智能电网特点浅析

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1、智能电网特点浅析摘要：智能电网，就是电网的智能化，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、环境友好的使用 目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21 世纪用户需求的电 能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。关键词：智能电网 技术 电能一概论针对电力系统在新世纪面临的分布式电源并网、电网利用系数低以及数字化技术的广泛 应用等诸多挑战，北美和欧洲提出智能电网的概念，并展开了相关的研究工作。

2、智能电网,就是电网的智能化,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、环境友好的使用目标，其 主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21 世纪用户需求的电能质量、 容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行.与传统电网相比，智能电网将进一步优化各级电网控制，构建结构扁平化、功能模块化、 系统组态化的柔性体系结构，通过集中于分散相结合的模式，灵活变换网络结构、智能重组 系统构架、优化配置系统效能、提升电网服务

3、质量，实现与传统电网截然不同的电网运营理 念和体系。智能电网将实现对电网全景信息（指完整、准确、具有精确时间断面、标准化的电力流 信息和业务流信息等）的获取,以坚强、可靠的物理电网和信息交互平台为基础,整合各种实 时生产和运营信息,通过加强对电网业务流的动态分析、诊断和优化,为电网运行和管理人员 展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方 案和应对预案。智能电网的核心是实现对电网运行的快速响应，提高与分布式能源的兼容能力，从而提 高整个系统的经济型、可靠性和安全性。二智能电网的主要特征1 自愈自愈是智能电网的一个突出特征，也是电网安全可靠运行的重要保证.它

4、是指对于无论 来自外部还是来自内部的对电网的损害,无需或仅需少量人为干预,实现电力网络中存在问 题元器件的隔离或使其恢复正常运行，尽可能小地对系统正常运行产生影响。通过进行连续 的评估自测。智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。2 兼容支持风电和太阳能发电等可再生能源的正确、合理的接人,适应分布式发电和微电网的 并网运行，做到“即插即用”,可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型电源甚至是储 能装置，满足用户多样化的电力需求。3 交互电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可 以促使电力用户发挥积极作用,实现电力运行和环境保护等多方

5、面的收益,使需求侧管理的 功能更加完善,实现与用户的交互和高效互动。4 协调 与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接，有效的市场设计可以提高电力系统 的规划、运行和可靠性管理水平,电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。5 高效引人最先进的信息和监控技术。优化设备和资源的使用效益，可以提高单个资产的利用 效率,从整体上实现网络运行和扩容的优化,降低其运行维护成本和投资。6 优质在数字化、高科技占主导的经济模式下,电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现 电能质量的差别定价.集成实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现 标准化、规范化和精细化管理.三建设智能电网设

6、计的关键技术1 分布式能源的智能管理系统分布式能源(DR)是指安装在用户端的能源综合利用系统，主要包括分布式电源(DG)和 分布式储能系统，同时还包含负荷侧能量管理系统和热电联产系统(CHP)。其中，分布式 电源的形式包括风力发电、光伏发电、微型燃汽轮机和小水电等，分布式储能系统则包括燃 料电池、蓄电池等。近年来，分布式能源技术发展迅速，在丹麦、芬兰、挪威等北欧国家, 现有的分布式发电装机容量已超过其总装机容量的30%20。可以预见，在不久的将来，分 布式能源将走进千家万户.然而，当融入大量的分布式能源后，电网的结构、能量形式、功率流动、信息交换和控 制方式的复杂程度大大增加。因此，针对分布式

7、能源带来的问题,可以从以下几个方面展开研究。(1) 分布式能源的运行管理优化。一方面，风电、光伏发电等分布式电源因为具有能源 间歇性的特点，必须通过实时、精确的发电和负荷预报，优化分布式电源的调度和管理，以 保证电网安全稳定运行，提高供电的可靠性；另一方面，通过分布式储能装置维持电网发电 和负荷的动态平衡，分布式储能装置除了大容量的蓄电池外，大量的混合动力汽车电池也将 是分布式储能的一种重要形式，同时也是一种新型负荷，它既可以作为储能装置在电网负荷 高峰时对发电量进行补偿，又能在负荷低谷时吸收和储存电能，因此，对大量汽车电池进行 监控和调度管理也将是分布式能源管理的一个重要内容。(2) 分布式

8、能源的接入标准和规划方案。基于现有的分布式电源接入标准IEEE1547系 列，考虑不同类型、容量和数量的分布式电源接入电网后的影响，对相关标准进行完善和补 充.同时,由于大量的分布式能源接入中低压配电网，电网结构不再是由发电、输电到配电的 垂直辐射式,而是类似于因特网的信息传递模式，出现了能量双向流动的新布局，因此必须 合理规划和设计分布式电源的类型、安装地点和容量等,有效发挥分布式能源和提高供电可 靠性.(3) 新的保护方法和技术。大量分布式能源的接入，潮流的双向流通,导致继电保护的 工作原理和动作逻辑变得更加复杂，传统的故障检测方法和保护原理将不再满足要求。因此， 必须改造现有的保护系统，

9、当电网发生扰动或故障时，迅速适应变化，实现灵活的网络拓扑 重构，将故障影响范围局限在最小范围，并可迅速通过其他连接恢复对其他部分的供电3。(4) 对于输电成本高、对电能质量要求高的集中电力用户区，将分布式能源以微网 (Micro Grid)的形式接入大电网，是对分布式电源利用效能最高的一种方式。微网是指由分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能 够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行21。 实现微网技术所需要解决的关键问题包括：高渗透率下微网与大电网的相互作用机理；微网 内部各种分布式电源的协调控制；微网与大电网之间

10、的保护和控制系统等。2 高级的智能仪表体系和需求侧管理智能电网中，无论是发电侧还是用户侧，都将安装有高级的数字化仪表AMI(Advanced Met ering Infras truct ure)，可以进行双向通信和远程监控，并且支持实时的电价计量。 形成高级的智能仪表体系需要实现的关键技术有:(1) 为电网的调度、运行和规划部门提供大量的电网数据信息，帮助运行人员准确把 握电网的运行状态,从而达到更高的供电可靠性和更好的资产管理22。尤其是对于大量分布式能源的管理,更需要通过高级智能仪表，精确地掌握和预测分布式能源的状态信息。（2）用户端的智能仪表将根据电网的用电信息，对用电量实行实时计价，

11、不同时段不 同电价，提倡用户在电价高时少用电，电价低时多用电，实现负荷的优化控制，不仅大大降 低用户的用电成本,也大大提高了电能的利用效率，真正实现与用户互动的需求侧管理 DSM（Demand Side Management）。（3）提供系统故障的快速检测功能，并且能够远程控制设备开断.（4）评估电力系统设备的健康状况,提高设备的利用效率,降低运行和维护成本。四智能电网与微电网微电网是一种有负荷和卫星电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量;微电网内 部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制;微电网相对于外部大电 网表现为单一的受控单元,并同时满足用户对电能质量和供电安全等

12、要求.未来智能电网有大量的分布式电源并于中压或低压配电网上运行，将彻底改变传统的配 电系统单向潮流特点，要求系统使用新的保护策略、新的频率和电压控制技术来满足双向的 潮流流动。若能把这些分布式电源成功无缝地集成到电网中并协调运行,将带来巨大的经济 和社会效益。智能电网将安全、无缝地允许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，简化联网过程, 类似于“即插即用（如下图所示）,这一特征对电网提出了严峻的挑战.改进的互联标准将使 各种各样的发电和储能系统容易接入。由小到大各种不同容量的发电和储能系统在所有的电 压等级上都可以互联，包括分布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动 力汽车和燃料

13、电池。商业用户要安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能 设施将更加容易和更加有利可图。在智能电网中,大型集中式发电厂，如风电和大型太阳能 电厂以及先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型发电厂仍能 够远距离传输电力。同时各种各样的分布式电源的接入一方面减少了对外来能源的依赖，另 一方面提高了供电可靠性和电能质量，特别是应对战争和恐怖袭击具有重要和意义。MicmturbineGen.Set-f AC -DC)V -丿Fuel Cell gDC Voltace u Bus LinkMkro-Hydro (AC-DC)DC k ACInversionLidcalU

14、tility Provider多种微源即插即用微电网示意图研究和时间表明：将分布式发电系统以微电网形式接入到大电网并网运行，与大电网互 为支撑，是发挥分布式发电系统效用的最优方式。智能电网的技术框架既包括传统输电系统的模拟和仿真、数据采集与监控系统（SCADA）、广域测量系统（WAMS）等，也包括配电系统的快速模拟和仿真（DFSM）、高级配 电自动化（ADO）、微电网运行和用电系统的高级测量体系AMI）、自动读表（AMR）等技术。 微电网作为智能电网的配电网的核心部分，是智能电网的重要组成部分微电网先进的控制系 统和灵活的运行方式恰好满足了智能电网的要求，并且整合了高比重的可再生能源发电提 高

15、了系统的整体效率和灵活性。两者之间既相互联系又相互区别，具有安全、可靠、经济、 灵活的共同目标，应开展相关技术的研究，并相互借鉴和促进。五.国内外智能电网发展现状进入21世纪后，美国电力科学研究院（EPRI）、美国能源部（DOE）以及欧盟委员会（EC） 等纷纷提出各自对未来智能电网的设想和框架。提出的概念IntelliGrid, Modern Grid， GridWise, Smart Grid等。这些不同的概念对未来电网的特点给出了相似的设想，即自愈、 安全、兼容、交互、协调、高效、优质、集成等。国际电工委员会（IEC）、国际大电网会 议组织（CIGRE ）等国际组织也给予智能电网高度关注，

16、如IEC成立了智能电网国际战略工作组 SG3，IEEE启动了智能电网制定标准与互操作性的项目P2030O但是，目前智能电网还处于初期研究阶段，国际上尚无统一而明确的定义。由于发展环 境和驱动因素不同，不同国家的电网企业和组织都在以自己的方式对智能电网进行理解、研 究和实践；各国智能电网发展的思路、路径和重点也各不相同。近年来,中国学者在借鉴欧美智能电网研究的基础上，对中国发展智能电网的特点、技 术组成以及实现顺序等进行了研究。在2009年5月21日22日召开的“2009特高压输电技术 国际会议上，国家电网公司公布了对智能电网内涵的定义，即统一坚强智能电网是以坚强 网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段,包含发电、输电、变电、配电、 用电和调度六大环节,覆盖所有电压等级，实现“电力流