對智能電網涉及的關鍵技術問題的探討

2013-12-23 10:20:56 電力信息化　點擊量：評論 (0)

1智能電網的概念和特點　　根據國際電工委員會IEC整體定義:智能電網是電網現代化的表現,它將電網中的電源及用戶通過電力和信息技術緊密結合到一起,也就是指一個完全自動化的供電網絡,其中的每一個用戶和節點都得

1智能電網的概念和特點

　　根據國際電工委員會IEC整體定義:智能電網是電網現代化的表現,它將電網中的電源及用戶通過電力和信息技術緊密結合到一起,也就是指一個完全自動化的供電網絡,其中的每一個用戶和節點都得到實時監控,并保證從發電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。智能電網通過廣泛的應用分布式智能和寬帶通信,以及自動控制系統的集成,保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動。

　　盡管各國根據自身的國情對智能電網建設有著不同的重點和目標,但是智能電網建設的驅動都是基于市場、安全、電能質量和環境因素,其特征可歸結為:自愈、兼容、交互、協調、高效、優質、集成。

　　2智能電網的關鍵技術

　　2.1一流的智能電網需要一流的建設,一流的建設需要一流的規劃,一流的規劃需要一流的標準。建立堅強、靈活的網絡拓撲堅強、靈活的電網結構是未來智能電網的基礎。我國能源分布與生產力布局很不平衡,為了緩解此現狀所帶來的不利影響,我國開展了特高壓聯網工程、直流聯網工程、點對點或點對網送電等工程的實施建設。例如,我國近年來先后在山西建設了750kV高壓交流輸電工程、在云南建設了±800kV云廣特高壓直流輸電工程等聯網工程,一定程度上解決了能源分布不平衡和電源送出的問題,然而隨著電網規模的擴大、互聯電網的形成,電網的安全穩定性與脆弱性問題越來越嚴重,對主網架結構的規劃設計要求也相應地提高了,2010年巴西發生的大停電事件為我們電網安全穩定運行敲響了警鐘。只有靈活的電網結構才能應對自然災害和社會災害等突發災害性事件對電網安全的影響。

　　2.2實現開放、標準、集成的通信系統

　　智能電網的發展對網絡安全提出了更高的要求,智能電網需要具有實時監視和分析系統目前狀態的能力:既包括識別故障早期征兆的預測能力,也包括對已經發生的擾動做出響應的能力,其監測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋,為電網運行、綜合管理等提供外延的應用支撐,而不僅局限于對電網裝備的監測。

　　2.3配備高級的電力電子設備

　　電力電子設備可以實現電能質量的改善與控制,為用戶提供電能質量滿足其特定需求的電力,同時它們也是能量轉換系統的關鍵部分,所以電力電子技術在發電、輸電、配電和用電的全過程中均發揮著重要作用。現代電力系統應用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓撲和DSP全數字控制技術,包括可控硅并聯電抗器、多功能固態開關、智能電子裝置、靜止同步補償器、有源濾波器、動態電壓恢復器、故障電流限制器以及高壓直流輸電所用裝置和配網用的柔性輸電系統裝置等。

　　2.4智能調度技術和廣域防護系統

　　智能調度是智能電網建設中的重要環節,調度的智能化是對現有調度控制中心功能的重大擴展,智能電網調度技術支持系統則是智能調度研究與建設的核心,是全面提升調度系統駕馭大電網和進行資源優化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活高效調控能力和公平友好市場調配能力的技術基礎。

　　調度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術,協調電力系統元件保護和控制、區域穩定控制系統、緊急控制系統、解列控制系統和恢復控制系統等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調度的核心是在線實時決策指揮,目標是災變防治,實現大面積連鎖故障的預防。
　　2.5高級讀表體系和需求的側管理

　　智能電網的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一。人網和分布式管理的智能化網絡系統,可對電網與用戶用電信息進行實時監控和采集,并且采用最經濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶,實現對電能的最優配置與利用,提高電網運營的可靠性和能源利用效率。所以電網的智能化首先需要電力供應機構精確得知用戶的用電規律,從而對需求和供應有一個更好的平衡。

　　因此目前國外推動智能電網建設,一般以構建高級量測體系為切入點。同時,高級讀表體系為電力系統提供了系統范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實時電力市場,而且能夠實現對諸如遠程監測、分時電價和用戶側管理等的更快和準確的系統響應,構建智能化的用戶管理與服務體系,實現電力企業與用戶之間基本的雙向互動管理與服務功能以及營銷管理的現代化運行。

　　隨著技術的發展,將來的智能電表還可能作為互聯網路由器,推動電力部門以其終端用戶為基礎,進行通信、運行寬帶業務或傳播電視信號的整合。

　　2.6高級配電自動化

　　高級的配電自動化將包含系統的監視與控制、配電系統管理功能和與用戶的交互。為此,高級的配電自動化需要更復雜的控制系統。

　　(1)系統全部元件必須在一個開放式的通信體系結構內并具有協同工作能力;(2)將使用經由分布式計算的局部分布式控制;(3)使用傳感器、通信系統和分布式的計算主體,對電力交換系統的擾動快速做出反應,以使其影響最小化。

　　2.7可再生能源和分布式能源的接入

　　分布式能源包括分布式發電和分布式儲能,其中分布式發電技術包括:微型燃氣輪機技術、燃料電池技術、太陽能光伏發電技術、風力發電技術、生物質能發電技術、海洋能發電技術、地熱發電技術等;分布式儲能裝置包括蓄電池儲能、超導儲能和飛輪儲能等。根據“十二五”電網規劃,南方電網公司將大力支持清潔能源和可再生能源,加快解決新能源、可再生能源、分布式綜合供能系統有效接入系統問題,重點推動海上風電的開發利用,力爭在“十二五”末期,實現南方電網區域內非化石能源裝機比重達到48%以上,發電量占總發電量的43%左右。

　　在我國,風能、太陽能發電的主要發展方式是在沙漠、戈壁灘等偏遠的地區,但其在地理位置上分布不均勻,易受天氣影響,而且具有波動性和間歇性的特點,會對可靠供電造成沖擊,當地電網無法適應可再生能源集中開發和利用,這就需要解決風能、太陽能等可再生能源大規模開發的間歇性、不確定性問題,保證電力的規模接入和遠距離送出,這將是接入各種可再生能源電源和分布式能源電源面臨的一大挑戰。