智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)探討

鄭瀚

摘 要：近年來，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下智能電網(wǎng)飛速發(fā)展。智能電網(wǎng)技術(shù)是將能源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、輸電、配電以及供電和售電等服務(wù)連接起來。本文就是在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)展開討論。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)時(shí)代;智能電網(wǎng);發(fā)展趨勢(shì)

基金項(xiàng)目：河池學(xué)院2018年消極青年科研課題經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018XJQN011）。

智能電網(wǎng)可以有效地調(diào)度電網(wǎng)系統(tǒng)，提升電網(wǎng)運(yùn)行效率，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。而大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展給智能電網(wǎng)提供了重要的基礎(chǔ)保障。

1 智能電網(wǎng)產(chǎn)生的背景

1）歐洲在能源方面的政策扶持。2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》明確指出，歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新能源時(shí)代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。

2009年初，歐盟在有關(guān)圓桌會(huì)議中進(jìn)一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)將北海和大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成的跳躍式發(fā)展。

歐盟委員會(huì)繼續(xù)積極致力于推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)，它還號(hào)召成員國利用信息與交流技術(shù)提高能效，應(yīng)對(duì)氣候變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)，并槍帶哦智能電網(wǎng)技術(shù)可以幫助歐洲在未來12年減排15%，這將成為歐盟完成2020年減排目標(biāo)的關(guān)鍵。同時(shí)，在2011年4月中旬，歐盟委員會(huì)在發(fā)布了一份名為《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到部署》的通報(bào)文件，在文件中確定了推動(dòng)未來歐洲電網(wǎng)部署的政策方向。

2）近年來可再生新能源高速發(fā)展。近年來可再生新能源（主要是光伏發(fā)電和風(fēng)電）高速發(fā)展，特別是歐洲等，功率等級(jí)已從MW（兆瓦）上升到GW（吉瓦）。若采取單獨(dú)運(yùn)行（孤島）方式，需要有龐大的儲(chǔ)能裝置（一般蓄電池已不可能做到），故急需解決與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行方式。由于這兩種新能源發(fā)電很不穩(wěn)定，容易造成大電網(wǎng)不穩(wěn)定。若將傳統(tǒng)電網(wǎng)改為“智能電網(wǎng)”，負(fù)荷調(diào)峰（電網(wǎng)穩(wěn)定）等問題可迎刃而解。

3）國際上“節(jié)能減排”呼聲越來越高。國際上“節(jié)能減排”的呼聲越來越高，并且要求指標(biāo)量化，建設(shè)低碳社會(huì)。這樣，不僅要從電力網(wǎng)本身挖掘潛力，而且要利用現(xiàn)代通信及數(shù)字技術(shù)手段，把家庭、辦公室、工廠、商場(chǎng)等均納入智能電網(wǎng)的可控范疇。這部分節(jié)能由于是全民性的，其作用不可估量。這里“智能電網(wǎng)”要解決發(fā)、配、供電和用戶之間的信息雙向交流。

2 智能電網(wǎng)的基本特性

1）自愈性。智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，也被成為“電網(wǎng)2.0”?！白杂敝傅氖前央娋W(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來，并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下，可以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，而且?guī)缀醪恢袛鄬?duì)用戶的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的免疫系統(tǒng)。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。

2）激勵(lì)和包容用戶。智能電網(wǎng)中，與用戶建立雙向?qū)崟r(shí)的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)鼓勵(lì)和促進(jìn)用戶積極參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理的基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)通知用戶其電力消費(fèi)的成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)目前的狀況、計(jì)劃停電信息。

3）具有抵御攻擊的能力。電網(wǎng)安全性的全系統(tǒng)解決方案使智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有阻止攻擊的能力，最大限度地減低損失和快速回復(fù)供電服務(wù)，智能電網(wǎng)也能通知承受對(duì)電力系統(tǒng)幾個(gè)部分的攻擊和在一段時(shí)間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。

4）高速通信在線監(jiān)測(cè)。智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間給出需要維修設(shè)備的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時(shí)使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。

3 中國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1）電源側(cè)。為實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。近年來我國大力推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，大量清潔能源通過特高壓電網(wǎng)，從西部能源生產(chǎn)地區(qū)源源不斷地輸送到東部能源消費(fèi)地區(qū)。預(yù)計(jì)到2030年，我國清潔能源發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)的比重將超過55%，電能占終端能源消費(fèi)的比重將提高到30%。

2）電網(wǎng)測(cè)。我國國家電網(wǎng)公司與美國、歐盟所不同的是，提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”概念與建設(shè)規(guī)劃。目的是建成經(jīng)濟(jì)高效、堅(jiān)強(qiáng)可靠、透明開發(fā)、友好互動(dòng)、清潔環(huán)保的當(dāng)代電網(wǎng)。

智能變電站是我國堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)快速發(fā)展的一個(gè)縮影。目前為適應(yīng)新一代電力系統(tǒng)發(fā)展需要，結(jié)合各專業(yè)業(yè)務(wù)需求，立足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，正在建設(shè)“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動(dòng)”的第三代智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，具有適應(yīng)無人值守和遠(yuǎn)方操作的技術(shù)和管理要求。

4 未來智能電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

1）基礎(chǔ)設(shè)置大量增加。智能電網(wǎng)需要靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但是未來電網(wǎng)的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還不夠清晰;智能電能表的安裝范圍不斷擴(kuò)大。但是它們能夠如何支持電網(wǎng)的規(guī)劃運(yùn)行仍然不確定，其功能還需要大力挖掘;采用技術(shù)新技術(shù)的基礎(chǔ)建設(shè)，可能遇到經(jīng)費(fèi)、風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行人員知識(shí)不足等問題。

2）缺乏通信的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)化的缺乏，特別是分布式電壓和儲(chǔ)能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化的缺乏會(huì)抑制各運(yùn)行單位（發(fā)電、輸電、配電和店里消費(fèi)者）之間的數(shù)據(jù)交換，阻礙系統(tǒng)的安全優(yōu)化，使系統(tǒng)效率降低。

3）互操作性標(biāo)準(zhǔn)有待完善?；ゲ僮餍詷?biāo)準(zhǔn)使電力系統(tǒng)的所有設(shè)備之間的協(xié)調(diào)成為可能。在一些領(lǐng)域，像分布式電源和儲(chǔ)能，雖然有標(biāo)準(zhǔn)，但還很有限，分布式電源和系統(tǒng)的互聯(lián)，在缺乏協(xié)調(diào)功能的情況下，只能以局部的和自治的方式運(yùn)行。分布式電源的發(fā)展需要從電網(wǎng)角度考慮，與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。

4）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全。數(shù)據(jù)的安全、隱私保密和信息訪問的權(quán)限等問題，還存在不確定性，這些問題都會(huì)阻礙智能電網(wǎng)解決方案的采用。未來能源互聯(lián)網(wǎng)、智能交通等系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，也將會(huì)造成新的數(shù)據(jù)安全的問題。

5）研究適應(yīng)分布式電源發(fā)展的運(yùn)行和規(guī)劃模型。智能電網(wǎng)模型需要綜合考慮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)置、市場(chǎng)，乃至國家政策方面的影響。未來的規(guī)劃模型需要考慮在分布式電源高滲透率的條件下，如何優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，這是個(gè)重大調(diào)整。

6）負(fù)荷、電源計(jì)劃安排和調(diào)度。在基于逆變器的可再生能源大概能的數(shù)量日益增加的趨勢(shì)下，電網(wǎng)兼容性標(biāo)準(zhǔn)需做出很大改變，而且必須修改成能同時(shí)管理傳統(tǒng)發(fā)電和基于逆變器的可再生能源發(fā)電?，F(xiàn)在對(duì)分布式電源的調(diào)度模式還不能使利益相關(guān)方均獲益，現(xiàn)在還缺乏能識(shí)別最優(yōu)負(fù)荷和電源平衡的好模型。

5 小結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升和用戶需求的提高，智能電網(wǎng)憑借其各項(xiàng)可靠、職能的特點(diǎn)，將引領(lǐng)能源方向的變革，成為新時(shí)代的主要電網(wǎng)。智能電網(wǎng)就要有強(qiáng)大的資源優(yōu)化和配置能力，促進(jìn)新能源發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)電力軟硬件發(fā)展，向世界新網(wǎng)注入新鮮血液。

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