电网系统中智能电网工程探析

【摘 要】信息化与智能化高速发展的时代，智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能电网的主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。本文通过分布式能源的智能管理系统以及高级的智能仪表体系和需求侧管理的两方面来着重介绍智能电网的主要应用和功能特征，和在国内外发展的现状，在科技引领社会变革的时代，智能电网必将展现出其特有的强劲的生命力。

【关键字】智能电网；电网系统；分布式能源；智能化

中图分类号： U665.12 文献标识码： A

智能电网包含了一个智能型电表基础建设，用于记录系统所有电能的流动。通过智能电表，它会随时监测电力使用的状况。智能电网包括超导传输线以减少电能的传输损耗，还具有集成新能源，如风能，太阳能等的能力。从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

1、 智能电网分布式能源的智能管理系统和高级的智能仪表体系

1.1分布式能源的智能管理系统

分布式能源是指分布在用户侧的以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近的系统，主要包括分布式发电、分布式储能、并网技术和具有潜在功率产品价值的需求，利用侧负荷响应能源梯级资源和可再生能源及资源综合利用设施，如以太阳能发电、风能发电、热电联产、沼气利用等。分布式能源直接安装在用户端，尽量减少中间输送环节的损耗实现对资源利用的最大化。分布式能源是智能电网的技术基础，既可独立运行，也可并网运行，而不管规模大小、使用什么燃料或应用的技术。

1.1.1分布式发电

分布式电网发电可以视为虚拟负荷的分布式发电设备直接由用户控制启停。即使接入配电系统，也可不参与自动发电控制，甚至在配网侧安装逆功率继电器，正常时不向电网注入功率。分布式发电系统自身的特点决定了它不是采用煤作为一次能源，而是大量采用环境友善的可再生能源。可以说，分布式发电技术是与新能源技术密切相关的。

1.1.2分布式储能

基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，这样既可以稳定供电，同时，又能提供备用电力以及提高分布式发电机组的可调度性。到目前为止，人们已经开发了多种形式的储能方式，主要分为化学储能和物理储能。然而，成本过高是限制很多储能技术在分布式发电中大量推广应用的问题，因此，提高能量转换效率和降低成本是今后储能技术研究的重要方向。

1.1.3并网技术

在电力系统中引入分布式电源所带来的运行上的问题包括：调压、继电保护、瞬态重合闸、电闪、谐波、变压器接地、孤岛检测等。依据分布式发电系统的特点与功能及其与传统电系统之间的关系，将分布式发电并网系统分为规划、电能质量、继电保护、可靠性等方面的影响。有关研究出了利用电抗器高阻抗值的特性，限制分布式电源提供的短路电流，从而有效地解决了分布式电源与保护之间的协调性问题。

1.1.4需求相应资源

对电网而言，分布式发电的启停可以看成是虚拟负荷的减少和增加。同样，负荷的减少和增加也可等效于虚拟发电的增减。随着电力市场的深入发展，负荷相当于潜在的功率产品的价值正在日益凸现。智能电网的任务在于实现需求响应资源的系统集成，使之在正常、紧急和恢复状态下协调运行。这除了需要研发有关电约束、供电合同、平衡市场以及现货市场外，还需要研发正常、紧急、恢复状态下的各种运行软件，诸如正常状态下的直接负荷控制、固定负荷消费水平、按通知减负荷、分布式发电参与负荷响应程序、缓解输配电阻塞，紧急状态下的频率控制、电压控制、备用和黑启动等。

1.2高级智能仪表体系及需求侧管理

智能电网是在物理的电网之上，建立基础的信息沟通平台，将相关的设备、装置、系统、用户、员工、电能等互动起来。通过对用户侧和需求侧的随需访问和智能分析，从而实现更智慧、更科学、更优化的电网运营管理，以实现更高的安全保障、更可控的节能减排和可持续发展的目标。智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。

智能电网通过建立一个数字化信息网络系统将能源资源从开发到终端用户的各种电气设备和其它耗能设施结合起来，通过智能化控制实现供能的精确化、对应化、互助化和互补化，全面提高能源利用效率和能源供应安全水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程序，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系，实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能，全面实现电网管理的信息化和精益化。

2、 智能电网的几点思考

基于每个国家对于智能电网概念的理解不同，需求不同。所以，我们不能用一种眼观来看待世界各国智能电网的发展。

国外对智能电网的研究相对于我国来说更早，同时技术也更加成熟，深刻。所以我们要吸收他们的先进技术和经验，但是也不能全盘接收，应该发展中国特色的智能电网。开放才会更快的促进科技的发展。这个观点对于智能电网的研究和发展同样适用。开放、统一标准，让更多的研究机构加入，就会有更多的新技术产生。

给用户提供更多的方便和实惠。人性化的电网概念是至关重要的，智能电网的设计除了在技术方面要深入研究之外，怎样最大限度的满足用户的需要，提供更加便捷的服务是很重要的。开放的市场。就如前面德国对于智能电网的发展一样。用户可以根据自己的需要进行“买电”和“卖电”，这样不仅能够在一定程度上促进电能的有效利用，也会增加用户对电的概念的理解和兴趣。减轻政府部门的工作量。

由于智能电网的研究利用尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同， 国际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

智能电网的发展就像一切事物的发展规律一样：总的趋势是向前的，但是在前进的道路上难免会遇到挫折和考验。这需要我们坚持信念和提高技术，将新的科技应用于实践。在国家政府的扶持下，智能电网必定会展现出其特有的生命力！

参考文献

[1 ]刘向阳，总后勤部某研究所，2009.11

[2] 刘琦琳．智能电网的现实意义[J].互联网周刊，2008．4

[3] 胡婧，国外智能电网研究与应用[J].国家电网.2009.6：46.

[4] 丁民丞，王靖，朱冶中．方兴未艾的智能电网[R]．国家电网，2008．5