智能電網(wǎng)涉及的關鍵技術及應用

      摘要：本文對智能電網(wǎng)關鍵技術進行了具體闡述，主要是量測、通信、信息管理、調(diào)度、電力電子和分布式能源接入等方面。最后借助美國智能電網(wǎng)研究應用情況，對智能電網(wǎng)技術實現(xiàn)的功能進行了歸納和評述。
 
　　1 智能電網(wǎng)的技術概況
 
　　智能電網(wǎng)是為了實現(xiàn)能源替代和兼容利用，它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上，整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)的運行和管理。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡互動，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時（real-time）、高速（high-speed）、雙向（two-way）的效果，整體性地提高電網(wǎng)的綜合效率。它可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區(qū)域間進行及時調(diào)度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理；同時，智能電表也可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業(yè)務或傳播電視信號。
 
　　2009年6月27～28日，第一屆智能電網(wǎng)研究論壇在天津大學召開。論壇共安排了十四個學術報告，從智能電網(wǎng)的基本理念、技術組成、設備需求等多個角度對我國智能電網(wǎng)的建設和發(fā)展進行了探討。天津大學余貽鑫院士的報告為“智能電網(wǎng)的原動力、技術組成和實施路線”。報告中提出，系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、需求側管理、分布式電源等是推進智能電網(wǎng)建設的原動力。智能電網(wǎng)是綜合應用通訊、高級傳感器、分布式計算等技術，提高輸配電網(wǎng)絡的安全性、可靠性和效率。
 
　　華中科技大學程時杰院士在“儲能技術及其在智能電網(wǎng)中的應用”的報告中指出，在可再生能源發(fā)電所占比例較大的電力系統(tǒng)中，儲能技術的應用是解決如何保證系統(tǒng)正常運行這個難題的一條可行的途徑。并提出了智能電網(wǎng)對儲能系統(tǒng)的基本要求，即足夠大的儲能容量、足夠快的功率響應速度、足夠大的交換功率、足夠高的儲能效率、足夠小的放電周期、足夠長的使用壽命、足夠小的運行費用。
 
　　天津大學電氣與自動化工程學院院長王成山教授作了“分布式電源、微網(wǎng)、智能配電系統(tǒng)”的報告，分別對分布式電源、微網(wǎng)和智能配電系統(tǒng)的關鍵技術、應用以及存在的問題進行了介紹，并分析了三者之間的關系。山東理工大學徐丙垠教授的“智能配電網(wǎng)中的配電自動化技術”、加拿大卑詩省水電公司欒文鵬的“高級量測系統(tǒng)”、國家電網(wǎng)需求側管理中心陳江華的“我國需求側管理實踐成效與展望”、ABB公司劉前進的“智能電網(wǎng)—遠景，技術與應用”等，都從不同角度分析和探討了智能電網(wǎng)的技術特點、實現(xiàn)方式和發(fā)展前景。
 
　　2 智能電網(wǎng)的關鍵技術
 
　　我國數(shù)字化電網(wǎng)建設涵蓋了發(fā)電、調(diào)度、輸變電、配電和用戶各個環(huán)節(jié)，包括：信息化平臺、調(diào)度自動化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)、柔性交流輸電，變電站自動化系統(tǒng)、微機繼電保護、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、用電管理采集系統(tǒng)等。實際上，目前我國數(shù)字化電網(wǎng)建設可以算是智能電網(wǎng)的雛形。
 
　　2.1 參考量測技術
 
　　參數(shù)量測技術是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進的參數(shù)量測技術獲得數(shù)據(jù)并將其轉換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。
 
　　未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態(tài)表計。基于微處理器的智能表計將有更多的功能，除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費率政策，編制時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。
 
　　對于電力公司來說，參數(shù)量測技術給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關系（WAMS）、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務所用。
 
　　未來的數(shù)字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護和控制方案將集成數(shù)字保護、先進的通信技術以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統(tǒng)中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力極大地提高可靠性，因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統(tǒng)。
 
　　2.2 智能電網(wǎng)通信技術