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摘要：隨著智能電網(wǎng)技術(shù)在全世界的研究和普及，中國(guó)特色智能電網(wǎng)也進(jìn)入了全面的研究階段。本文主要介紹智能電網(wǎng)的概念、特征和目標(biāo)，分析了智能電網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)容和各種技術(shù)的應(yīng)用，以此來探索中國(guó)城市電網(wǎng)智能的思路。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配電自動(dòng)化；高級(jí)計(jì)量體系

城市電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容主要有配網(wǎng)智能化、分布式電源、智能電表等。當(dāng)前，歐美國(guó)家城市電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定，但在中國(guó)，城市電網(wǎng)負(fù)荷需求大，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?jiǎn)單，而且電力市場(chǎng)起步晚，因此必須走出一條有別于發(fā)達(dá)國(guó)家的城市電網(wǎng)智能化道路，走一條符合中國(guó)國(guó)情的中國(guó)特色城市電網(wǎng)智能化道路。本文就旨在尋求符合我國(guó)國(guó)情的城市智能電網(wǎng)建設(shè)的思路和設(shè)想。

1智能電網(wǎng)的概述

電網(wǎng)是由數(shù)以萬計(jì)的設(shè)備組成而來，隨著連接范圍的越來越廣，電能又必須以接近光速的速度傳輸?shù)礁鱾€(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)元件之間，因此在客觀上就提出了統(tǒng)一調(diào)度、自動(dòng)控制、信息監(jiān)測(cè)等新的需求。因此，電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)發(fā)展的必由之路，而且隨著相關(guān)政策的出臺(tái)和完善，電網(wǎng)智能化也在不斷地進(jìn)行升級(jí)和變化，只有更加的智能化，才能滿足現(xiàn)實(shí)的需求。我國(guó)幅員遼闊，資源與市場(chǎng)距離遠(yuǎn)，電網(wǎng)架稀疏本身就是對(duì)電網(wǎng)智能的新挑戰(zhàn)。因此現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)展在客觀上需要電網(wǎng)智能化。

2智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)這個(gè)概念最早出現(xiàn)在美國(guó)店里科學(xué)研究院1998年提出的復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)上。兩年后，EPRI正式提出“IntelliGrid”概念。歐洲更是在2005年成立智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇，并在一年后推出“歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)：歐洲未來電網(wǎng)的遠(yuǎn)景和策略”的研究報(bào)告。迄今為止，智能電網(wǎng)沒有統(tǒng)一的定義，在國(guó)際上被廣泛認(rèn)可的概念通常是：一個(gè)完全自動(dòng)的供電網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)用戶和節(jié)點(diǎn)得到了實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了從發(fā)電廠到用戶之間每一點(diǎn)上電流和信息的雙向流動(dòng)；通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通訊及自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成，保證市場(chǎng)交易的實(shí)時(shí)進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及時(shí)互動(dòng)。為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，智能電網(wǎng)是必由之路。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，無論是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒒謴?fù)供電、通信模式上，還是在電表類型、故障分析、電力設(shè)備上，都具有很多傳統(tǒng)電網(wǎng)沒有的優(yōu)勢(shì)。

3國(guó)外城市智能電網(wǎng)的建設(shè)

歐洲電網(wǎng)希望通過可再生能源和分布式電源的研究來帶動(dòng)整個(gè)電力行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型，因此它的研究重點(diǎn)放在了配電網(wǎng)側(cè)。荷蘭首都阿姆斯特丹是歐洲第一個(gè)推出智能電網(wǎng)的城市，它們?cè)谥悄茈娋W(wǎng)的計(jì)劃主要是：可再生能源的使用、新節(jié)能設(shè)備的研發(fā)和消減二氧化碳的排放等。美國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)主要是開發(fā)智能電網(wǎng)的架構(gòu)、建立較為成熟的技術(shù)體系、研究電網(wǎng)的安全控制以及利用最新的IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的有效控制和利用，以此為基礎(chǔ)建立更加安全穩(wěn)定的電網(wǎng)，目前主要的側(cè)重點(diǎn)在配電網(wǎng)和用戶。美國(guó)第一個(gè)智能電網(wǎng)城市是波爾德市，它的智能化進(jìn)程是：創(chuàng)建一個(gè)完整的能為整個(gè)供電網(wǎng)服務(wù)的高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和通信，以此優(yōu)化“智能”變電站。同時(shí)也可以根據(jù)客戶的需求，安裝居家控制裝置和全面自動(dòng)的家居能源使用所必需的系統(tǒng)，以此來支持易于調(diào)度的分布式發(fā)電技術(shù)。此外，意大利、英國(guó)、瑞典、法國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家的部分城市也開展了電網(wǎng)智能化的相關(guān)工作，并取得了一定的成效。

4北京的智能電網(wǎng)建設(shè)

北京電網(wǎng)在經(jīng)過“9950”、“9550”、“0811”等的工程建設(shè)后，形成了以500kV為單環(huán)網(wǎng)、220kV為雙環(huán)網(wǎng)的八個(gè)對(duì)外聯(lián)絡(luò)通道，將整個(gè)城市區(qū)域劃分成5個(gè)供電區(qū)域，各自互為備用、相互支撐，大大提高了城市供電的容量以及可靠性。在二環(huán)以內(nèi)的核心區(qū)采用的是多分段多連接的供電方式，五環(huán)內(nèi)城市中心區(qū)域基本實(shí)現(xiàn)三分段三連接的供電網(wǎng)絡(luò)，供電能力得到了很大的提高。雖然說北京電網(wǎng)取得了大規(guī)模的發(fā)展，但是外受電比例太高（約73%左右）、短路容量偏大、重載問題依舊存在、外送電比重較高的電網(wǎng)特征，使得區(qū)里電力供應(yīng)過于依賴外部資源，這樣會(huì)使得供應(yīng)的主動(dòng)性、安全性受到一定的威脅，而且區(qū)內(nèi)供電多采用火力供電的方式，這并不符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市的要求。北京城區(qū)采用集中型全自動(dòng)FA方式的自動(dòng)化系統(tǒng)，通過自動(dòng)主站系統(tǒng)與FTU之間的集中故障處理邏輯實(shí)現(xiàn)故障隔離與非故障區(qū)的恢復(fù)供電。這將使調(diào)度人員可以第一時(shí)間得到故障信息，然后系統(tǒng)第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行分析定位，有利于故障的快速修復(fù)。當(dāng)然，北京網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與國(guó)外先進(jìn)水平相比，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等全過程都還存在不小的技術(shù)差距；區(qū)內(nèi)局部的電路設(shè)備老化比較嚴(yán)重，裝備的智能化水平有待提高；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不完全具備電網(wǎng)自愈力的要求，對(duì)故障的處理仍需要大量的人工干預(yù)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)并不完全具備抵御外部攻擊能力的要求，在目前，無論是一次系統(tǒng)還是二次系統(tǒng)遭到攻擊，都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)和其他領(lǐng)域造成傷害；設(shè)備的巡查、評(píng)估診斷及相應(yīng)的輔助決策手段沒有建立起來，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等做的不夠。從北京電網(wǎng)基礎(chǔ)看全國(guó)，我國(guó)城市的電網(wǎng)主網(wǎng)架基本建成環(huán)網(wǎng)，但是饋線網(wǎng)大部分還是星型連接，可靠性不高。因此，我國(guó)城市智慧電網(wǎng)的重點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)、智能家居技術(shù)、配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)、電動(dòng)汽車技術(shù)等。

5城市智能電網(wǎng)技術(shù)

5.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)。靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)能夠在故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)鎖定故障發(fā)生的位置并進(jìn)行隔離，從而減少故障的范圍，降低損失，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、開關(guān)投切快速的恢復(fù)供電，因此，在未來，靈活可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)必將是智能電網(wǎng)的強(qiáng)大基礎(chǔ)。在這一點(diǎn)上，東京電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就很值得借鑒，它通過饋線網(wǎng)分區(qū)，電網(wǎng)互相備用，在發(fā)生故障時(shí)，通過自動(dòng)遙控開關(guān)隔離故障，能夠迅速恢復(fù)供電。城市智能電網(wǎng)的功能應(yīng)該以實(shí)用化為主，開閉站、配電室、架空分段要實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，對(duì)于用戶分界負(fù)荷開關(guān)實(shí)現(xiàn)“兩遙”功能。因此，線路的遙控功能和故障的自動(dòng)處理功能值得重視。5.2智能家居技術(shù)。智能家居技術(shù)指的是將家用電器用室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接起來，進(jìn)而達(dá)到控制家用電器的技術(shù)。用戶可以根據(jù)自身需要，參與電網(wǎng)需求響應(yīng)或電力市場(chǎng)。未來智能電網(wǎng)的方向是引導(dǎo)用戶節(jié)約用電，降低成本。智能家居技術(shù)也在智能表計(jì)和雙向用電信息管理方面對(duì)電力公司提出了更高的要求，這將是順應(yīng)時(shí)代潮流的趨勢(shì)，也將為電力公司的多元化發(fā)展帶來新的機(jī)遇。5.3配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。配電網(wǎng)是電力供應(yīng)的末端，是直接面向社會(huì)和廣大用戶的重要能源載體之一，也是電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和自動(dòng)部分。配電自動(dòng)化的實(shí)施，不但能夠提高配電網(wǎng)調(diào)度、生產(chǎn)和運(yùn)行的管理水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，也能讓廣大客戶切實(shí)感受到智能電網(wǎng)所帶來的高質(zhì)量、人性化的服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自愈功能，需要配備專門的自愈軟件系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)拓?fù)淠Ｐ徒涌?、?shí)時(shí)監(jiān)控和故障隔離的功能。在緊急情況時(shí)，配電系統(tǒng)應(yīng)該能成為安全島，通過自身的分布式能源滿足供電系統(tǒng)的需求。配點(diǎn)自動(dòng)化主要技術(shù)有電力電子、信息通信技術(shù)、分布式計(jì)算與仿真技術(shù)等，其具有在早期識(shí)別故障征兆的能力，并能夠迅速的做出應(yīng)對(duì)措施。5.4電動(dòng)汽車技術(shù)。機(jī)動(dòng)車的尾氣排放問題和能源問題已經(jīng)越來越受到社會(huì)的關(guān)注，這種情況下，電動(dòng)汽車以其低排放、相對(duì)成熟的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開始成為城市交通工具的首選。電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)也會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電能的智能造成影響，主要是三個(gè)方面：電壓下降、諧波污染和三項(xiàng)不平衡。建設(shè)電動(dòng)汽車充放電站，有利于實(shí)現(xiàn)能量的雙向交流，提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重，全面提升了電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)效益和綜合水平，促進(jìn)社會(huì)資源的優(yōu)化整合。

6結(jié)束語

智能電網(wǎng)的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，也是一個(gè)探索的過程。相信隨著我們政策的完善和技術(shù)的邁進(jìn)，一定能走出一條適合于中國(guó)特色的城市電網(wǎng)智能化建設(shè)道路。

參考文獻(xiàn)

[1]孫紹輝.基于智能電網(wǎng)的黑龍江省電力信息化建設(shè)評(píng)價(jià)研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2012.

[2]孫徐龍.智能電網(wǎng)時(shí)代吳江市供電公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].蘇州大學(xué)，2013.

作者:蔣海艷 單位:廣西博聯(lián)信息通信技術(shù)有限責(zé)任公司