智能电网规划中的问题及未来发展探讨

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  摘 要:本文首先分析了智能电网在中国、欧洲以及美国的发展现状。其次对智能电网规划中遇到的:储能技术在智能电网中的运用规划、多目标输电网在智能条件下的规划、最大供电能力下智能电网的规划等技术问题做出论述。最后探讨了智能电网未来发展的技术侧重点,并对未来智能电网的发展作出展望。
  关键词:智能电网规划;储能技术;三级电网;MAS系统
  1 引言
  电网的智能化是电网的发展趋势也是各国对能源采取的战略措施和对资源分配的规划处理。电网的智能化包括传统电网的各个环节。电网的智能化被纳入了国家五年专项规划,由此可见其对能源战略以及资源优化配置中的重要作用。然而智能电网的建设不是一朝一夕的事,中国、欧洲以及美国对智能电网的研究都经过长期迅猛的发展过程。由此可见,深入对智能电网进行研究规划是十分重要的环节。在对智能电网进行规划建设时,由于风能、水能、潮汐能、太阳能等可再生能源的分布是分散的,可再生能源分布与负荷分布也存在相当大的不匹配[1]。因此需要加大力度发展基于分布式电源的智能电网,以及加强智能电网的系统建设。
  智能电网顺应时代发展要求,属于国家战略发展规划,国家电网致力于智能电网发展,将打造高度智能化的输配电网络。智能电网与各种现代化信息技术结合可以建立更加广泛的智能服务项目。首先就智能电网而言其与特高压输电技术的结合使整个电网的构架更加稳定,其次云计算机技术与物联网技术结合也可使服务更加智能化。电信网络、广播电视网络和互联网的结合运用可以发挥各自的最大优势从而使其更加智能化。
  电力网路是双向的其运行速度快并且高度集成化,这是智能电网规划建设的基础。智能电网的规划建立需要各种先进方法和技术的运用,比如传输技术、测控技术、先进的控制方法和先进的设备技术。使电网满足电力系统的基本要求即高效、安全、可靠、经济。智能电网能够自己解决系统出现的问题以保证系统的安全,并且抵御外界对电力系统的攻击。各种不同形式的发电都可以接入到智能电网中,从而实现资源的优化配置及设备资产的高效运行。
  2 智能电网规划中的问题
  2.1储能技术在智能电网中的应用规划
  储能技术可以用在新能源侧、电网侧和用户侧等主要场合,在智能电网规划中起到至关重要的作用。对其规划和效益评估是很重要的环节。可以通过分析其数学算法从而可得出传统的主要解决方法。
  随着电网技术的发展,储能技术被运用到电力系统中。通过运用储能技术,实现了对需求侧的有效管理,消除了昼夜间的波峰波谷差,起到了“削峰填谷”的动态调节作用,平滑了负荷,降低了输电的线路损耗,同时保障了供电质量,也促进了可再生能源的利用。通过运用储能技术的充放电特性根据负荷的波动实时进行补偿等,实现电压频率的调整,同时提高了系统运行的稳定性。因此储能技术成为了智能电网规划中的一个重要环节。
  储能技术即电能的储存方法,现今可以分为四类[2]:1.以机械形式的能量储存。2.电磁储能,比如超导电磁储能。3.化学储能,其中包括各种化学电池和超级电容器等。根据不同储能的特性以及现今技术的成熟度把各种储能技术运用于各种情况。4.势能储能,比如抽水蓄能。而运用较多的储能技术有各种以机械形式的能量储存和各种化学电池储能等方式。智能电网调整峰值时主要运用抽水蓄能以及压缩空气储能方式;而新能源发电由于风速、光照强度等资源存在不确定性,故主要运用电池储能。
  2.2多目标输电网在智能电网条件下的规划
  智能电网多目标输电网的规划问题是在衡量电网规划方案的经济性,可靠性,灵活性,适应性等特性的基础上,建立基于余弦排序的多目标电网规划数学模型。在高维坐标系中利用待评价方案与理想方案对应的指标有向线段和理想指标有向线段之间的夹角值进行比较[3],从而得出效益最优的决策方案。为智能电网规划建设起到了重要的作用。
  智能电网能够解决自身出现的问题保证系统运行的安全性,还能够实现系统的经济、可靠、高效运行。由于输电网络是智能电网的基础,根据智能电网的特性决定了其规划的多目标性,通过综合考虑各个量纲和各个目标,利用综合优化的方法优化结果,从而得到综合效益的最佳[4]。
  对于多目标电网在智能电网条件下的规划我们首先应该熟悉余弦排序理论,然后建立基于余弦排序理论的多目标电网规划模型,对智能电网的规划建设应综合考虑各种因素[3],可通过实验进行综合分析从而得出最优化结论。
  2.3最大供电能力下的智能配电网规划
  智能配电网的建设与规划是电网智能化的一项主要工作,电力部门必须对智能配电网系统进行改造和全面规划,同时加入和推广自动化技术从而实现配电网的智能化,建立智能电网,使其能有效的运营。
  与传统电网不同,智能电网能对用电情况、供电部门的情况,以及电力系统的运营情况进行监控。从而提高对配电网的管理能力。现今智能配电网的运行和发展还受到比如:电气配套设施的落后、电网运行的监控力度、科学技术在配电网中的运用不够、以及安全事故的发生和智能电网方面的管理制度不够健全等多方面因素的影响。
  为了实现智能配电网电力部门应该建立坚实的配电网结构,加强电网的保护措施(微机保护),把更多的自动化技术运用到智能配电网中,对智能配电网增加监控力度,健全智能配电网的管理体系[5]。
  2.4三级电网体系结构的规划问题
  近年来我国推进了大规模风电并网和特高压的应用以及微电网的接入。现今电网的发展必须解决以下问题:如何建设以特高压为骨干、各电压等级电网协调发展的智能电网[6]。为了解决好以上问题我们必须分析智能电网体系结构下的三级电网。
  我们需要重点研究以下问题:1.能否在输电网络中接入大量的风电的能力。2.配电网中用户部分的实际分配情况3.微电网的高渗透率配置。   3 智能电网的未来发展探讨
  智能电网是在传统电网的基础上加入一系列先进技术综合运用发展的。智能电网与传统电网相比具有更加智能更加自动化的优点,它在传统电网的基础上运用了最新的数字化、信息化以及自动化技术,在现在及未来对智能电网的研究中我们需要注重以下问题:1.分布式发电技术的运用。2.储能技术的应用。3.电力电子技术的运用以及高级的计量运算技术的运用。
  通过智能电网的发展现状以及相关技术的结合,未来智能电网可能向这几方面发展:1.基于MAS系统的分布协调与自适应智能电网的控制,MAS系统也就是俗称的Agent系统,其在智能电网中的应用越来越多,它可以有效的互联系统并具有较强的收缩性。MAS系统能使电力用户的资源安全性最大化。2.快速仿真方式的决策智能电网技术在未来也会得到长足的发展。3.数字化、自动化等技术[7]将会更多的运用于智能电网的建设及规划中,在未来会得到更加长远的发展。
  4 结语
  本文主要论述了智能电网规划建设中可能遇到的问题,以及各种新技术对智能电网规划所起到的作用。目前智能电网还处于发展阶段,充分运用好这些科学技术才能实现智能电网的目标。为了促进智能电网的发展,本文基于智能电网的技术现状以及研究趋势作出分析,并对智能电网的未来发展进行了探讨。
  参考文献
  [1]范明天,曹其鹏,张祖平,张毅成,欧洲配电网智能化发展系列讲座 讲座一欧洲配电网智能化发展的驱动力和需求分析[J].供用电,2015,32(1):50-55.
  [2]骆妮,李建林.储能技术在电力系统中的研究进展[J].电网与清洁能源.2012.28(2):71-79.
  [3]陈树勇,宋书芳,李兰欣,等.智能电网技术综述[J].电网技术,2009,33(8):1-7.
  [4]童钧.智能电网背景下的现代城市电网规划研究[J].电气工程.2010
  [5]Bhargava B,Dishaw G.Application of an energy source power system stabilizer on the 10MW battery energy storage system at Chino substation[J].IEEE Trans on Power Systems, 1998, 13(1):145-151.
  [6]本刊编辑部.智能电网技术标准框架研究[J].电器工业.2010,(7).P24-27.
  [7]吴耀文,马溪原,方华亮,孙元章等,微网高渗透率接入后的综合经济效益评估与分析[J],电力系统保护与控制,Vol.40 No.12 Jun.16,2012.
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