對智能電網(wǎng)涉及的關鍵技術問題的探討

2013-12-26 15:22:40 電力信息化　點擊量：評論 (0)

智能電網(wǎng)的概念和特點

　　根據(jù)國際電工委員會IEC整體定義:智能電網(wǎng)是電網(wǎng)現(xiàn)代化的表現(xiàn),它將電網(wǎng)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(wǎng)絡,其中的每一個用戶和節(jié)點都得到實時監(jiān)控,并保證從發(fā)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(wǎng)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(tǒng)的集成,保證市場交易的實時進行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實時互動。

　　盡管各國根據(jù)自身的國情對智能電網(wǎng)建設有著不同的重點和目標,但是智能電網(wǎng)建設的驅動都是基于市場、安全、電能質量和環(huán)境因素,其特征可歸結為:自愈、兼容、交互、協(xié)調(diào)、高效、優(yōu)質、集成。

　　2智能電網(wǎng)的關鍵技術

　　2.1一流的智能電網(wǎng)需要一流的建設,一流的建設需要一流的規(guī)劃,一流的規(guī)劃需要一流的標準。建立堅強、靈活的網(wǎng)絡拓撲堅強、靈活的電網(wǎng)結構是未來智能電網(wǎng)的基礎。我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡,為了緩解此現(xiàn)狀所帶來的不利影響,我國開展了特高壓聯(lián)網(wǎng)工程、直流聯(lián)網(wǎng)工程、點對點或點對網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(wǎng)規(guī)模的擴大、互聯(lián)電網(wǎng)的形成,電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題越來越嚴重,對主網(wǎng)架結構的規(guī)劃設計要求也相應地提高了,2010年巴西發(fā)生的大停電事件為我們電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行敲響了警鐘。只有靈活的電網(wǎng)結構才能應對自然災害和社會災害等突發(fā)災害性事件對電網(wǎng)安全的影響。

　　2.2實現(xiàn)開放、標準、集成的通信系統(tǒng)

　　智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡安全提出了更高的要求,智能電網(wǎng)需要具有實時監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)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(jīng)發(fā)生的擾動做出響應的能力,其監(jiān)測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋,為電網(wǎng)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(wǎng)裝備的監(jiān)測。

　　2.3配備高級的電力電子設備

　　電力電子設備可以實現(xiàn)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(tǒng)的關鍵部分,所以電力電子技術在發(fā)電、輸電、配電和用電的全過程中均發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)代電力系統(tǒng)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(shù)字控制技術,包括可控硅并聯(lián)電抗器、多功能固態(tài)開關、智能電子裝置、靜止同步補償器、有源濾波器、動態(tài)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(wǎng)用的柔性輸電系統(tǒng)裝置等。

　　2.4智能調(diào)度技術和廣域防護系統(tǒng)

　　智能調(diào)度是智能電網(wǎng)建設中的重要環(huán)節(jié),調(diào)度的智能化是對現(xiàn)有調(diào)度控制中心功能的重大擴展,智能電網(wǎng)調(diào)度技術支持系統(tǒng)則是智能調(diào)度研究與建設的核心,是全面提升調(diào)度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)和進行資源優(yōu)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(diào)控能力和公平友好市場調(diào)配能力的技術基礎。

　　調(diào)度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網(wǎng)絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術,協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護和控制、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復控制系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調(diào)度的核心是在線實時決策指揮,目標是災變防治,實現(xiàn)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(wǎng)的核心在于構建具備智能判斷與自適應調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一。人網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡系統(tǒng),可對電網(wǎng)與用戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集,并且采用最經(jīng)濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶,實現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置與利用,提高電網(wǎng)運營的可靠性和能源利用效率。所以電網(wǎng)的智能化首先需要電力供應機構精確得知用戶的用電規(guī)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(wǎng)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(tǒng)提供了系統(tǒng)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(xiàn)對諸如遠程監(jiān)測、分時電價和用戶側管理等的更快和準確的系統(tǒng)響應,構建智能化的用戶管理與服務體系,實現(xiàn)電力企業(yè)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(xiàn)代化運行。

　　隨著技術的發(fā)展,將來的智能電表還可能作為互聯(lián)網(wǎng)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(yè)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(tǒng)的監(jiān)視與控制、配電系統(tǒng)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(tǒng)。

　　(1)系統(tǒng)全部元件必須在一個開放式的通信體系結構內(nèi)并具有協(xié)同工作能力;(2)將使用經(jīng)由分布式計算的局部分布式控制;(3)使用傳感器、通信系統(tǒng)和分布式的計算主體,對電力交換系統(tǒng)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(fā)電和分布式儲能,其中分布式發(fā)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(fā)電技術、風力發(fā)電技術、生物質能發(fā)電技術、海洋能發(fā)電技術、地熱發(fā)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(jù)“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃,南方電網(wǎng)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(tǒng)有效接入系統(tǒng)問題,重點推動海上風電的開發(fā)利用,力爭在“十二五”末期,實現(xiàn)南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)非化石能源裝機比重達到48%以上,發(fā)電量占總發(fā)電量的43%左右。

　　在我國,風能、太陽能發(fā)電的主要發(fā)展方式是在沙漠、戈壁灘等偏遠的地區(qū),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?shù)仉娋W(wǎng)無法適應可再生能源集中開發(fā)和利用,這就需要解決風能、太陽能等可再生能源大規(guī)模開發(fā)的間歇性、不確定性問題,保證電力的規(guī)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(zhàn)。