發(fā)電環(huán)節(jié)智能化技術

王瑞雪

【摘 要】隨著當前電力市場信息化改革的不斷推進、全球氣候的變化加劇，人們對電能質量要求逐越來越高，傳統(tǒng)電網(wǎng)已經(jīng)難以適應新形勢下的發(fā)展需求。為了盡快實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的升級換代，達到當前人們對電網(wǎng)的需求，以美國和歐盟為代表的西方國家提出了發(fā)展智能電網(wǎng)的思想。智能電網(wǎng)擁有良好的性能，對提升電力網(wǎng)系統(tǒng)的運行的可靠性和穩(wěn)定性意義重大。另外綠色可持續(xù)發(fā)展成為人類社會關注的焦點。當下人類能源發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)是以可再生能源逐步替代化石能源，打造能源使用的新體系格局，以信息技術革命為契機打造新型能源利用體系，最大程度地開發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)的能源利用效率。

【關鍵詞】智能電網(wǎng)；智能技術；智能設備；儲能技術

一、緒論

（一）研究背景和意義

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個剛性的系統(tǒng)，電源的接入與關閉、電能的轉換和輸送等都缺乏柔性，導致整個電網(wǎng)缺乏動態(tài)柔性，并且垂直多級控制機制反應不靈敏，無法構建實時可配置的系統(tǒng)；對客戶的服務簡單、信息單向，系統(tǒng)內部存在多個信息孤島，缺乏信息共享互通。雖然部分系統(tǒng)的自動化程度在不斷提高，但是整體的統(tǒng)一協(xié)調性還存在不足，并且信息內容的不完整和共享能力的薄弱，使得電網(wǎng)中許多自動化系統(tǒng)是獨立的，不能形成一個有機、統(tǒng)一且實時的穩(wěn)定動態(tài)整體系統(tǒng)，最終只會導致能源利用率的降低。

隨著時代的發(fā)展，智能電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)的智能化是不可忽視的重要環(huán)節(jié)，為了滿足日益復雜特殊的用電需要，我們必須順應國家能源資源的具體國情加快智能電網(wǎng)發(fā)電側系統(tǒng)的研究與設計，以應對復雜的用電需求，提高能源利用率，降低能源的浪費。

（二）發(fā)電側發(fā)展現(xiàn)狀

火力、水力等常規(guī)能源發(fā)電量依然占全國發(fā)電量的絕大部分，但是風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，發(fā)電份額逐年提高。

常規(guī)電源實現(xiàn)了發(fā)電機勵磁、調速系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)（DCS）等裝備的信息化、自動化；控制參數(shù)基本滿足可觀測和在線可調的要求；在許多國家電網(wǎng)省公司已完成了常規(guī)發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)配置工作，實現(xiàn)了機組自動發(fā)電控制（AGC）、一次調頻的全過程監(jiān)控和電壓自動控制功能。

開啟了風電和光伏發(fā)電研究檢測中心建設項目，深入探討了關于加深網(wǎng)廠技術協(xié)調的研究，也對大規(guī)?？稍偕鍧嵞茉窗l(fā)電的運行控制系統(tǒng)、機組實時發(fā)電出力預測、電網(wǎng)接納能力以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定等關鍵技術展開了許多深入的研究；風電、光伏發(fā)電等間歇能性、不確定性清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)技術標準的制定工作已經(jīng)取得了一些成果，并在逐步相關地方進行推廣和試行也取得不錯的成績；我國自主研發(fā)了風電功率預測系統(tǒng)，受到時間的關注，同時我國掌握了鈉硫電池制造的核心技術打破西方國家的技術封鎖，建造出了多種不同的大容量電池的試驗工程。

2011年12月25日，國家風光儲輸示范工程在風能和太陽能資源大省河北的張北縣正式完工并開始源源不斷的生產(chǎn)綠色電能。示范工程是我國科學家自主設計、建設完成的，是當時世界上規(guī)模最大的風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、大容量儲能和智能輸電的新能源綜合利用工程，該工程的建成投產(chǎn)為我們深入研究大規(guī)模間歇性能源并網(wǎng)問題打下了良好的基礎。示范工程規(guī)劃建造總裝機容量50多萬千瓦風力發(fā)電電站、總裝機容量12萬千瓦光伏發(fā)電站和12萬千瓦的儲能電站。

（三）智能電網(wǎng)發(fā)電側智能化總體目標

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，對發(fā)電環(huán)節(jié)智能化提出了以下的總體目標：

優(yōu)化電源結構，強化網(wǎng)廠協(xié)調，提高電力系統(tǒng)安全運行水平；

研究和應用常規(guī)機組快速調節(jié)技術；

依托國家風力發(fā)電和太陽能發(fā)電研究、檢測和生產(chǎn)等示范性的工程，加快大規(guī)模清潔能源發(fā)電以及智能化并網(wǎng)運行控制研究，其中加強開展風力發(fā)電功率預測和風電場多時間多尺度的建模、低電壓穿越和有/無功功率控制等難題的研究，加快大規(guī)模清潔能源科學合理利用的步伐；

風光儲輸聯(lián)合示范工程的完工，為清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)運行提供了寶貴的經(jīng)驗和保障；

加快推動大容量儲能技術的發(fā)展，努力適應間歇性清潔能源發(fā)展需求，盡快解決大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)的難題。

二、常規(guī)電源發(fā)電廠智能化技術

在建設“堅強智能電網(wǎng)”的大背景不斷的推進下，社會對電力的需求日益旺盛，各型常規(guī)發(fā)電廠仍在大規(guī)模的建設中，導致的結果就是電網(wǎng)系統(tǒng)的結構日益復雜化，因此社會對電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性運行的要求不斷提高，推動發(fā)電廠電氣設備向著智能化方向發(fā)展不僅有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定性，而且也能夠保證電廠所產(chǎn)電能的的質量更加符合人們的需要，同時能夠提高電廠的生產(chǎn)效率，降低電廠生產(chǎn)成本。

常規(guī)能源發(fā)電廠的智能化技術發(fā)展主要體現(xiàn)在發(fā)電廠一次設備的智能化和網(wǎng)廠協(xié)調技術智能化的研究上。一方面在一次設備的智能化主要體現(xiàn)在以下的方面：發(fā)電機的勵磁和調速系統(tǒng)參數(shù)智能實測、發(fā)電機組的智能化快速調節(jié)以及常規(guī)能源發(fā)電廠調峰；另一方網(wǎng)廠智能化協(xié)調技術主要體現(xiàn)在：機組智能優(yōu)化控制系統(tǒng)、機組設備檢測與故障分析系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)優(yōu)化。

三、清潔能源發(fā)電的智能化技術

在未來將強智能電網(wǎng)建設的過程中，對于發(fā)電側智能化來說，清潔能源的大規(guī)模發(fā)電和并網(wǎng)和至關重要的。清潔能源發(fā)電由于不穩(wěn)定性，間歇性等特點會導致其在大規(guī)模供電并網(wǎng)時會對電網(wǎng)造成許多的影響，增加許多的不確定性因素，進而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及電能的質量。清潔能源發(fā)電的智能化主要從發(fā)電廠設備的智能化與大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)的智能化出發(fā)。

四、結論和展望

一方面未來智能電廠的運行必定會更加安全、更加可靠、也更穩(wěn)定，無論何時何地都能夠快速響應電網(wǎng)用戶側的需求，為電網(wǎng)提供充足且高質量的電能，并且能夠自我抵御來自各方面因素的損害包括自然和網(wǎng)絡帶來的沖擊，能夠將所受影響降到最低，更加先進的是智能電廠還將具備“治療”自己的能力，減少人力的干預就能自動隔離故障元件，實現(xiàn)自我的設備檢測，故障診斷以及自我修復的能力，這便是智能發(fā)電廠的堅強與自愈力。

一方面未來智能發(fā)電廠的經(jīng)濟效益將會更加高效，運行的成本會更低。未來由于智能電網(wǎng)技術的普及，新能源使用率得到有效提高，新能源大規(guī)模并網(wǎng)得到有效的控制，電廠的自控力和自愈力也大大的降低了人力成本，這對電廠運行成本的降低起到了至關重要的作用，同時電廠也能夠建設更加高效、高質量的員工隊伍，極大的提高資產(chǎn)的利用、檢修、維護和管理等的運行效率，發(fā)電成本也將會逐漸降低。

另一方未來智能電網(wǎng)的建設對建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會有極其重大的意義。智能電網(wǎng)的大規(guī)模投入運行，預示著新能源發(fā)電的廣泛利用，這直接的影響就是大幅減少化石能源的利用，節(jié)約了不可在生的資源，并且減少了溫室氣體的排放，對改善地球環(huán)境，實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展都有極大的積極影響。

總而言之，智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)系統(tǒng)建設是智能電網(wǎng)重要組成部分，而智能電網(wǎng)的發(fā)展不僅順應時代的潮流，而且將是歷史發(fā)展的重要產(chǎn)物，智能電網(wǎng)的深度發(fā)展和大規(guī)模應用必將會造福我們的子孫后代。

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