智能电网的实现方法和突破点

     智能电网建设是一项复杂的系统工程，涉及发电、输电、变电、配电、用电及调度等六个环节，建设中国特色的坚强智能电网应该在既有电网的基础上，对电力系统的各个环节进行分析，寻找突破点，逐步提升和完善。

　　一、智能发电

　　建设坚强智能电网在发电环节的发展目标:以“一特四大(即特高压、大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地)”发展战略为导向，引导电源集约化发展，协调推进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的开发;加强厂网协调，提高电力系统安全运行水平;实施节能发电调度，提高常规电源的利用效率;减少发电环节温室气体的排放，降低对气候变化的影响;优化电源和电网结构，促进大规模风电、光伏发电等新能源的科学合理利用。在智能电网建设过程中，系统中接入的诸如风能、太阳能、大容量储能装置等分布式电源将占较大比重，需要重点解决分布式电源的并网规划、运行、控制、预测等问题，提升可再生能源的协调运行水平。在信息传输方面，实现厂网信息的双向交互，提高电网对发电侧的控制水平，提高能源利用效率，促进节能降耗。优化机组运行方式，提升厂网协调水平，保障电力系统安全稳定运行，减少对环境和气候的影响，实现能源的可持续发展。

　　随着环保意识的增强和国家能源政策的实施，新能源发电和分布式电源将有很大的发展空间，并在装机容量中占有相当大的份额，电源的构成将会发生显着的变化，如图1所示。

图1 智能电网下电源变化示意图

　　二、智能输电

　　实现输电网智能运行是智能电网建设的重要内容，国内各个区域电网都建立了广域测量保护系统，初步实现了电网的动态监控，部分区域电网已经开始了调度中心的实践，这些都为智能输电的实现创造了条件。在输电环节应该加快建设以特高压为骨干电网、各级电网协调发展的坚强网架结构;全面实施输电线路状态检修和全寿命周期管理，通过建设输电线路状态监测中心，实现对特高压线路、重要输电走廊、灾害多发区的环境和运行状态参数的集中监测和灾害预警;广泛采用柔性交流输电(FACTS)技术，提高线路输送能力和电压、潮流控制的灵活性，在技术和装备领域全面达到国际水平。

　　通过特高压交流1000kV、直流±800kV与各级电网协调发展，构建坚强的物理网架基础。从我国特高压电网的发展规划可以看出，在智能电网条件下，特高压将是电网的基本骨架，用于连接大型的区域电网，而超高压将是区域电网的部分。利用先进的FACTS技术、输电快速仿真与模拟技术、保护与控制技术，大大提高输电系统的传输容量，并能有效地抑制区域间电网的功率振荡，增强输电系统的稳态和动态运行性能。

　　三、智能变电

　　在智能电网建设中，变电环节需要制定智能变电站和智能设备的技术标准和规范，通过采用通信网络技术、智能化的电气设备、自动化的运行管理系统，将枢纽变电站全面建成或改造为智能变电站，使数据采集、传输和处理均实现数字化、智能化。在变电站建设完整、准确、实时的信息采集系统，实现电网运行数据的全面采集和实时共享，作为支撑电网实时控制、智能调节和各类应用的数据基础;积极构建和完善各种智能设备的状态预警能力和故障自我诊断能力。智能变电站应该具有智能检修能力，时刻监测分析变电站各种设备(如变压器、断路器、母线、互感器、避雷器和隔离开关等)的状态，实现设备的状态检修，从而优化使用和节约人力成本。

　　四、智能配电

　　配电网的智能化是智能电网的重要组成部分，尤其在欧美等发达国家，智能配电网是建设智能电网的内容。当前，我国的配电环节的网架结构相对薄弱，自动化程度较低，配电网技术标准和规范不完善，需要强化配电网基础信息管理，构建智能配电技术架构体系，建成灵活、高效、合理的配电网络。为适应智能电网建设的需求，配电网应该具备灵活重构、潮流优化能力，实现储能装置及分布式电源兼容接入与统一控制，在发生紧急状况时能够支撑主网安全稳定运行，使供电可靠性和电能质量都得到显着提高;积极完成配电自动化系统的全面建设，全面推广智能电网配电环节示范工程的应用成果，争取使主要技术装备达到国际水平。

　　智能配电网的建设需要采用更加先进的配网自动化技术、保护与控制技术、微电网技术、配电SCADA技术，实现对配电网运行状态、资产设备状态和供电可靠状况的实时和全面监视，实现配电网的可观测性和自愈控制、实现电能质量控制和电能的灵活分配，降低损耗、提高供电可靠性和电能质量。重点突破分布式电源接入、分散式储能、电动汽车充放电等方面的关键技术研究，并全面推广应用。

　　随着经济的持续发展，在城市和发达地区农村的负荷密度快速增长，传统的10kV的配电电压等级已经不能满足负荷发展的要求。国内已经广泛开展了对20kV配电电压等级的研究，并在部分地区试点应用。20kV的配电网在提高线路输送能力、增大供电半径、减小电能损耗、提高供电质量等方面具有明显的优势，应该逐步推广应用，而智能电网的建设为中低压配电网的升级改造提供了契机。

　　五、智能用电

　　当前用电设备的智能化和信息采集交互能力较低，应该全面开展智能用电服务，推广应用智能电表等量测装置，构建智能化双向互动体系，实现电网与用户的积极交互，提升用户服务质量，满足多元化的用电需求。通过智能电表可以对用电设备实现全面监控，实时或定时读取用户的多种计量值，例如用电功率、用电量、电压、电流及其他信息，成为电网事实上的传感器。建立计量数据管理系统(MDMS)，作为具有分析功能的数据库，通过与智能电表等量测装置互联，收集数据、处理和储存智能电表的计量数值。积极开展网络化管理，通过网关或用户入口，把智能电表和用户室内的可控电器或装置连接起来，使用户能够根据电力公司的需要，积极参与需求响应和电力市场。积极推广智能用电示范园区的建设，电网公司或政府在政策上予以支持，通过推动智能楼宇、智能家电等领域的技术创新，改变终端用户的用电模式，提高用户用电效率。

　　智能电表等量测系统是电力企业和用户联系的纽带，不仅为电力公司提供遍布全部用户的通信网络，而且可以使用户参与到电力市场中，为系统的运行和资源管理带来显着的经济效益。智能电网通过电子终端将用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富余电能的回售;可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性和综合效率。因此，各种测量仪表、用户友好的智能电器等智能化设备将得到全面推广应用。

　　六、智能调度

　　调度的智能化是智能电网的体现，智能调度是建设坚强智能电网的关键内容，是智能电网运行控制的神经中枢。为适应智能电网的需求，调度系统应该具备更为全面而准确的数据采集系统，具有强大的智能安全预警功能，在调度决策中注重系统安全与经济的协调:在系统故障时，能够快速的诊断故障和提供故障恢复决策;能够利用可视化技术，将电网的实时运行情况全面而直观地提供给调度员。

　　在智能电网建设过程中，调度环节应该在已有调度技术的基础上，重点解决大电网安全稳定运行问题，实现资源大范围优化配置;研究风电场及分布式电源的有效接入和控制技术，实现节能减排;开展智能调度技术支持系统、备用调度、应急指挥控制中心建设和调度通信数据网建设，在各级调度中心逐步建成智能调度决策支持系统;建设实时监控与预警、安全校核、调度计划和调度管理等应用功能，全面提升大电网调度驾驭能力、资源优化配置能力和灵活高效调度能力，保障电网安全、稳定、经济、优质运行。

　　智能电网是未来电力系统发展的必然趋势，是应对能源、环境、气候、经济、社会等各方面挑战的必然选择。我国坚强智能电网的建设要吸收、消化国内外智能电网领域的研究成果和实践经验，立足于我国电网建设的实际水平，充分做好初期的规划、标准规范、关键技术研究和各环节工程示范工作，以统一规划、统一标准、统一建设为原则，终实现具备信息化、自动化、互动化特征的自主创新、中国特色、的坚强智能电网目标。