智能電網的研究與發展趨勢

商國林，余凱

(國網河北省電力公司石家莊供電分公司，河北石家莊050000)

[摘要]隨著國家電力建設的加快，云數據、“互聯網+”、工業4.0等技術日益完善，智能電網已經具備快速成長的基礎。如何實現多能源結構的電源優化配置，實現高效調峰，實現不同區域內電網的保護聯動，保障電網的電能質量、一次調頻、負荷控制的自動調整等功能，實現整個電網資源的最佳配置，是智能電網迫切需要解決的問題。

關鍵詞 智能電網 自動監控設備 智能化

中圖分類號TM76

0引言

因為風電、光伏、水電受自然條件限制大，能量補給不可靠，存在隨時斷電的風險。核電、燃機發電的成本就火電而言相對高昂，而不同類型的電能最終均要上網，如何實現多能源結構的電源優化配置，如何實現高效調峰，如何實現不同區域內電網的保護聯動，如何保障電網的電能質量、一次調頻、負荷控制的，自動調整等功能，如何實現整個電網的資源最佳配置，是智能電網迫切需要解決的問題。

1智能電網的定位

21世紀，電力系統面臨諸多挑戰，主要是能源結構的多元化和電力市場的供需失衡，具體表現在基于環境保護、資源的優化布置，越來越多的分布式光伏、多聯供分布式燃氣發電進人視野，參與到了電力市場競爭中;電網可用率較低，目前火力發電的機組可用率甚至低于50%。如何實現電廠和用戶資源的最佳優化配置，實現經濟和環保的同步發展，是電網迫切需要解決的問題。通信和數字化技術目前已得到飛速發展，智能云技術、智能儀表技術、智慧城市技術、智慧能源技術等先進科技的發展使得智能電網的穩步建設條件已經成熟。

智能電網是在先進的技術支持下，實現潮流可控。首先是利用傳感器收集發電、輸電、配電.樞紐變電站等關鍵設備的關鍵參數。然后對大量的數據進行儲存、整理、歸類”建立電力系統智能云數據。最后對大量的云數據進行分析、總結，找到電力系統參數變化的規律，最終在資源平衡、負荷控制、電能質量調整、事故處理等方面制定出適合電力系統發展的最佳優化方案。

2智能電網的特點

2.1可觀測j可控制

利用先進的技術以及GPS導航定位系統，將傳統的簡化示意網絡轉換為可視化的實物圖，可隨意添加相關參數：如環境氣候變化等，通過著色和動畫技術信息，轉化為可視化的參數和數據，實現數據和區域電網之間的快速傳輸。

2.2自愈性和自適應性

智能電網可以實時掌控電網運行狀態，及時自動隔離故障，盡量避免入為干預，快速隔離，自我恢復，避免事故。

2.3可靠性與經濟性

智能電網能更好地對各類危害做出準確的反應，從而做到“保人身、保設備、保電網”;大數據的高速發展給我國電力市場經濟的實現提供了可能，如何兼顧環保與經濟，在促進能源建設高速發展的同時倡導環保，實現跨區域調度，國調、省調、低調同步聯動，支持電力市場良性競爭，實現電價上下浮動，保證電力系統最優化運行。

2.4兼容性和互動性

鑒于我國電源點品種多樣、新能源電源波動大的特性，智能電網可實現風功率、水功率、光伏預測和調度計劃自動聯動，滿足電力和自然環境的有序控制;實現電力市場競價和用戶用電同步，通過市場競價更好地促進用戶主體參與電力市場經濟建設，向用戶提供最佳的電能質量和供電可靠性。

3國內外智能電網的發展情況

歐美等發達國家對智能電網研究時間早，且形成一定的技術規模，美國主要關注電力網絡的更新升級，利用信息技術實現智能化，2006年美國IBM公司曾與全球電力專業機構合作開發了智能電網的解決方案，這一方案被形象地比喻為電力系統的中樞神經，電網公司可以通過傳感器、數據分析工具等實現電網的自動監控，甚至是自動處理事故，最大限度地提高供電可靠性，用戶對設備用電的情況也可實時監控，實現利潤最大化。2008年美國的科羅拉多州的波爾得成了全美第一個智能電網城市，其中智能電表有一項功能就是可是顯示當天的電價，這樣用戶就可以根據電價走勢選擇何時做飯、洗衣、熨衣服等，甚至某些工業用戶還可以根據電價變化及時變更作業時間，這樣有效提升了用戶的經濟效益。電網還可以用大數據分析哪些用戶在哪些時段的用電量，電表還可以優先給用戶分配清潔能源。

我國智能電網經歷了三個發展階段：2009到2010年是智能電網的規劃設計階段，這個設計充分考慮的全國電力生產建設的發展，特別是對高壓交直流供電和大型的電源點要充分納入范圍。2011至2015年，加快特高壓供電和城鄉配電網建設，初步形成智能電網互動控制和服務體系建設。2015至2020年，進入引領提升階段，構建堅強穩固的智能電網，清潔能源的比重占整個系統的35%，智能電表實現普及，分布式能源實現“插座”功能，保證隨用隨取，不用即停。智能電網將貫穿發電、輸電、配電、用電全過程，最終引起整個電力系統的重大變革。因此，國內的智能電網目前正處于穩中向好的發展階段。隨著特高壓交直流輸電線路的飛速發展，目前已有多條特高壓線路及其配套電源點項目已經投產或在建中，這些將是今后中國電力發展的重點，因此我國智能電網建設的骨架是以特高壓交直流供電系統為核心來搭建的。與智能軟件的搭配組合中，智能化可以實現量身定制功能，既可以根據設備實際，打造設備的最佳智能化配置方案，也可以根據工廠實際，只實現設備某一部分功能的智能化。

哪些一次設備需要智能化，這主要取決干設備的重要程度，取決于設備故障后的影響范圍，故障發生的概率大小，故障是否被準確檢測。開關、高壓電纜、高壓套管、GIS、SVG、負荷控制等裝置皆因容易發生故障，造成經濟損失，所以應當優先考慮智能化。比如火力發電機組實現了AGC負荷自動控制功能，調度人員無需再頻繁切換畫面，同時還可以實現了一次調頻功能和PSS電力系統穩定控制功能。

5智能電網的實際運用

2007年，華東電網公司在國內率先開展了智能電網的可行性研究和分析，并設計了2008～2030年 “三步走”行動計劃。并在2008年啟動了以高級調度項目群為突破的第一階段工作，在調度系統智能化升級、智能數字化變電站、合理規劃電網建設體系、建立所有用戶信息可視化平臺等四方面發力，堅持向受端大電網、，數字化電網、智能化電網方向發展。

5.1 一次設備智能化

所謂一次設備智能化即一次設備和智能組件進行有機結合，最終實現一次設備的自動監控、測量、保護等功能。在設備智能制造、智能運行是實現工業4.0的可靠保證，未來的電力市場，智能電網發展速度一定十分驚人，我國電網智能化發展只能說是岡d剛起步，未來智能電網的構建和發展建需要所有從業人員的共同努力。

5.2二次設備智能化

如果把一次設備比作人體，智能化是人體的大腦，那么PT、CT就是這個智腦的神經元，電子式PT、CT是實現一次設備、二次設備智能化交互的有效媒介。電氣二次設備智能化的集中體現是設備網絡化，具體功能實現在網絡通信技術、信息平臺統一技術等方向上。

6結束語

設備智能制造、智能運行是實現工業4.0的可靠保證，未來的電力市場，智能電網發展速度一定十分驚人，我國電網智能化發展只能說是剛剛起步，未來只能電網的構建和發展需要所有從業人員的共同努力。

參考文獻

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[2]肖立業，林良真，構建全國統一的新能源電網，推進我國智能電網的建設[J].電工電能新技術，2009，28 (4)：54-59.