智能电网――未来电网的发展势态研究

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摘 要 智能电网纳入“十二五”规划国家重要建设工程，是我国以重大技术突破和重大发展需求为基础，促进新兴科技与新兴产业深度融合，再继续做大做强高技术产业基础上，把战略性新兴产业培育发展成为先导性、支柱性产业。
【关键词】 智能电网；技术；产业
　　中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1 13-9 11-(2011)122-0198-02
　　
　　智能电网是电力未来的发展方向，它将使电网的功能形态发生许多改变，对电网企业、资源配置、社会发展等方面都将产生深远的影响。尽管世界各地对于智能电网的名称、发展侧重点、发展路径等一系列问题还存在争论，但是，对智能电网是未来电网必然的趋势认识是一致的。然而中国发展智能电网的侧重点有哪些呢？发展路径又怎么走呢？这将是我们现阶段重点考虑的问题。
　　1 智能电网概述
　　所谓智能电网，顾名思义就是电网的智能化，区别于目前所用的电网，也被称为“电网2.0”。从技术发展和应用的角度看，目前普遍认同这样的观点：智能电网是把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。
　　2 智能电网的特点
　　许多科学家相信将数字传感器、遥控装置等加入现有的电力传输及分配系统会使电网变得更加智能、绿色、高效。而且这样的“智能电网”能更加及时、透明地反应电网状况，它主要具有信息化，自动化，互动化等特点。
　　3 智能电网发展思路
　　中国发展智能电网从具体国情出发，由于中国地广人众各地的传统电网发展不齐电力负荷分配不均、资源分配不均以及现阶段主要靠高耗能的火力发电、中国经济等因素都对我们发展智能电网有显著的影响。制定一套完善的规划是至关重要的，智能电网建设以什么为重点，路径如何走，这些问题的解决能让我们在目标上迅速发展，避免少走弯路。
　　3.1 电网发展不齐电力负荷不均
　　目前我国电力分布，主要发展集中在沿海城市发展的地方，东南部及珠江三角这一带比较明显，西南、西北部相对落后，这就形成我国电网发展的难点。
　　3.2 环境因素
　　1）中国发展智能电力必须立足于我国国情，自主创新，其原因我国一次能源资源存在着与生产力布局逆向分布的“先天不足”。2）风电、太阳能发电的随机性和间歇性等特征。因此，建立智能电网，建设“资源节约型，环境友好型”社会成为我国十分紧迫的任务。
　　3.3 经济因素
　　随着数字经济和IT时代的发展，电力消费对于供电可靠性，电能质量和电力服务的要求越来越高，加快电力生产，输送和消费方式的转变，推动电力行业发展模式的转变，带动相关产业发展成为了具有全社会性的问题。
　　4 智能电网研究法则
　　现代社会，电力始终是国家重要的基础设施，电能供应与民生紧密相连，因此，智能电网的研究战略侧重点及路径的制定需遵循以下几点原则：1）必须遵循坚持国家安全、利益、责任、可持续发展、社会责任和社会效益第一的原则。2）研究战略制定要有足够前瞻性和客观现实性，要符合基本国情、符合中国电力发展的现阶段，同时体现未来发展方向和超越世界发达国家的目标。3）战略的制定要注重系统性的总体充分论证和多方案优选，以避免低水平重复建设，避免超现有条件许可的盲目超前，使有限资源发挥最大社会效益。4）战略的制定要进行动态管理，在实施过程中不断总结、补充、深化、完善。
　　5 智能电网概况
　　5.1 总体情况
　　智能电网现在是世界众多国家研究的新势向，虽然我国智能电网属建设初期，但在智能电网相关技术领域已经开展了大量的研究和实践，输电技术已经达到国际先进水平，配用电领域的智能化应用研究也在积极探索之中。
　　5.2 国际发展现状
　　200 年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调欧洲已经进入一个新能源时代。2008年美国宣布科罗拉多州成为全美第一个智能电网城市2010年日本政府计划在与电力公司协商后，开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验。2011年韩国计划在前建立一个“智能电网”综合性试点项目，届时能提高该国环保能源的能力。
　　5.3 国内发展现状
　　近年，华东电网公司启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目，启动了高级调度中心和统一信息平台等智能电网试点工程。华北电网公司也开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，搭建智能电网信息架构，研发清洁能源关键技术。
　　  智能电网发展现状分析
　　国内外都相竞的投入大的人力物力来发展未来电网，但根据各国国情，所研究的重点及路径是不同的，我国智能电网建设总体分为三个阶段，明确指出制定技术和管理标准、加快特高压和城乡电网建设、建成坚强、资源配置能力优的智能电网。
　　 .1 技术和管理
　　智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新方向，建立高速、双向、实时的技术平台是实现智能电网的基础。系统的安全稳定欲行、需求侧管理、分布式电源等是推进智能电网建设的原动力。在输、配、供、用方面如何保证电网的安全可靠运行是值得深刻研究的。
　　 .2 特高压城乡电网建设
　　建设特高压电网是我国加快转变电网发展方式的必由之路，对保障国家能源安全和电力可靠供应、优化能源结构、提高能源效率、保护生态环境，具有十分重要的现实意义，我国能源资源分布特点及大规模可再生能源发展，迫切需要提升电网的资源优化配置能力，支撑国家能源战略实施。而如何加快城乡电网建设也是要考虑的问题。
　　 .3 坚强、资源配置优
　　坚强可靠的电网架构是坚强智能电网的物理基础，是国家实施宏观能源战略、实现大范围优化配置资源、保障国家能源安全的基石，同时也是抵御多重故障、防止外力破坏和信息攻击、防灾抗灾的物质基础。我国能源资源分布特点及大规模可再生能源发展，迫切需要提升电网的资源优化配置能力，支撑国家能源战略实施。发展可再生能源是人类未来生存的希望，如何解决可再生能源的不可控性是个难点。
　　1 智能电网势态问题浅淡与建议
　　1.1 浅淡技术和管理智能电网
　　无论是传统电网还是智能电网，保证电力系统安全稳定始终放在第一位，未来的电网建设必是以这个为基石是不可否认的，然而保证电网安全系统稳定是一个系统工程，基本取决于下列几点因素：1）电网结构方面的因素。2）设备元件方面的因素。3）继电保护方面的因素。4）通信及信息收集系统方面的因素。5）运行人员方面的因素。 ）运行管理方面的因素。事实证明电力事故是不可避免的，而怎样去把事故发生概率降低，尽量缩小事故范围及减少影响是我们重点研究的，综合以上几点，在此对智能电网建设技术和管理做两方面考虑。
　　在输配电方面，有以下几点：1）系统电压等级配置合理的分层。2）交流同步网规模适当的分区。3）区域主干网架结构形式，区域联网强弱，远距离输电电压、回路数和交直流输电方案的优化选择。4）电源结构和分布的优化。5）电力系统包括：电源、电网合理的充裕度及电力系统运行方式合理的选择。 ）断路器开断性能的提高。1）灵活交流输电装置和潮流控制器的有效配置。8）未来超导限流器和储能器的应用。9）安全稳定三道防线的二次技术措施即通信、保护和自动装置、系统稳定器等正确配置和技术升级。
　　在供用电方面，有以下几点：1）建立强大网络技术，实现资源远程可控可配置。2）建立数字化信息集成处理系统，迅速采集信息处理障碍，提供更好更快服务。3）采用智能电表，实行浮动电价，实现互利。4）评估优化供配电电压等级，改善供配电电网结构，提供供电可靠率。5）有条件的实施高温超导供电，减小线损。 ）构建适应分布式能源系统和新型交通工具的供电系统，实现供用双向互动和电力需求侧智能化管理。
           
       1.2 浅淡特高压城乡电网建设智能电网
　　加快特高压为主干和城乡电网的建设是我国电力发展的趋势。随着国民经济的持续快速发展和人民生活水平的不断提高，电力需求较快增长的趋势与现在相对落后的电网有极大的矛盾，而为了提升电网大范围优化配置能源的能力，建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网是满足这一要求的必然选择。特高压输电具有远距离、大容量、低损耗、高效率的优势，更是对我国资源及可再生能源基地的集约化开发利用有显著优化。同时，特高压电网可以提升电网抵御突发性事件和严重故障的能力，进一步提高电力系统运行的可靠性和稳定性，使坚强智能电网建设具备坚实的网架基础。特高压电网结构的建设必须遵循国民发展原则，实事求是，统筹规划，稳固为基础，循序渐进不可急以求成。城乡电网建设是电力电网的重要之一，也是智能电网的呈现。城乡电网建设和改造必须与当地国民经济的发展紧密结合，同步实施，以适应用电增长的需要，电力建设必须有超前意识，同时要立足当前，兼顾长远，不断提高城乡电网的供电能力，大力加强电网结构，逐步做到比例协调、布局合理、调度灵活、设施先进、安全可靠、电压合格和多供少损等优点。城乡电力设备的选择必须坚持安全可靠，技术先进、绿色环保，争取一步到位，达到20-30年基本不变的要求。
　　1.3 浅淡坚强、资源配置优智能电网
　　大量实践已证明分布式能源系统的一次能源利用率比传统电网模式提高1倍多，也是改善能源结构，接纳可再生能源，提高电力供应安全保障有效途径。因此，我国智能电网的建设，要对原有电源结构和分布调整做好相应的规划，逐步加大分布式电源比例，互补改善加入可再生能源电力的质量，以达到更多应用可再生能源的目的。由于可再生能源的随机性、间隙性即不可控性，电网实时能量平衡已成为首要条件，通过下列的优化配置，达到供需实时能量平衡，从而解决保证电网电能质量与接受不可控再生能源间的矛盾提供基本条件。1）做好资源评价，掌握可再生能源特性，这样才可能以最低的经济代价达到有效的电力电量平衡。2）做好规划平衡，电源结构优化配置。规划平衡能有效、经济地达到资源优化配置。要充分利用现在系统中水电调节性能，科学规划水、风、太阳能电力出力特性互补调节，优先实施具有年多年调节特性的水电流域梯级开发，适度提高电力系统燃机热备用比例，努力实现需求侧智能管理。3）加速研究发展、优化配置储能装置。如：抽水蓄能、蓄冷蓄热、压缩空气、飞轮、超级电容器、超导储能器、各类电池等等各类规模特性不同的机械、电磁、电化学储能。
　　1.4 看法和建议
　　根据目前我国实际情况，有几点看法和建议：1）密切跟踪和深入研究未来智能电网的新技术。2）发展特高压电网及其各级电网是目前中国电网建设的重点。3）目前智能电网相应技术的开发重点在输电网侧，但配电、用电侧的智能电网技术值得大家高度关注。4）应加强与国外的交流和合作。5）智能电网建设要根据实际的需求逐步进行。
　　 ）智能电网建设要实行产品统一标准。1）应加强技术研究手段。
　　8 结束语
　　未来的电网发展必须更加适应多种能源类型的发电方式的需要，更加适应高度市场化的电力交易需要。尽管智能电网的研究与实践还属于初级阶段，但是建设智能电网已经成为世界电力行业的美好愿望，研究制定好发展战略将为我国发电工业、电业工业、电器工业、信息技术工业、电子技术、通信技术提供新的经济增长点，将在未来的几十年为促进我国的就业，拉动国民经济增长、保护生态环境、改善能源结构、提高人民群众的生活水平做出积极的贡献。
　　
　　参考文献
　　[1]张少军,王晗.建立我国未来电力市场的思考和建议[J].现代电力,2004,03.
　　[2]张文泉.电力市场发展与管理[J].华北电业,2001,10.
　　[3]电力市场的基本特征和基本原则[J].广西电业,2002,04.
            
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