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摘 要:电力是工业和社会的支柱。智能电网是当今世界电网发展的必然趋势,发展具有中国特色的坚强的智能电网是应对未来电网发展所面临的新形势,是构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系的客观需求。本文综述智能电网概念和国内外研究现状,结合我国电网特点和能源分布,分析我国发展智能电网的发展形势。
关键词:智能电网;特高压;信息化;自动化;E-Energy
0引言
一直以来,两大电网公司国家电网和南方电网公司对电网建设都以电网更加智能、高效、可靠、绿色的方向为目标,以应用先进计算机技术、通信和控制技术升级改造电网为发展主线,在新能源并网、微电网、输变电智能化、配电智能化、智能用电、电动汽车发展等领域开展了广泛的技术研究,并结合各自电网需求和资源优势,在发、输、变、配、用各环节示范应用智能电网新技术。在2005年间,美国智能电网研究开始蓬勃发展,DOE先后发布了电网2003、国家输电技术路线图等,阐述了美国未来国家电网远景和技术战略,开展了网格化和现代电网等项目,随后几年中,美国电力企业开始在智能电网领域开展了一系列探索[1]。
1智能电网的优势
传统电网是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可组性;垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、可配置、可重组的系统;系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向;系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高, 但由于信息的不完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体, 所以整个电网的智能化程度较低[2]。
与传统电网相比,人们设想中的智能电网将进一步拓展对电网全景信息( 指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等)的获取能力,以坚强、可靠、通畅的实体电网架 构和信息交互平台为基础,以服务生产全过程为需求,整合系统各种实时生产和运营信息,通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化,为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运 营状态图,并给出相应的辅助决策支持,以及控制实施方案和应对预案,最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理。
与传统电网相比,智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效 能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。由于智能电网可及时获取完整的电网信息,因此可极大地优化电网全寿命周期管理的技术体系,承载电网企业社会责任,确保电网实现最优技术经济比、最佳可持续发展、最大经济效益、最优环境保 护,从而优化社会能源配置,提高能源综合投资及利用效益。
2我国智能电网的现状
“中国国家电网公司正在全面建设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,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。”这个观点标志着中国国家电网开始接受互动电网概念。然而,从近年的发展来看,中国国家电网在智能电网建设方面,似乎对建设高电压等级的输电线路(1000kV及以上)更感兴趣,而不是在于全网络的智能化。我认为这并不是中国在智能电网建设上的落后,我们还应该看到欧美国家的电网趋于成熟、稳定,随着全社会对环境问题的关注,各类清洁能源的发展非常迅猛,而中国必须首先加强输电网的建设,解决以煤电为主体的发电系统的高效传输问题。但是,中国国家电网也必须注意到,在建设高电压的输电网的过程中,必须要着眼于未来,做好先期规划,为智能电网的建设打好基础,达到将“强壮”和“聪明”集于一体的程度,而这势必要借鉴欧美国家的先进理念。但是基于中国电网比较分散等特点,国家电网公司给出了“中国式智能电网”的定义: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,利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一“坚强智能电 网”。
3 德国“E-Energy”计划启示
传统电力供应都由“以消耗决定电力生产”所主宰。发电厂的电力网络能够生产出足够的电力,当然有时会出现暂时的电力负荷高峰期。但这在未来的电力供应系统中将变得愈发困难。未来的电力供应系统将比以往任何时候都要更加依赖于不稳定的资源,比如太阳能和風力。电力只能够被储存在一个非常有限的范围内,但蓄电成本非常高,并且大量的能量会在转换时流失。这样看来,“以电力生产决定消耗”才是正确方向。如果消费者如此选择,那么当风力特别强时,电力就会过剩,因而非常便宜,消费者便能适时开启电器。这一切都由计算机网络所控制[2]。
在新的能源互联网中,这些电表不再只是为了计价而仅仅测量消耗的电力或溃入电网的电力,它们还能够为智能E-Energy系统的网络节点提供所需信息,从而在很大程度上实现对电力生产、电网负荷、电力消耗的自动调节。这有助于减少用电高峰时的电力需求,减轻电网负荷,确保电力供应安全。那么对于我们国家来说,德国的E-Energy计划为世界各能源消耗大国指明了发展发现,对于我国来说也是一场更深刻的能源革命。
5智能电网的发展展望
智能电网的大特征就是“聪明”。首先,它具有强大的电能“蓄洪防涝”能力,当电力供大于求时,将多余的电储存到储能电站、连上电网的电动汽车里,当用电高峰到来时再将电取出供应。无论来自“向日葵”还是大风车,这些电能都会经过电网中电能质量测控点、储能站的检测与调节,再徐徐通向各个客户端。
基于中国的特殊国情,智能电网还必须十分“坚强”。我国的水电资源集中在西南部,太阳能资源集中在西北地区的戈壁、沙漠中,而电力的消耗大户却集中在东部地区。因此,未来“绿电”的长距离运输无法避免。“我国幅员辽阔、地形多变,而且近年极端天气频繁,这都对智能电网的可靠性、安全性提出了更高的要求。未来智能电网建成后,一旦有线路跳闸,系统马上在实时监控中调度,快速恢复供电;智能电网可以帮你省钱,只要每家装上一个智能芯片和插座相连,就能自动感知电网、电价的实时变动情况,帮你选择用电时间。
参考文献:
[1]肖世杰. 构建中国智能电网技术思考。
[2]王叶子,王喜文.德国版智能电网“E-Energy”物联网技术。
[3]陈凯,陈振飞,孙蒙.中国式智能电网进入全面建设。
作者简介:
凡东(1990-),男,本科,电气工程师,送电线路技师,从事输电线路管理工作8年,E-mail:[email protected]。
袁智斌(1976-),男,本科,高级电气工程师,送电线路高级技师,从事输电线路管理工作20年,E-mail:[email protected]。