智能電網(wǎng)詳細(xì)解析

摘要: 智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 不僅涉及技術(shù)問(wèn)題, 還需要全社會(huì)的參與。文 中分析了智能電網(wǎng)的概念成因、 發(fā)展需求及本質(zhì)動(dòng)因, 揭示智能電網(wǎng)的深層次內(nèi)涵, 特別指出在智 能電網(wǎng)發(fā)展的初期, 不能一味強(qiáng)調(diào) 智能 的外向表現(xiàn)而忽視物理載體和支撐技術(shù)的建設(shè), 必須遵循 可靠性原則, 夯實(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu), 以全局視野實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的高效優(yōu)化協(xié)調(diào)。剖析了智能電 網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)需求和關(guān)鍵突破點(diǎn), 從本質(zhì)動(dòng)因?qū)用鎸?duì)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行有益探索。

0 引言

為了滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新需求和實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的 升級(jí)換代, 以歐盟和美國(guó)為代表的一些組織和國(guó)家 提出了智能電網(wǎng)概念, 政府部門(mén)、 電力企業(yè)、 電氣設(shè) 備生產(chǎn)商和 IT 業(yè)界廠商也紛紛響應(yīng) [ 1 4] 。智能電網(wǎng) 被認(rèn)為是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā) 展變革的新的 制高 點(diǎn), 也是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的大趨勢(shì)。

目前, 智能電網(wǎng)的研究和探索都處于起步階段。 由于能源特點(diǎn)、 電網(wǎng)特質(zhì)以及社會(huì)需求的差異, 各國(guó) 對(duì)智能電網(wǎng)的定義不盡相同 [ 5 9] 。如何正確認(rèn)識(shí)智 能電網(wǎng), 制定符合本國(guó)能源經(jīng)濟(jì)需要的電網(wǎng)發(fā)展路 線, 并明確具體的技術(shù)需求和突破點(diǎn), 是建設(shè)智能電 網(wǎng)的關(guān)鍵。

智能化是電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)內(nèi)涵豐富且長(zhǎng)遠(yuǎn)的愿 景, 是電網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo), 是一個(gè)過(guò)程。因此, 智能電 網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程, 不僅涉及技術(shù)問(wèn)題, 還需要全社會(huì)的參與。

1 如何認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)

1 1 智能電網(wǎng)的概念成因

21 世紀(jì)電力工業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn): 一是環(huán)保壓 力, 全球氣候變暖問(wèn)題日益嚴(yán)重, 電力工業(yè)節(jié)能減排 任務(wù)艱巨; 二是安全壓力, 包括電力的安全生產(chǎn)及客 戶的安全用電; 三是經(jīng)濟(jì)壓力, 即新技術(shù)必須能夠以 合理的成本被市場(chǎng)接受。

為了積極迎接挑戰(zhàn), 許多國(guó)家根據(jù)本國(guó)能源資 源和電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn), 形成了以智能電網(wǎng)為核 心內(nèi)容的各具特色的電網(wǎng)發(fā)展模式。目的都是致力 于保障能源安全、 提高能源效率、 改善能源結(jié)構(gòu)、 應(yīng)對(duì)氣候變化、 提升服務(wù)水平。但社會(huì)需求、 環(huán)境發(fā)展 及利益驅(qū)動(dòng)等國(guó)情的差異, 又導(dǎo)致了各國(guó)對(duì)智能電 網(wǎng)研究和實(shí)踐的內(nèi)容不盡相同[ 10 11] 。

美國(guó)主要是對(duì)陳舊老化的電力設(shè)施進(jìn)行更新改 造或依靠技術(shù)手段提高利用效率, 歐洲國(guó)家主要是 促進(jìn)并滿足風(fēng)能、 太陽(yáng)能和生物質(zhì)能等可再生能源 快速發(fā)展的需要。從技術(shù)層面上看, 歐美所倡導(dǎo)的 智能電 網(wǎng)的主要特征是自愈、 互動(dòng)、 優(yōu)質(zhì)、 兼容、 集 成、 經(jīng)濟(jì), 更關(guān)注于源端及客戶端的接入、 信息的獲 取與傳輸、 新能源開(kāi)發(fā)利用等[ 12] 。

1 2 智能的解讀

與 Intellig rid 和 GridWise 相比, Sm art Grid 更 被電力業(yè)界和學(xué)術(shù)流派所認(rèn)同。Smart 最傳神的內(nèi) 涵 是 巧 , 巧 具 有 聰 明 ( intellig ent ) 和 靈 活 ( f lexible) 2 方面含義。靈活是指具有堅(jiān)強(qiáng)可靠特質(zhì) 的靈活性, 富有可持續(xù)性和應(yīng)變能力。堅(jiān)強(qiáng)平臺(tái)和 先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)協(xié)調(diào)才能充分提升 巧 的能力。因 此, 如果一味強(qiáng)調(diào)智能( int ellig ence) 而忽視對(duì)物理 基 礎(chǔ) 的 夯 實(shí), 智 能 電 網(wǎng) 建 設(shè) 將 會(huì) 走 向 誤 區(qū), intellig ence 也只能是一種 空中樓閣式的 夢(mèng)想而缺 乏現(xiàn)實(shí)可行性。建設(shè)智能電網(wǎng), 并不是說(shuō)現(xiàn)在的電 網(wǎng)就不具備智能性, 事實(shí)上, 電力工作者一直在為電 網(wǎng)的智能化而努力。今后一段時(shí)間內(nèi), 信息化、 自動(dòng) 化和互動(dòng)化將作為智能電網(wǎng)的主要特征而為人們所 關(guān)注。

因此, 智能電網(wǎng)是適應(yīng)未來(lái)發(fā)展并寄托了人們 美好愿望的現(xiàn)代先進(jìn)電力系統(tǒng)的統(tǒng)稱, 并且首先應(yīng) 當(dāng)是一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)。堅(jiān)強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ), 智 能是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵, 兩者相輔相成、 協(xié)調(diào)統(tǒng)一。靈活性貫穿于電力系統(tǒng)全過(guò)程, 如靈活 接入可再生能源( 包括大規(guī)模和分布式) 、 靈活安排 運(yùn)行方式、 讓用戶靈活安排用電。同樣, 堅(jiān)強(qiáng)可靠網(wǎng)架也是電網(wǎng)安全靈活運(yùn)行的保障。

智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期且復(fù)雜的系統(tǒng)工程。 技術(shù)層面上, 應(yīng)通過(guò)各種現(xiàn)代的控制、 信息、 通信和 管理技術(shù)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的技術(shù)和業(yè)務(wù)相融合, 使 電網(wǎng)運(yùn)行更加安全、 可靠、 經(jīng)濟(jì)和靈活, 為用戶提供 更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。社會(huì)層面上, 需要深入研究與之 配套的宏觀政策、 發(fā)展戰(zhàn)略、 市場(chǎng)機(jī)制、 經(jīng)營(yíng)管理等 方面的軟科學(xué)。

1 3 中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)

中國(guó)能源資源分布和電力需求的發(fā)展 很不平 衡, 需要在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置, 這 是中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的出發(fā)點(diǎn)。 堅(jiān)強(qiáng) 被賦予智能 電網(wǎng)的 中國(guó)特色 , 源于 2 個(gè)現(xiàn)實(shí)因素, 一是輸電側(cè) 尚處于 爬坡 發(fā)展階段, 二是配電側(cè)和用戶側(cè)基礎(chǔ) 薄弱。

從輸電側(cè)看, 首先, 中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)正處于快速發(fā) 展階段, 作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的電力工業(yè)發(fā)展空 間巨大。而中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展長(zhǎng)期滯后, 以適度超前為 發(fā)展原則的輸電網(wǎng)建設(shè), 必須形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu), 才能夠具備優(yōu)化能源資源配置的能力。其次, 中國(guó) 的能源結(jié)構(gòu)以及能源資源與負(fù)荷中心分布相逆的特 性, 決定了能源的遠(yuǎn)距離、 大規(guī)模輸送是必然趨勢(shì)。 另外, 中國(guó)太陽(yáng)能、 風(fēng)能等資源大多遠(yuǎn)離能源消費(fèi)中 心, 必須走 大規(guī)模集中開(kāi)發(fā) 的發(fā)展道路, 通過(guò)大電 網(wǎng)在全國(guó)范圍內(nèi)消納。

在配電側(cè)和用戶側(cè), 要求不斷提高電力可靠性 和電能質(zhì)量, 滿足用戶對(duì)供電性能和多元化的需求。 但是, 中國(guó)電力市場(chǎng)目前僅存在于發(fā)電與輸電之間, 尚未形成以電價(jià)為反饋信號(hào)的電網(wǎng)與客戶的互動(dòng)機(jī) 制, 配電側(cè)和用電側(cè)形成有效的智能電網(wǎng)尚需時(shí)日。

電網(wǎng)不僅是電能輸送的載體, 也是實(shí)現(xiàn)能源資 源優(yōu)化配置的載體。智能電網(wǎng)應(yīng)該從物理層面、 信 息通信支撐以及調(diào)度控制等環(huán)節(jié)全面建設(shè)。首先, 在物理層面應(yīng)建設(shè)好輸電網(wǎng)架, 配置適應(yīng)新技術(shù)需 求的智能元件和良好的測(cè)量裝置, 做到保護(hù)和控制 及時(shí)到位; 其次, 建立一個(gè)強(qiáng)大、 即時(shí)的通信信息網(wǎng) 絡(luò); 同時(shí), 建立一個(gè)高級(jí)控制中心[ 13] , 實(shí)現(xiàn)調(diào)度的智 能分析和控制。

中國(guó)特 色 的 堅(jiān)強(qiáng) 智 能 電 網(wǎng) 發(fā)展 的 總 體 目 標(biāo) 是[ 14] : 以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架, 以各級(jí)電 網(wǎng)協(xié)調(diào) 發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ), 利用先進(jìn)的通信、 信息和控 制等技術(shù), 構(gòu)建以信息化、 自動(dòng)化、 互動(dòng)化為特征的 自主創(chuàng)新、 國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。特高壓的投 運(yùn)也大大推動(dòng)了智能電網(wǎng)概念的成熟。在智能電網(wǎng) 探索之路上, 中國(guó)的步伐舉足輕重, 將是各國(guó)關(guān)注的 焦點(diǎn)。然而, 在智能電網(wǎng)建設(shè)初期, 發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)必將面臨成本上升的問(wèn)題, 需要政府從提升全 社會(huì)資源利用率的角度, 對(duì)相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)整, 以保 證智能電網(wǎng)的健康發(fā)展。

2 智能電網(wǎng)的本質(zhì)動(dòng)因

智能電網(wǎng)概念的提出, 以及智能電網(wǎng)建設(shè)的不 斷推進(jìn), 都有著特殊的推動(dòng)因素。本文基于社會(huì)經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的階段性特征、 能源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求 以及電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律, 將智能電網(wǎng)建設(shè)的本質(zhì) 動(dòng)因歸納為以下 7 個(gè)方面:

1) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與全球金融危機(jī)

全球能源衰竭日益嚴(yán)重, 但社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展 又促使能源消費(fèi)急劇增加, 這對(duì)電力發(fā)展提出了更 高要求。一方面, 要加快各級(jí)電網(wǎng)建設(shè), 構(gòu)筑結(jié)構(gòu)合 理、 能力強(qiáng)大、 運(yùn)行靈活的電網(wǎng)系統(tǒng); 另一方面, 要依 靠科技進(jìn)步, 進(jìn)一步提升電網(wǎng)調(diào)度管理水平, 提高供 電可靠性和電能質(zhì)量, 實(shí)現(xiàn)安全可靠和經(jīng)濟(jì)高效的 電力供應(yīng)。

本次全球金融危機(jī)爆發(fā)前, 智能電網(wǎng)的概念已 被提出, 人們開(kāi)始設(shè)想未來(lái)電網(wǎng)應(yīng)具備所期望的各 種智能化功能。金融危機(jī)的爆發(fā)促使許多國(guó)家紛紛 出臺(tái)刺激經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃。電網(wǎng)作為不可或缺的基礎(chǔ) 性社會(huì)設(shè)施, 容易與先進(jìn) 的電子信息技術(shù) 相結(jié)合。 電網(wǎng)的改造升級(jí)及優(yōu)化不僅關(guān)系國(guó)計(jì)民生, 而且還 能帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域( 信息業(yè)、 材料業(yè)、 裝備制造業(yè)等) 的 發(fā)展, 既有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng), 又能緩解就業(yè)壓力。 因此, 金融危機(jī)成為了驅(qū)動(dòng)智能電網(wǎng)熱的標(biāo)志性事 件, 如美國(guó)奧巴馬政府提出的智能電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃。

2) 能源安全與環(huán)保約束

能源需求的快速增長(zhǎng)對(duì)能源資源的可供量、 承 載能力以及國(guó)家能源安全提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn); 全球氣候 變化使得環(huán)保約束日趨嚴(yán)格。資源節(jié)約型和環(huán)境友 好型的社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo), 要求電力工業(yè)肩負(fù)起節(jié) 能減排、 發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、 保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展的重 任。因此, 大力發(fā)展可再生清潔能源成為了必然選 擇, 這對(duì)保障能源安全和緩解資源環(huán)境壓力都具有 重大意義。有效解決風(fēng)電、 太陽(yáng)能等新型可再生能 源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)、 接入、 遠(yuǎn)距離輸送以 及消納等問(wèn) 題, 要求電網(wǎng)更為堅(jiān)強(qiáng)、 兼容, 具備更強(qiáng)的互動(dòng)能力, 以真正實(shí)現(xiàn)能源資源在全國(guó)范圍的統(tǒng)一高效配置。

3) 高度靈活可靠的電網(wǎng)安全性要求

隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的快速發(fā)展和互聯(lián)大電網(wǎng)的逐步 形成, 特高壓、 遠(yuǎn)距離輸電、 交直流混聯(lián)、 大送端及大 受端、 電源形式多元化等特征日趨明顯, 電網(wǎng)運(yùn)行工 況極具復(fù)雜性, 如何有效抵御各類嚴(yán)重故障, 降低事 故風(fēng)險(xiǎn), 對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃、 運(yùn)行與管理等各個(gè)環(huán)節(jié)都提出了極大的安全性挑戰(zhàn)。未來(lái)電網(wǎng)應(yīng)具備多級(jí) 一體化協(xié)調(diào)的高度靈活可靠性, 以提升駕馭大電網(wǎng) 安全運(yùn)行的能力。

4) 清潔高效的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性要求

面對(duì)資源節(jié)約和環(huán)境友好的社會(huì)發(fā)展需求, 電 網(wǎng)既要充分提高能源效率, 又要節(jié)能環(huán)保, 實(shí)現(xiàn)清潔 高效的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此, 積極采用先進(jìn)技術(shù), 推廣使 用高效節(jié)能的發(fā)電及輸電設(shè)備, 改進(jìn)發(fā)電調(diào)度方式, 加強(qiáng)電力需求側(cè)管理, 是未來(lái)電網(wǎng)建設(shè)的要求。

智能電網(wǎng)建設(shè)初期階段, 綠色電力成本較高, 另 外, 隨著人們用電習(xí)慣的改善, 電費(fèi)支出將減少?？?以預(yù)見(jiàn), 同一時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)公司的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)下 降, 但可以帶來(lái)全社會(huì)效益的最大化。

5) 高度信息化與自動(dòng)化的調(diào)度需求

調(diào)度是電網(wǎng)安全運(yùn)行和資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵。 一方面, 電網(wǎng)層級(jí)增多, 電氣聯(lián)系增強(qiáng), 電網(wǎng)運(yùn)行特 性更加復(fù)雜; 同步運(yùn)行的設(shè)備數(shù)量和用戶數(shù)量大幅 增長(zhǎng), 交換功率容量顯著提高, 加劇了電網(wǎng)運(yùn)行工況 和潮流的多變性; 交直流混聯(lián)加大了電網(wǎng)運(yùn)行控制 的難度; 大型水電、 火電、 核電、 風(fēng)電基地加快開(kāi)發(fā), 機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)矛盾更加凸顯, 全局統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制成為電 網(wǎng)調(diào)度的必然, 而這一目標(biāo)又強(qiáng)烈依賴于高度信息 化與自動(dòng)化的技術(shù)支撐。另一方面, 電力運(yùn)行要求 功率實(shí)時(shí)平衡的特性導(dǎo)致電網(wǎng)中大量的發(fā)輸變配資 產(chǎn)的投入僅是為了滿足峰荷需求, 設(shè)備利用小時(shí)數(shù) 不高。如果通過(guò)合理調(diào)配, 所有發(fā)電機(jī)都運(yùn)行在其 最優(yōu)出力附近, 則可以大大減少裝機(jī)容量, 既節(jié)約了 社會(huì)資源, 又減少了碳排放。

6) 高質(zhì)量及多元化的用電需求

隨著生活水平的不斷提高, 用戶對(duì)用電安全性、 電能質(zhì)量及電力多元化服務(wù)的需求會(huì)越來(lái)越高。然 而, 目前的電網(wǎng)狀況還遠(yuǎn)未能滿足人們對(duì)用電服務(wù) 的期 望。此外, 風(fēng)電、 光伏發(fā)電等分布式能 源的接 入, 要求配用電網(wǎng)絡(luò)能夠滿足雙向兼容性, 亟需智能 化的配用電技術(shù)予以支撐。

7) 新技術(shù)和新設(shè)備的廣泛應(yīng)用

現(xiàn)代化的新理念、 新技術(shù)和新設(shè)備的不斷涌現(xiàn), 先進(jìn)的信息、 通信、 網(wǎng)絡(luò)、 新能源、 新材料、 傳感器、 儲(chǔ) 能、 電力電子等新型技術(shù)及設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣 泛應(yīng)用, 為電網(wǎng)的智能化運(yùn)行和控制提供了技術(shù)保 障, 使智能電網(wǎng)有了實(shí)現(xiàn)的可能。

3 智能電網(wǎng)的技術(shù)需求

智能電網(wǎng)要求具備高度的安全可靠性和靈活互 動(dòng)性, 能夠充分提高能源利用效率, 促進(jìn)綠色電力發(fā) 展, 提高電能質(zhì)量, 滿足多元化的用電需求。智能電網(wǎng)建設(shè)的本質(zhì) 動(dòng)因直接驅(qū)動(dòng)了其技術(shù) 的需求和發(fā) 展。

安全可靠供電是電網(wǎng)運(yùn)行的第一要義, 對(duì)于智 能電網(wǎng)更應(yīng)如此, 既要求物理結(jié)構(gòu)的可靠性, 又要求 支撐技術(shù)的先進(jìn)性。因此, 應(yīng)采用新型先進(jìn)的發(fā)輸 變配電設(shè)備, 構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)可靠的網(wǎng)架; 研究靈活交直流 輸電技術(shù), 提高電網(wǎng)輸送能力和控制靈活性; 開(kāi)展大 電網(wǎng)安全穩(wěn)定、 智能調(diào)度、 狀態(tài)檢修、 全壽命周期管 理、 智能防災(zāi)和應(yīng)急技術(shù), 提高大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn) 行水平及綜合防御能力。

提高能源資源的利用效率, 應(yīng)從 3 個(gè)方面開(kāi)展: 一是提高發(fā)電資源利用效率, 需要研究先進(jìn)的發(fā)電 和儲(chǔ)能技術(shù)、 多能源聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù); 二是提高電 網(wǎng)運(yùn)行和輸送效率, 降低電網(wǎng)全局損耗, 需要研究電 網(wǎng)優(yōu)化分析與運(yùn)行技術(shù), 安排合理的運(yùn)行方式; 三是 提高用戶側(cè)能源資源利用效率, 研究需求側(cè)智能化 管理技術(shù)。

發(fā)展綠色電力能 夠降低能源消耗和污染物排 放, 需要研究可再生能源并網(wǎng)、 監(jiān)視、 預(yù)測(cè)、 分析、 控 制等相關(guān)技術(shù); 研究節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化調(diào)度技術(shù), 促進(jìn) 綠色能源發(fā)展與利用; 研究分布式電源接入技術(shù)和 微電網(wǎng)技術(shù)、 微透平技術(shù), 促進(jìn)用戶側(cè)可再生能源的 利用, 提升用電可靠性。

要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活互動(dòng), 應(yīng)促進(jìn)電源、 電網(wǎng)及用 戶之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)運(yùn)行。因此, 需要研究機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào) 運(yùn)行控制技術(shù), 推進(jìn)機(jī)網(wǎng)信息雙向?qū)崟r(shí)交互; 推廣發(fā) 電廠輔助服務(wù)考核技術(shù), 提高發(fā)電企業(yè)主動(dòng)參與電 網(wǎng)調(diào)節(jié)的積極性; 研究互動(dòng)營(yíng)銷和智能電表技術(shù), 提 高電網(wǎng)與用戶間的互動(dòng)水平和用戶服務(wù)質(zhì)量。

信息和通信技術(shù)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的支撐技 術(shù), 是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)運(yùn)行的重要基礎(chǔ), 是智能 電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)開(kāi)發(fā)的載體。需要深入 開(kāi)展信息采 集、 傳輸、 存儲(chǔ)、 處理、 集成及安全等多方面技術(shù)的研 究; 研究堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的通信 體系架構(gòu), 建立大容 量、 高速實(shí)時(shí)、 具有時(shí)間同步和業(yè)務(wù)感知能力的下一 代光傳輸網(wǎng), 滿足堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對(duì)信息和通信技術(shù) 的要求。

4 智能電網(wǎng)建設(shè)的突破點(diǎn)

智能電網(wǎng)涉及發(fā)電、 輸電、 變電、 配電、 用電及調(diào) 度等環(huán)節(jié)的全過(guò)程, 因此, 建設(shè)智能電網(wǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜 的系統(tǒng)工程, 需要夯實(shí)基礎(chǔ), 尋找突破點(diǎn), 逐步提升 和完善。

發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)著重于提升大規(guī)?？稍偕茉吹南?納能力, 研究可再生能源( 風(fēng)電、 光伏發(fā)電) 的調(diào)峰調(diào) 頻技術(shù), 提升可再生能源的機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行水平; 研究 常規(guī)機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù), 適應(yīng)大規(guī)模間歇式新能源的接入; 推動(dòng)大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)研究, 研究風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào) 控制技術(shù); 分析直流輸電對(duì)新能源的影響與作用, 將 直流輸電的快速調(diào)節(jié)能力運(yùn)用 于大范圍的功 率調(diào) 配。

在加快建設(shè)各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架的同 時(shí), 輸電環(huán)節(jié)應(yīng)廣泛采用靈活交流輸電技術(shù), 提高線 路輸送能力和電壓、 潮流控制的靈活性; 需要大力加 強(qiáng)輸電線路防災(zāi)減災(zāi)和抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。因此, 需 要重點(diǎn)突破輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù), 解決監(jiān)測(cè)手段、 通信方式和信息處理等關(guān)鍵技術(shù)。

變電環(huán)節(jié)需要制定智能變電站和智能裝備的技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范; 建設(shè)智能電網(wǎng)完整、 準(zhǔn)確、 及時(shí)、 一致 和可靠的信息采集系統(tǒng), 開(kāi)展基礎(chǔ)信息統(tǒng)一信息建 模及工程實(shí)施技術(shù)研究, 構(gòu)建就地、 區(qū)域、 廣域綜合 測(cè)控保護(hù)體系。因此, 需要重點(diǎn)突破各類電源規(guī)范 接納技術(shù), 滿足各類用戶的多樣化服務(wù)需求; 完善智 能設(shè)備的自診斷和狀態(tài)預(yù)警能力。

配電環(huán)節(jié)需要強(qiáng)化配電網(wǎng)基礎(chǔ)信息管理, 構(gòu)建 智能配電技術(shù)架構(gòu)體系, 加強(qiáng)技術(shù)評(píng)估與標(biāo)準(zhǔn)化建 設(shè)。重點(diǎn)突破在分布 式電源接入、 集中/ 分散式 儲(chǔ) 能、 電動(dòng)汽車充電站、 智能調(diào)度和通信、 實(shí)用型配電 網(wǎng)自動(dòng)化等方面的關(guān)鍵技術(shù)研究并全面推廣應(yīng)用。

在用戶服務(wù)環(huán)節(jié)構(gòu)建智能用戶管理與服務(wù)體系 架構(gòu), 建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。研究智能電能表等高 級(jí)量測(cè)裝置關(guān)鍵技術(shù)和功能規(guī)范, 形成智能用戶管 理與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 體系。廣泛 推動(dòng)智能電能 表應(yīng) 用, 推廣建設(shè)高級(jí)計(jì)量管理體系, 開(kāi)展用戶能效診斷 等增值服務(wù)。重點(diǎn)突破智能用戶管理與服務(wù)技術(shù)支 持平臺(tái)和雙向互動(dòng)平臺(tái)的建設(shè), 研制客戶電源及儲(chǔ) 能元件接入監(jiān)控系統(tǒng)。推動(dòng)智能電器技術(shù)研發(fā)和廣 泛應(yīng)用。

調(diào)度環(huán)節(jié)在已有調(diào)度支持技術(shù)的基礎(chǔ)上, 應(yīng)重 點(diǎn)突破主動(dòng)式全景可視化技術(shù) 和在線并行計(jì) 算技 術(shù)、 多級(jí)協(xié)調(diào)安全校核技術(shù)、 大規(guī)模新能源接入的運(yùn) 行控制技術(shù), 以及大范圍水電、 火電、 風(fēng)電等的聯(lián)合 優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度安全防御、 運(yùn)行優(yōu)化、 高效管理等實(shí)用功能, 切實(shí)提升調(diào)度駕馭大電網(wǎng)能 力、 資源優(yōu)化配置能力、 科學(xué)決策管理能力和靈活高 效調(diào)控能力。

為了適應(yīng)高峰負(fù)荷, 必須安裝足夠的機(jī)組, 建設(shè) 足夠的輸配電網(wǎng)架, 但是會(huì)造成發(fā)輸變配電設(shè)備利 用效率較低和社會(huì)資源浪費(fèi)。因此, 要大力發(fā)展先 進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)。目前的儲(chǔ)能裝置存在容量低、 沖放電 效率不高、 壽命短等缺陷, 遠(yuǎn)未達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化運(yùn) 行的需求, 需要材料、 物理、 化學(xué)、 電工等領(lǐng)域共同著 手, 尋求突破。

5 結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)不僅是電能輸送的載體, 更是實(shí)現(xiàn)能源資 源優(yōu)化配置的載體。由于中國(guó)能源資源和電力需求 的逆向分布, 需要在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu) 化配置。具備堅(jiān)強(qiáng)可靠、 經(jīng)濟(jì)高效、 清潔環(huán)保、 靈活 互動(dòng)、 友好開(kāi)放等性能的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)這一 目標(biāo)提供了可行途徑。然而, 智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng) 長(zhǎng)期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 需要全社會(huì)參與。因此, 必 須遵循可靠性原則, 夯實(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu), 從全局角度實(shí)現(xiàn) 電網(wǎng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的高效優(yōu)化協(xié)調(diào)。必須以特高 壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架, 以各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電 網(wǎng)為基礎(chǔ), 利用先進(jìn)的通信、 信息和控制等技術(shù), 構(gòu) 建以信息化、 自動(dòng)化、 動(dòng)化為特征的 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

[ 1] U . S . Departm ent of Energy O ff ice of E lectri c T ran smiss ion an d Dist ribu ti on . T he smart grid: an int roduct ion [ EB/ O L] . [ 2009 10 01 ] .

[ 2] European Commis sion. European t ech nology plat form smart grid: vision and s t rat egy for Eu rope# s elect ricit y n et w orks of t he fut ur e [ EB/ OL ] . [ 2008 10 10 ] .

[ 3] V ON D O LLEN D. Int elli Grid: enab ling t he pow er delivery syst em of t he f ut ure/ / Proceeding s of 9t h In t ernat ional Symposium on Pow er lin e Comm unicat ions and It s A ppli cat ions , IS PLC 2005, A pril 6 8, 2005, V ancou rer, Can ada.

[ 4] IBM . S mart pow er f or a smart planet [ EB/ OL] . [ 2009 10 01] .

[ 5] Research R eport s Int ern at ional. U nderst anding t he smart g rid, RR I00026 [ R] . 2007.

[ 6] EPR I. Profil ing an d mappi ng of int elligent grid R D program s, 1014600 [ R] . Pal o A lt o, CA , U SA : E PR I, 2004.

[ 7] 肖世杰. 構(gòu)建中 國(guó)智 能電 網(wǎng)技 術(shù)思考. 電力 系統(tǒng) 自 動(dòng)化, 2009, 33( 9) : 1 4.

[ 8] ?？? 薛峰, 楊衛(wèi)東. 中國(guó)智能電網(wǎng)基本特征及技術(shù)進(jìn)展評(píng)述. 電 力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009, 33( 17) : 10 15.

[ 9] 陳樹(shù)勇, 宋 書(shū)芳, 李 蘭 欣, 等. 智能 電 網(wǎng) 技術(shù) 綜 述. 電 網(wǎng) 技 術(shù), 2009, 33( 8) : 1 7.

[ 10] 謝開(kāi), 劉 永奇, 朱 治中, 等. 面向 未來(lái) 的智 能 電網(wǎng). 中 國(guó)電 力, 2008, 41( 6) : 19 22.

[ 11] 姚建國(guó), 嚴(yán)勝, 楊勝春, 等. 中國(guó)特色智能調(diào)度的實(shí) 踐與展望. 電 力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009, 33( 17) : 16 20.

[ 13] 張伯明, 孫宏斌, 吳文傳, 等. 智能電網(wǎng) 控制中 心技術(shù) 的未來(lái) 發(fā) 展. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009, 33( 17) : 21 28.

[ 14] 陶思遙, 姚雷, 崔越男, 等. 加 快轉(zhuǎn)變電 網(wǎng)發(fā)展 方式 科學(xué)發(fā)展. 國(guó)家電網(wǎng)報(bào), 2009 07 12( 1) .