论智能电网发展模式及关键技术的探讨

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  【分类号】:F426.61
  【摘 要】我国智能电网的发展战略定位准确,具有较高的可行性,但在实施建设的过程中也要看到与发达国家还有相当差距。我国要紧密结合我国用电服务的实际情况和能源供应的新形势,立足自主创新,建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的发展目标。
  【关键词】智能电网;发展模式;技术;
  一、现阶段我国智能电网发展的关键问题
  1.1 智能电网的网络化工作模式
  智能电网的核心是依托特高压技术实现较低能耗损失的电力输送前提条件下,对能源利用重新优化配置,最终达到低碳经济的可持续发展目标。虽然各国在实现这一目标的过程中,由于已掌握的技术层次、战略侧重有所不同,但都要达到发电、输电、配电、用电以及资源管理的互动运行模式,即下一代“互动电网”模式。电力产业将实现工业革命以来最重要的大跨度转型,推动电力产业从中低端电力供应商的传统模式提升为综合能源、通讯和信息服务商的高端创新模式。这将推动电力基础设施通过加载数字设备和芯片技术升级为人类创新生产和生活的重要设施[1]。
  实现智能电网的互动模式是一个较复杂的系统工程,包括智能化执行设备、电力流、信息流以及控制流等多种业务模式的集成。在开放和互联的信息模式基础上,通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统,实现发电、输电、供电、客户用电、售电、电网分级调度等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理,推动电网整体转型,为提高能源效率、降低客户成本、减少温室气体排放创造价值。
  1.2 现阶段实现我国智能电网发展目标的几点思考
  (1)政策引导下的建设手段多样化。智能电网的建设是一个长期的战略,整个智能电网投资巨大,在当今全球经济一体化的形势下,发展我国智能电网可以采取自主创新与技术引进相结合的思路,一方面利用我国自身掌握的强势研究基础进行智能电网的深入化实践,另一方面吸取国外的研究经验进行我国智能电网的构建。这样,有利于我国在智能电网的战略实施进程中赶上甚至超过国外发达国家。
  (2)特高压电网的研究与实践需要进一步加强。进一步研究特高压电力输送网络中几个关键技术问题,如无功平衡、消除潜供电弧的技术措施、过电压限制及绝缘配合、串联电容补偿的相关参数和技术要求、外绝缘的放电特性试验研究等。对特高压所需的变压器、电抗器、避雷器、CT、PT、GIS、绝缘子、导线、金具、杆塔、高速接地开关等输变电设备进行研究开发,提高设备的制造能力。同时,对特高压线路的防雷、防污、带电作业也需结合线路的具体情况以带电作业方式研究最小安全保障措施,为设计、运行维护提供技术依据。
  (3)加快我国供、配电系统的优化和建设。我国华北、华东等区域电网已经开展了数字化变电站、调度集成等多项工作,使我国已经具备了较好的智能电网运行控制基础,但在配电网方面,我国供电仍较薄弱,离智能配电和智能用电有较大差距。进一步深入研究数字化信息集成处理系统,采用智能电表、浮动电价等方式,优化供配电方案、改善供配电网结构,构建适应分布式能源系统下的供配电双向互动管理模式[2]。
  二、智能电网关键的基础技术
  2.1 先进的超导技术
  高温超导材料的发现及高温超导线材等的制造技术日益成熟,为超导技术在智能电网中的实际应用奠定了基础,先进的超导技术对于低能耗大容量输电有重要意义。 目前超导电缆、超导磁储能、超导限流器、超导电机、超导变压器、超导无功补偿设备等许多种电网实用产品已开发成功。 其中超导输电电缆具有损耗低、体积小和载流量大的优点,是解决低损耗、大容量输电的一个重要手段; 超导磁储能技术能够完成利用超导体制成线圈,由电网供电励磁而产生的磁场进行储存能量; 超导电流限制器能够在电力系统发生短路故障时将故障电流限制在一定的水平; 超导电机与同样的电机相比,容量要大许多; 超导变压器能够承受 2 倍的设计工作电流,具有很大的过负荷能力; 超导无功补偿装置能解决电能质量问题,如进行风电场的电压支持及抑制电弧炉的稳态变化等。
  2.2 先进的传感与量测技术
  先进的传感与量测技术能提高智能电网的可观测性,在智能电网系统监测、分析、控制中起着基础性作用。对照传统的电力系统,传感与量测技术在智能电网建设中将有更大的突破,智能电网使用的传感器包括傳统传感器、光纤传感器以及新兴的智能传感器等。基于光纤技术和微处理器技术的智能传感器具有尺寸小、性价比高、工程维护性好、电磁兼容性好、数据交换接口智能化等优点; 基于卫星时钟同步及高速通信网络技术,可实现大电网的同步向量测量,提高广域电力系统动态可观测性,为提高电网的安全可靠性、避免大电网连锁反应提供了坚实的信息基础。 传感器技术随着物联网概念的提出将越来越受到关注,并从过去的单一化向集成化、微型化和网络化方向发展[3]。
  2.3 仿真分析及控制决策技术
  电力系统仿真是根据实际电力系统建立模型,进行计算和实验,研究电力系统在规定时间内的工作行为和特征,能对电网状态进行分析、决策、控制,并保障电网安全、可靠、经济运行。 电网仿真分析及控制决策,相当于智能电网的“大脑”,它在电力系统研究、规划、设计、运行、实验和培训中发挥重要作用。 随着数值计算和计算机技术的进步,把电力系统的全部元件均采用数字模型进行模拟将成为可能。 近年来,高压直流输电、柔性交流输电系统、安全稳定装置等应用在电网系统,对电网仿真精度和仿真规模提出了更高的要求,推动了电力系统数字仿真技术的发展[4]。
  2.4 信息与通信技术
  随着信息化时代的来临和技术的不断进步,数据的获取变得越来越方便与快捷,信息量也大幅增长。 但从数据到变成有价值的知识还需要加工和分析的过程,首先需要对数据进行加工和分析得到有用的信息,然后从获取的信息中发现知识,再以知识为基础,指导决策和行动。 智能电网的各生产环节都应用了大量的现代信息通信技术,信息通信技术与电力生产技术深度渗透,已经成为支撑智能电网的重要基础技术。 智能电网紧密结合先进的通信技术、信息技术、传感量测技术、自动控制技术与电网技术,并利用先进的智能设备,构建实时智能、高速宽带的信息通信系 统,完成了多业务的灵活接入,为智能电网提供“即插即用”的技术保障,目前已成为电力信息与通信技术的发展方向。
  三、结束语
  智能电网没有终点,而是长期发展和完善的过程,智能电网的建设是一个复杂的系统工程,它需要许多先进技术的综合运用,这就需要必须在新技术研究和新设备制造方面取得突破。 建设智能电网要循序渐进,重视实效,并且要重视培养和引进创新型、复合型人才,创建优秀的智能电网研发建设团队,要加大与国外的技术合作与交流。建设智能电网关系社会经济发展和国际民生,再生能源的开发利用和并网运行也不可忽视。随着我国坚强智能电网的逐步建设,电力系统数字化、信息化、自动化、智能化最终会实现。
  【参考文献】
  [1]杨奖利。 智能电网设备发展分析[J]。 电器工业,2013,05:28-33。
  [2]尚春山,张霞。 浅谈智能电网发展[J]。 科技资讯,2013,09:125+127。
  [3]景建军。 浅述智能电网技术[A]。 天津市电视技术研究会。天津市电视技术研究会2013年年会论文集[C]。天津市电视技术研究会:,2013:4。
  [4]张红日。 智能电网关键技术综述[J]。 机械工程与自动化,2013,02:212-214。
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