存在的问题及面临的发展困境

1、设备老旧导致隐患突出，优化改造面临难题

目前中国部分地区输电线老化问题严重，部分变压器改造或者使用时间不长就出现渗油问题，输电线输电不稳导致输电过程中漏电现象严重。以唐山市为例，目前输电线路每年线路及變压器故障次数约为64次，大部分由于设备老化没有及时优化更新。设备老化问题带来的经济损失已经很高，如果想要更新输电设备所耗经费过多，因此一下子完成设备更新换代工作是不可取的。

2、新能源电力的快速发展对传统电网带来重大冲击

在新能源电力生产模式中，风力发电、水力发电和太阳能发电成为主要模式，这些新兴的产电模式已经逐渐代替原有火力发电，解决其消耗能源多，能源利用率不足等给环境、经济带来的诸多问题。虽然风电，水电等模式存在一定的发电不稳定、波动性大等问题，但是其不断发展过程中必将代替传统产电模式。

3、传统电网网配电自动化水平较低，用电需求促使其创新发展

我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果，长期以来配电网的建设未得到应有的重视，建设资金短缺，设备技术性能落后，事故频繁发生，严重影响了人民生活和经济建设的发展，随着电力的发展和电力市场的建立，配电网的薄弱环节显得越来越突出，形成了与电网建设不协调的局面。随着经济的发展，大众用电量需求逐渐增加，但是由于我国能源主要储存在西部地区，主要负荷地区在东南沿海及我国南部，加强我国电力输送的保障将成为我国电网发展的新趋势。

二、智能电网的发展方向、发展先进性及发展意义

1、智能电网的发展方向

在传统电网的基础上，发展“绿色高效”的智能电网成为了我国重点发展的科技计划。其建立在集成高速的网络基础上，利用其先进传感及检测技术，运用其新型设备、技术及理念，实现电网便利、可靠、安全、经济、环保的高效运行。

2、智能电网的发展先进性

在安全性上，智能电网具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。在技术融合领域，信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。在通信方面，通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。在传统电网的基础上，建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。

3、智能电网的发展意义

我国智能电网建成后，将实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升，这会极大程度的解决我国大众用电量大，电压需求大等诸多问题。同时，电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升，电网各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性，减少停电损失。最后，加强建设智能电网可以促进各行业相互协助发展，建设智能电网，有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级，为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。

三、智能电网关键技术分析

智能电网的发展需要各种技术相互融合，需要各种领域共同参与，目前建设智能电网所需要的关键技术包括：智能电网通信技术、信息管理系统、新能源并网技术、高级电力电子技术等。在此本文将进行简述。

1、智能电网通信技术

智能电网客户服务是智能电网用电环节的重要组成部分，是实现电网与客户之间进行交流，增强电网综合服务能力，满足互动营销的重要手段。建立高速快捷、双向集成的通信系统是实现智能电网的技术基础，提高电网业务、保护知识产权需要通信技术进一步发展。

2、信息管理系统

智能电网中信息管理系统主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全等功能。在对用电信息进行采集处理后，信息处理可以进一步完善对信息的分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成;横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。

3、新能源并网技术

新能源并网技术包括分布式能源并网以及可再生能源大规模集中并网技术。其中分布式能源主要并入低电压等级的配电网，使配网潮流变成双向潮流，因此，在智能电网里面需要加入新的保护方案、无功补偿方案以及频率控制方案等，以此来减小分布式能源对于电网电能质量的影响。可再生能源大规模并网是指聚集在同一区域的新能源发电单元通过电力电子设备进行集中并网，由于规模较大，会给电网造成较大冲击。

4、高级电力电子技术

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

四、结语

在分析过我国传统电网中面临的发展难题及困境之后，同时结合智能电网的发展意义和潜力，我们可以知道创新新型电力生产模式、优化电力输送方法、提高我国电力能源利用率已然成为必然趋势。近几年来我国在智能电网上取得诸多重大突破及进展，未来智能电网的发展潜力是无限的，始终保持技术的更新，加快智能化建设是使智能电网早日完全实现的重要举措。

参考文献：

[1]林桂辉.智能电网与分布式能源发展概述[J].中国高新技术企业，2014，01：141-142.

[2]鹿婷婷，李志峥，浅谈物联网技术在智能电网中的应用[J.科技创新与应用，2014，06：153.

作者简介：

祝磊，男，2000.02.29，满，河北省承德市，本科，研究方向：电子科学与技术。

霍宇航，男，1999.10.22，汉，河北省保定市，本科，研究方向：电气工程及其自动化

李沅武，男，2001.02.12，汉，河北省唐山市，本科，研究方向：测控技术与仪器

（作者单位：华北理工大学）