郭彬彬 郭久長

（1.湖北工業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430068；2.鄧州市電業(yè)局，河南 鄧州 474150)

隨著現(xiàn)代社會的不斷進(jìn)步，怎樣確保能源安全和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，智能電網(wǎng)概念就是在這樣的大環(huán)境中自然產(chǎn)生的。本文將針對智能電網(wǎng)中存在的幾個主要問題進(jìn)行深入的探討和分析，希望可以為智能電網(wǎng)今后的發(fā)展提供一些可以借鑒的資料。

1 智能電網(wǎng)的目標(biāo)

1.1 全局層面的目標(biāo)

全局層面的目標(biāo)就是徹底實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，使其對社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展以及能源安全方面都發(fā)揮積極的作用和影響。比如，關(guān)于歐洲聯(lián)盟智能電網(wǎng)的調(diào)查結(jié)果顯示，歐洲聯(lián)盟認(rèn)識到了智能電網(wǎng)的重要作用，看重其應(yīng)用的可靠性和靈活性，非?？春弥悄茈娋W(wǎng)的發(fā)展前景，因此要通過對智能電網(wǎng)的全面應(yīng)用達(dá)到“20目標(biāo)”，即在2020年底實(shí)現(xiàn)可再生資源利用率提高20%，二氧化碳排氣量低于20%，由此可以看出，智能電網(wǎng)將是未來全球電力事業(yè)的核心發(fā)展任務(wù)。

1.2 地方一級的目標(biāo)

地方一級的目標(biāo)是指智能電網(wǎng)對電網(wǎng)自身的運(yùn)行、控制和管理能夠達(dá)到適應(yīng)社會需求的目標(biāo)，其主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

（1）確保供電安全性和可靠性，確保數(shù)據(jù)信息可操作性和真實(shí)性。

（2）確保集中供電利用率達(dá)到最高。

（3）使用可再生資源能源，采用分布式供電模式。

（4）開放市場，鼓勵良性競爭，支持各方參與，以滿足用戶需求為宗旨，同時允許新型服務(wù)的出現(xiàn)和推廣。

2 智能電網(wǎng)的主要特征

2.1 供給和需求的互動

供電部門和用戶之間就供給和需求進(jìn)行雙向溝通，供電部門為用戶提供與電力市場有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并且用戶還可以連接到電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的住宅智能電表，這種溝通方式有利于雙方實(shí)現(xiàn)需求互動，同時保證所有用戶的供電需求得到滿足。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)社會號召，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化管理，提高市場競爭力，優(yōu)化內(nèi)部管理體系，爭取在未來發(fā)展中取得更高的經(jīng)濟(jì)效益，不應(yīng)該一直按照傳統(tǒng)理念維持企業(yè)運(yùn)行，導(dǎo)致電力企業(yè)自身發(fā)展緩慢。

2.2 促進(jìn)節(jié)能減排的發(fā)展

為了實(shí)現(xiàn)社會與能源環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，在社會市場經(jīng)濟(jì)的推動下，利用潮汐能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源帶動插電式電動汽機(jī)等項(xiàng)目也快速實(shí)施起來，在這種環(huán)境的影響下，電力系統(tǒng)的不確定性明顯提高，因此，智能電網(wǎng)的研發(fā)和利用應(yīng)當(dāng)以節(jié)約能源、適應(yīng)各種分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部檢測和管理為目標(biāo)，而不應(yīng)該僅僅是為處理負(fù)載問題創(chuàng)建一種新的方式或者提供一種新的解決方案。

2.3 自愈

分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)、儲能需求以及輔助系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)盡量適應(yīng)資源提供的能量分布。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，靈活的智能電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)有著一定的自愈功能，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障的時候，模擬系統(tǒng)的迅速開啟能夠及時有效的對故障進(jìn)行隔離，避免停電或者縮小停電范圍，確保電力設(shè)備及時啟動自身的補(bǔ)救裝置，能夠有效的保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 協(xié)調(diào)和自適應(yīng)控制

在社會經(jīng)濟(jì)體系的影響下，智能電網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)和自適應(yīng)控制方式，不管是在正常情況下的集中式發(fā)電優(yōu)化和分布式發(fā)電優(yōu)化進(jìn)行中，還在在故障隔離和應(yīng)急系統(tǒng)的創(chuàng)建和啟動過程中，都一定會涉及到集中控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)分布式控制系統(tǒng)的自適應(yīng)問題，而單獨(dú)使用其中任何一個控制系統(tǒng)都不可能獨(dú)立維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 資產(chǎn)優(yōu)化管理

智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源整合規(guī)劃、系統(tǒng)體系創(chuàng)建、系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)整個周期的資產(chǎn)優(yōu)化管理機(jī)制。通過對供給和需求的協(xié)調(diào)，增加能源使用率，達(dá)到提高供電效率和降低資源成本的目的。要解決負(fù)荷量過低等問題，就必須要合理分配設(shè)備閑置率，提高資源利用率，減少企業(yè)運(yùn)營資金，而不應(yīng)該不只是關(guān)注設(shè)備管理問題。

3 智能電網(wǎng)的驅(qū)動背景

3.1 需求響應(yīng)變化的影響

隨著節(jié)能減排戰(zhàn)略方針的有效實(shí)施，現(xiàn)代化的計量基礎(chǔ)設(shè)備和智能家電都爭相出現(xiàn)，需求響應(yīng)也將要隨之發(fā)生變化。比如，某些智能家電終端設(shè)備電量使用情況可以根據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息顯示進(jìn)行動態(tài)記錄，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)赜脩舻暮暧^調(diào)控進(jìn)行記錄，系統(tǒng)執(zhí)行員將能夠通過實(shí)時監(jiān)控或者價格信號來滿足管理需求，這就是電網(wǎng)經(jīng)營策略變化的主要表現(xiàn)形式。

3.2 間歇性資源的滲透

不管是出于對能源安全和環(huán)境保護(hù)的考慮，還是出于對業(yè)績提升和提高管理水平的考慮，可再生能源的關(guān)注度都已經(jīng)達(dá)到了一定的高度。比如，2008年8月，美國32個洲和哥倫比亞特區(qū)都確立了可再生能源配額制目標(biāo)，同時，要強(qiáng)調(diào)的是這些地區(qū)耗電量約占美國耗電總量的一半。到2010年為止，加州能源供應(yīng)的20%都是由可再生能源提供的，而到2020年，這一比例計劃將要達(dá)到33%。在可再生能源使用過程中，風(fēng)能發(fā)電使用所占比例最高，而太陽能發(fā)電增長最快，隨著新技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)，太陽能的應(yīng)用前景將更為廣闊。這些可再生能源的使用量在未來將會穩(wěn)步增長，維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此勢必會為電網(wǎng)事業(yè)帶來更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3.3 電動汽車的分銷網(wǎng)絡(luò)上的影響

考慮到運(yùn)輸成本以及排放控制，外部插件式混合電動汽車將會在未來擁有很大的發(fā)展空間，還因?yàn)樵诜咒N網(wǎng)絡(luò)中，很多循環(huán)設(shè)備沒有多余的備用容量，也沒有監(jiān)控和自動化能力，所以在大量使用電動車輛的情況下，分銷網(wǎng)絡(luò)將起到至關(guān)重要的作用。

4 智能電網(wǎng)預(yù)期需要的技術(shù)支撐

4.1 集成的大型間歇式發(fā)電

就像文章上面所敘述的一樣，風(fēng)能和太陽能等可再生能源的使用有著很好的發(fā)展和應(yīng)用前景，但是對于間歇式發(fā)電而言，其對電網(wǎng)的挑戰(zhàn)必須要引起人們重視的，因此，今后對大型間歇式電網(wǎng)的安全性和操作性進(jìn)行優(yōu)化時，一定要設(shè)計和選取合適的網(wǎng)格。

4.2 優(yōu)化電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施

為了徹底實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，使用新的基礎(chǔ)設(shè)備，并且優(yōu)化和完善目前正在使用的設(shè)備都是十分有必要的。其中主要包括：新資源管理方案和配電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定，通過創(chuàng)新技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，強(qiáng)化和改良高壓電線，確保供電質(zhì)量的提高和電力設(shè)備機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 信息和通信技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響意義深遠(yuǎn)。信息和通信系統(tǒng)的良好運(yùn)行是維護(hù)市場參與者和電網(wǎng)安全性有力保障，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)必不可少的環(huán)節(jié)，因此，信息和通信系統(tǒng)必須滿足以下幾點(diǎn)要求：信息和通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型和接口必須標(biāo)準(zhǔn)化，以保證市場參與者之間的公平性和一致性；數(shù)據(jù)資料管理和各種通信基礎(chǔ)設(shè)施要簡單、安全、可靠和靈活，以便可以及時監(jiān)管、控制和調(diào)配分銷網(wǎng)絡(luò)和客戶需求信息的電壓電平。

4.4 網(wǎng)格優(yōu)化技術(shù)的使用

為了使電網(wǎng)利用率達(dá)到最大化，其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)當(dāng)包括：使用廣域監(jiān)視、大范圍控制系統(tǒng)和實(shí)時補(bǔ)償技術(shù)。將三種技術(shù)有效的結(jié)合在一起，使其形成閉路循環(huán)模式，最大程度的使用可用傳輸容量，同時將干擾可能性降到最低。發(fā)展和強(qiáng)化可再生能源的使用，可以通過動態(tài)模擬設(shè)備和非線性機(jī)組來完成，研發(fā)流量控制系統(tǒng)和反故障自控系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)和設(shè)備的安全防御能力，確保機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］王明?。杂娋W(wǎng)與分布能源[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(6)：1-7．

［2］崔毅敏，李福嶺．淺談智能電網(wǎng)和智能網(wǎng)絡(luò)[J]．電力信息化，2008，6(11)：32－34．