智能電網涉及的關鍵技術及應用

      摘要：本文對智能電網關鍵技術進行了具體闡述，主要是量測、通信、信息管理、調度、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研究應用情況，對智能電網技術實現的功能進行了歸納和評述。
 
　　1 智能電網的技術概況
 
　　智能電網是為了實現能源替代和兼容利用，它需要在創建開放的系統和建立共享的信息模式的基礎上，整合系統中的數據，優化電網的運行和管理。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網公司之間形成即時連接的網絡互動，從而實現數據讀取的實時（real-time）、高速（high-speed）、雙向（two-way）的效果，整體性地提高電網的綜合效率。它可以利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控和數據整合，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區域間進行及時調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統運行的優化管理；同時，智能電表也可以作為互聯網路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業務或傳播電視信號。
 
　　2009年6月27～28日，第一屆智能電網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的建設和發展進行了探討。天津大學余貽鑫院士的報告為“智能電網的原動力、技術組成和實施路線”。報告中提出，系統安全穩定運行、需求側管理、分布式電源等是推進智能電網建設的原動力。智能電網是綜合應用通訊、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中的應用”的報告中指出，在可再生能源發電所占比例較大的電力系統中，儲能技術的應用是解決如何保證系統正常運行這個難題的一條可行的途徑。并提出了智能電網對儲能系統的基本要求，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、智能配電系統”的報告，分別對分布式電源、微網和智能配電系統的關鍵技術、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”、國家電網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—遠景，技術與應用”等，都從不同角度分析和探討了智能電網的技術特點、實現方式和發展前景。
 
　　2 智能電網的關鍵技術
 
　　我國數字化電網建設涵蓋了發電、調度、輸變電、配電和用戶各個環節，包括：信息化平臺、調度自動化系統、穩定控制系統、柔性交流輸電，變電站自動化系統、微機繼電保護、配網自動化系統、用電管理采集系統等。實際上，目前我國數字化電網建設可以算是智能電網的雛形。
 
　　2.1 參考量測技術
 
　　參數量測技術是智能電網基本的組成部件，先進的參數量測技術獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網的各個方面使用。它們評估電網設備的健康狀況和電網的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網阻塞以及與用戶的溝通。
 
　　未來的智能電網將取消所有的電磁表計及其讀取系統，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表計?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ埽丝梢杂嬃棵刻觳煌瑫r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費率政策，編制時間表，自動控制用戶內部電力使用的策略。
 
　　對于電力公司來說，參數量測技術給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質量、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據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業務所用。
 
　　未來的數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。廣域監測系統、保護和控制方案將集成數字保護、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，因為即使部分系統出現了故障，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。
 
　　2.2 智能電網通信技術