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智能电网发展机理研究初探

​王可敬

山西省电力公司榆社供电公司,031800

摘要: 智能电网是以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架,各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。本文对智能电网的结构、特征、作用、发展和建设状况等做了初步探究。
关键词: 智能电网;坚强智能电网;发展情况;措施
DOI:10.12721/ccn.2023.157258
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1智能电网的概念

智能电网就是电网的智能化(智电电力),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。具体来讲,智能电网的“智能”特征主要体现在对电网的实时调度与管理、双向信息流分层分区的控制规划以及新能源发电三方面。实时调度及管理:针对电网系统进行实时监控与管理,开展节能、增效研究;故障监测、故障诊断与故障排除。双向信息流:当前,调度自动化系统在现代化智能电网系统中的作用越来越重要。它是优化电网运行结构,实现安全多供和减员增效的有效路径。采用双向信息流分层分区规划电网,即实现发电与用电的实时互动,可以提高电网控制中心稳定的冗余度,提高系统运行的可靠性。同时由于分层分区管理规划的灵活性,可以更好地适应电网的发展和管理制度的变化。        
1 传统电网与智能电网
2智能电网的主要特征
建设智能电网的目的是通过进一步优化电网运行环境,提高代理网运行的安全性、经济性和可靠性。它包括以下特征:
2.1坚强性“坚强性”是电网在出现故障后仍然能在一定时间段内维持正常供电状态,并且故障的存在不会导致大面积停电事故;如遭遇地震等自然灾害、遭遇极端天气状况或者因为外力破坏而导致电网内部出现极端故障,仍可以在一段时间内维持正常运行;电网中的二次系统的功能主要是保护信息安全,避免其遭受计算机病毒等非法攻击。
2.2自愈性“自愈性”是指供电系统能够通过自动化网络实时监控、分析和评估电网的安全状态;对故障进行预警和防控;自动进行故障诊断、故障处理以及系统的自我恢复。
2.3兼容性兼容一次设备和二次设备。对一次设备的兼容性主要是对传统能源、储能装置、清洁能源、FACTS、特高压等装置的兼容性;对一次设备的兼容性主要是对测控、通讯、保护、功能软件等具有良好的兼容性。除此以外,智能电网的兼容性还体现在电网元件的标准化,支持即插即用。
2.4经济性智能电网的“经济性”指的是水电、火电可在智能电网中联合运行。它通过合理调配电力市场和电力交易系统,实现电能资源的科学配置,以减少线损、网损,以促进对能源的有效利用。
2.5集成在智能电网中,“集成”是指运用集成化的模型和操作平台实现电网信息的集成与共享,通过精细化、集成化的监控和管理促使电网系统朝着规范化、标准化的方向发展。
2.6优化对智能电网的优化设计可从以下几点着手:①结合电网、需求侧和发电商等工作需求,建立具有可视化操作界面,以实现信息共享;②吸纳需求侧和分布式电源主动参与电网的运行和交易;③构建一套科学合理的信息发布体系,消除信息孤岛、消息不对称等现象;④切实改进电能质量;⑤采用合理机制,提高清洁能源的竞争力,促进节能减排。
3我国在发展坚强智能电网中的政策措施及阶段性成果
3.1坚强智能电网结构坚强智能电网是智能电网建设中最主要的建设目标,它基于坚强网架、通信平台和一系列控制手段从电网基础框架中衍生而来,覆盖了供配电、电力调度、变电、用电等多个关键节点以及所有电压等级。在坚强智能电网中,电力流、业务流与信息流高度集成,是清洁、高效、节能、环保、安全、稳定的自动化现代电网。发展特高压电网是发展坚强智能电网的基础。对于特高压电网系统,当前的建设目标是围绕特高压电网系统加快建成坚强智能电网骨架,促进各级电网协调发展,实现信息共享和电网自动化。形象地讲,坚强智能电网实际是一个更加安全稳定、节能高效、经济环保、自动水平更高的现代化电网系统。“十三五”期间,在建设坚强智能电网的宏伟目标的指引下,国网供电企业将围绕“提高电网承载力与适应性、实现各方共赢”为落脚点,大力发展特高压电力外送通道以及750千伏骨干网架,着力构建起统一协调各电压等级、清洁高效的坚强智能电网,以更稳定、更安全、更可靠的电网系统服务于经济建设。
2016年8月,国家电网投入750亿元,与相关合作公司签署“十三五”电网发展合作框架协议,特高压电网占用了其中三分之一的总投资,累积236亿元。电网不仅是我国社会经济发展的基础条件,更是推动实现电力外送的现实需要。另外,为做好农村电网升级改造工作,要求各施工单位发扬“工匠精神”,做到“一步到位”,建一流工程,确保30年内设备不大拆大换。在电网建设中,须提前按照不同供电区域对供电技术、供电稳定性以及环保等方面的工作要求,合理规划网架结构、配变布点和走线结构,以避免重复建设、重复改造、重复投资。在2016年11月27日,发改委及能源局联合发布的《关于规范开展增量配电业务改革试点的通知》,提出大力发展智能电网。预计2017年我国智能电网行业投资规模将达到8,118亿元,未来五年(2017-2021)年均复合增长率约为31.03%,2021年投资规模将达到22,759亿元,且坚强智能电网将在未来的服务经济行业中发挥不可替代的作用。
3.2坚强智能电网在我国的发展情况国家发改委、国家能源局已正式印发《电力发展“十三五”规划》(2016-2020年)。规划提出升级改造配电网,推进智能电网建设等十八项任务。规划中指出,促进智能互联,提高新能源消纳能力,推动装备提升与科技创新,加快构建现代配电网。有序放开增量配电网业务,大力提倡社会资本有序投资、运营增量配电网,促进配电网建设平稳健康发展。规划中强调,推进“互联网+”智能电网建设。另外,还提出“坚强智能电网”建设分三个阶段逐步开展,即规划试点阶段(2009~2010年)、全面建设阶段(2011~2015年)以及加快发展智能电网阶段(2016~2020年)。第一阶段集中开展电网规划与试点管理,第二阶段建设特高压电网,并着力完善城乡配电网,第三阶段则是要加快智能电网的建设,构建更加坚强的网架结构,加大电网自身的智能化硬件改造力度,全面建成高度集成的“坚强智能电网”。
3.3我国在智能电网建设方面取得的成就我国在“十二五”期间将建成“三纵三横一环网”的特高压交流线,并建设11回特高压直流输电工程,投资高达3000亿元;“十三五”期间投资虽略有放缓,投资额度也达到2500亿元。截止2015年,国家电网大范围、远距离的输电能力达到2.5亿千瓦,每年输送电量1.15万亿千瓦时,可支撑新增1.45亿千瓦的清洁能源发电消纳和送出,能够满足超过100万辆电动汽车的使用要求,电网的资源优化配置能力、经济运行效率、安全水平和智能化水平已得到全面提升。国网宁夏电力在2016年建成投运±800千伏宁东—浙江特高压直流输电工程和750千伏太阳山—六盘山—平凉输变电工程,宁夏电网直流、交流外送能力分别增至1200万千瓦和620万千瓦,覆盖全区的750千伏双环主网架全面形成,“小省区、大电网”特征进一步凸显。2017年,国网宁夏电力将全面加快重点项目进度,建设上海庙换流站接入、宁浙直流配套电源送出、±1100千伏昌吉—古泉特高压直流线路(宁夏段)等重点工程;完成“动力电改造”等任务,实现“两年攻坚战”阶段目标;促进形成网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的宁夏电网。
结束语
在电力系统中,电网的最高阶段就是实现智能电网,这是最终的一个发展趋势。与传统电网相比,智能电网优势明显。例如能够实现对新型产业的带动,保证未来的电网能够更加灵活、安全、高效运行,能够实现对资源的有效利用,能够为用电户提供更为优质的服务,从而为他们带来更多的利益。在国家智能电网发展中,规划需要有效结合切身实际。因此我国在发展智能电网的时候,应该时刻秉承安全性、经济性和可靠性的原则,大大降低电耗成本,提高对资源的有效使用,充分实现节能减排。如果智能电网能够达到上述目标,就能获得各个利益方的支持,其发展前景也会更加广阔。
参考文献:
[1]林建熙.分布式电源技术的发展述评.2015.9
[2]静恩波.智能电网发展技术综述.2013.2
[3]胡学浩.智能电网——未来电网的发展态势.2014.8
[4]吴俊勇.国内外智能电网的发展战略.2012.7