電力技術及電力系統(tǒng)規(guī)劃中智能電網規(guī)劃的意義及應用分析

國網江蘇省電力有限公司泗陽縣供電分公司 皋 鵬

1 引言

當前，世界各國的能源問題越發(fā)突出，而電力行業(yè)對能源需求量較高，因此在緩解能源危機時可將電力領域作為一個重要部分，合理應用各項電力技術，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設計工作加大管理力度，結合實際情況不斷調整其中的問題，發(fā)現(xiàn)電力供給隱患并提前處理，充分利用智能電網的自愈、集成等各項功能，實現(xiàn)電力資源的穩(wěn)定、安全供給。

2 智能電網

2.1 內涵

智能電網是計算機、通信、信息技術等多種先進技術的融合體，在輸變電及配電設施中應用效果顯著，如今已經覆蓋了電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，充分融合了業(yè)務流和信息流，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能化控制。

智能電網具有較多優(yōu)勢。一是自愈，即在供電時能夠發(fā)現(xiàn)潛在隱患并及時加以修正，有效保障電力供應的安全性及可靠性，確保電力系統(tǒng)始終處于正常運行狀態(tài)。這也是智能電網在運行中運行效率較高、運行穩(wěn)定性較高的主要原因。在智能電網的運行中，能夠結合出現(xiàn)的突發(fā)問題和故障進行一定的自我修復，是智能電網較之傳統(tǒng)電網運行系統(tǒng)先進性體現(xiàn)的重要方面，也是智能電網在現(xiàn)代化環(huán)境下可以充分應用的主要原因。在電網構建的過程中，只要對相應的監(jiān)控系統(tǒng)和故障反饋系統(tǒng)進行合理的構建，就能夠在智能電網的運行中充分發(fā)揮出自行解決故障解決問題的積極作用。

二是抗反擊能力強，外界環(huán)境容易對電網的運行造成影響，導致供電過程處于不穩(wěn)定狀態(tài)，波動過于劇烈，但在應用智能電網后則能避免此種情況。此外，智能電網不會被病毒侵襲，能夠提前做出預防反應，可保障電網的安全性。智能電網的這一性質主要是在遇到外部環(huán)境因素干擾的情況下，能夠自主對外部環(huán)境進行抵御，從而達到維持電網運行穩(wěn)定的狀態(tài)。從現(xiàn)階段智能電網構建規(guī)模和覆蓋面的實際出發(fā)，現(xiàn)階段電網系統(tǒng)的構建在整體規(guī)模上都是相對較大的，因此其在運行中可能受到外部資源條件和環(huán)境條件影響的概率也會同步加大。這時，智能電網在運行中對外部環(huán)境的抗擊能力能夠為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定基礎，這也是現(xiàn)階段電力資源需求量逐步提高、電力網絡構建復雜性逐步提升的背景下應當具備的一項重要功能。

三是集成，集成的特征是指復雜的電力系統(tǒng)運行需求和配置需求，能夠在智能電網的宏觀背景下得到充分有效的滿足。將電力系統(tǒng)的輸配電、用電等多個環(huán)節(jié)集中起來，進行統(tǒng)一化和規(guī)范化管理，為信息的集成和共享提供便利。

四是優(yōu)化，指能夠實現(xiàn)資源的高度利用，在節(jié)約資源的同時也可幫助企業(yè)獲得更高的經濟效益[1]。

2.2 規(guī)劃意義

電網規(guī)劃工作目前還存在較多漏洞，并且在建設電網的過程中難度較大，導致投運期間超負荷現(xiàn)象較為普遍，并且負荷問題未能及時得到處理，導致電網長時間超負荷運行，隱藏著較多安全隱患，部分電力運輸較為困難的地區(qū)此種問題則更為嚴重[2]。為了實現(xiàn)電力資源的平衡供給，并解決遠距離輸送過程中存在的問題，必須從電網規(guī)劃工作入手，全面實行智能電網調度，降低資源消耗量，通過自我診斷及治療功能促使電網更加安全。圖1為我國智能電網規(guī)劃內容結構圖。

圖1 我國智能電網規(guī)劃內容結構圖

3 智能電網關鍵技術

一是發(fā)電儲能技術，電力供應的關鍵問題在于能量轉換及運輸，因此必須通過發(fā)電儲能技術加以調整，而智能電網可以更好地發(fā)揮該技術的作用，實現(xiàn)供電平衡。如果發(fā)電類型為風力或生物質，則能高效儲存電能，促使電源更加穩(wěn)定、安全。

二是輸配電技術，包括高壓及高溫超導兩項重要輸電內容，與供電的平穩(wěn)性密切相關。此外，該技術對環(huán)境污染較小，與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求相符。

三是電子及智能調度技術，可調節(jié)大功率電子設備，維持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在電力資源供應較為緊張的時期可通過智能調度技術加以調整，合理配置資源，滿足人們的用電需求[3]。

四是同時具備高速、雙向、實時及集成四種特點的通信技術，其是智能電網在運行過程中不可或缺的一項關鍵技術，能夠有效保障數據獲取的準確性，促使電網的交換互動功能更加突出，實現(xiàn)電網的自我監(jiān)測與校正，確保各類設備能夠進行網絡化通信并進行自愈。該技術的應用還可提高資產利用率，進一步提高電網價值。

五是智能固態(tài)表計，可對電網運行的穩(wěn)定狀況給出準確可靠的評估結果，解決電網阻塞問題，將竊電現(xiàn)象發(fā)生的概率降低至最小，并且可保護網絡組件。

六是大容量儲能技術，對于擴展電網輸送容量、提高輸電效率具有重要作用，使得電力資源供給與需求之間的緊張關系得到緩解，確保供輸電能夠始終維持在動態(tài)平衡狀態(tài)。

七是專家系統(tǒng)，具有診斷、預測、收集數據、自動控制、提供信息、提供解決方案等多項功能，降低電力資源損耗量，實現(xiàn)電網的智能化控制，可避免供電中斷等問題的發(fā)生。

八是超導技術，可解決超高壓輸電損耗量過大的問題，目前在智能電網中應用越發(fā)普遍，這與新型超導材料性能較好關聯(lián)性較強。目前，還應緊密追蹤該技術的研究狀態(tài)，了解最新的研究成果，實現(xiàn)超導技術的合理化應用，保障電能質量。

4 具體應用

4.1 構建電網信息模型

電網信息模型的構建主要是為電網系統(tǒng)的正常運行提供服務的關鍵環(huán)節(jié)。構建合理的信息模型對于取得更好的電網運行穩(wěn)定性和運行效果具有重要的作用。在電網信息模型的構建中，智能化技術的應用能夠基于原始的數據信息和多元化的構建思路應用智能化技術，使得電網信息模型在構建過程中的便捷性、靈活性和精準性都得到更進一步的提升。應用智能化技術完成整個電力網絡的規(guī)劃，也有利于及時發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)網絡規(guī)劃過程中存在的問題和不足，從而從根本上提高電網信息系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和科學性。構建具有應用科學性和適宜性的整體電力系統(tǒng)網絡。

從實際出發(fā)分析，整體電網構建的過程具有一定的實際操作難度。在構建智能電網模型時步驟煩瑣，難度極高，在管理系統(tǒng)信息的同時也要整理數據資料，并且關系到空間圖形信息系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可定位電力系統(tǒng)節(jié)點，并運用GIS技術準確表達具體位置。此外，電力系統(tǒng)中的信息量較大且極其復雜，但在應用智能電網后就能實現(xiàn)各種電力系統(tǒng)設施的實時化監(jiān)控，并以幾何模型的形式呈現(xiàn)監(jiān)測結果，準確表示系統(tǒng)內部的信息，降低了模型構建的難度，提高了模型構建的精確性。

4.2 自動更新數據庫

數據庫的自動更新是基于不同類型的電網運行系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎數據信息的不斷完善和優(yōu)化數據信息。對于電網系統(tǒng)的運行來說，既是其運行狀態(tài)真實反映的重要方面，也是改善整體智能化電網運行質量和效果的重要前提條件。智能化技術和數據的支持能夠促使整個電網信息系統(tǒng)的數據更新環(huán)節(jié)，在自動性和精準性上達到更高的水平層次，使得整體的電網運行數據庫隨著電網運行時間的累積產生階段性的基礎資料，這些資料不僅能夠保證與電網運行系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，保持實時匹配的關系，也能夠在自身的準確性和可靠性上達到更高的水平層次，這也是智能化電網系統(tǒng)數據更新效果優(yōu)勢的體現(xiàn)。信息時代的到來使得計算機的應用越發(fā)普遍，這也對電網數據庫的管理工作提出了更高的要求，必須對信息進行集中化、統(tǒng)一化管理，自動更新內容，并自動采集電網數據，實時更新數據，并記錄更新結果[4]。在發(fā)電廠實現(xiàn)中心數據的有效控制，儲存大量的數據信息，提高服務器的工作效率，降低電力子系統(tǒng)的控制難度。

4.3 智能管理電力系統(tǒng)

智能電網在運行過程中，智能電網可實現(xiàn)電網的智能化管理對整體的電力資源應用模式和應用狀態(tài)進行更加精準有效地控制。一旦出現(xiàn)用電高峰期或需要進行電力資源配置調節(jié)的工作情況時，智能電網在智能化管理系統(tǒng)的支持下能夠合理有效地完成上述的工作，最終為最大化地利用好電力資源，并且為制定出合理有效的階段性電力資源調配應用方案提供重要的支持。對于管理人員的工作開展來說，智能化的電力資源分配調動，也能夠減少由于人工觀察和調動工作開展中存在的誤差和問題，最終形成更加精準有效且具有數據分析支撐的相關方案和工作模式，使得智能電網的管理工作落實效果得到針對性的保障。全方位優(yōu)化調度方案，控制能源損耗量，實現(xiàn)間歇性發(fā)電，充分利用可再生類型的能源，保護生態(tài)環(huán)境，解決能源短缺問題，未來還可實現(xiàn)遠程控制，集中處理各類信息，高效管理電力運行設備，實現(xiàn)子系統(tǒng)的智能化監(jiān)控，保障電力系統(tǒng)的安全運行。

4.4 系統(tǒng)交互組件

系統(tǒng)維護工作是智能電網運行過程中非常重要的工作環(huán)節(jié)，具有交互式作用的組件若能夠在整個網絡體系中發(fā)揮出應有的作用，則整體上復雜性較高的智能電網的運行狀態(tài)就能被更好的控制和把握。系統(tǒng)交互組件的主要功能主要是，通過交互式的作用為整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性提供保障。只要相關的管理人員和系統(tǒng)技術人員，能夠結合智能電網運行中的交互式組件的功能和區(qū)域進行全方位的把握，就能確保交互組件在實踐應用中取得良好的效果，并且充分發(fā)揮出其區(qū)域性的針對性作用。系統(tǒng)交互插件的功能在于維護、查詢并更新信息、發(fā)布預警信號，可擴展電力系統(tǒng)的功能，使其能夠隨時進行放大與縮小，并且可組合緩存管理組件，回應用戶指令，實現(xiàn)屬性數據的篩選，并展示給工作人員[5]。圖2為智能電網輸配電系統(tǒng)運行結構示意圖。

圖2 智能電網輸配電系統(tǒng)運行結構圖

4.5 項目評價體系

評價工作是電力系統(tǒng)智能化網絡運行過程中及時發(fā)現(xiàn)運行中實際問題，并且采取措施進行處理解決的重要環(huán)節(jié)。只有評估工作的系統(tǒng)性和有效性達到更高的水平層次，才能確保智能電網在規(guī)劃設計階段的效果與最終的電網運行效果保持一致。另外，項目評價體系的構建，也有利于幫助基層工作人員結合現(xiàn)階段傳統(tǒng)電網系統(tǒng)運行中的實際問題，采取針對性的措施制定相應的指標，為更進一步優(yōu)化完善智能電網運行過程中的實際效果提供重要的幫助。對于評價工作的開展本身來說，系統(tǒng)性的評價體系的構建也能夠為評價工作和觀察工作的開展提供重要的依據。具體來說，電力系統(tǒng)在設計時，對技術人員要求較高，要求人員必須結合實際情況制定出科學合理的發(fā)展策略，對智能電網進行嚴謹規(guī)劃，了解智能電網的特征，運用新的電力運行模式及方法，并結合實際情況加以創(chuàng)新，做到與時俱進，實現(xiàn)社會的穩(wěn)定發(fā)展，并建設項目評價體系，建立過程中應全方位分析項目技術及安全性，并明確社會在此方面所提出的要求，確保智能電網的內涵能夠通過該體系充分體現(xiàn)出來。

綜上，電力行業(yè)必須根據市場發(fā)展的特點及需求不斷進行改革，明確智能電網應用的趨勢，合理開展電力系統(tǒng)規(guī)劃工作，明確各類智能電網技術的特點，實現(xiàn)電網的科學化管理，促使整個供電過程更加安全、穩(wěn)定。