新形势下智能电网技术应用的探讨(1)

一、智能电网概念及其技术特征

1. 智能电网的概念。

简单地说，智能电网通过传感器把各种设备、资产连接到一起，以先进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础，通过引入通信、自动控制和其他信息技术，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来实现对电力网络的改造，从而降低成本，提高效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。核心内涵是，在电力系统各业务环节，实现新型信息与通信技术的集成，促进智能水平的提高，其覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统和所有相关环节，其中的每一个用户和节点都得到了实时监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信号的双向流动及实时互动。

美国电力科学研究院提出的智能电网定义以及欧盟委员会关于智能电网的定义分别如图1、图2所示。2003年美加大停电后，美国电力行业面对陈旧老化的电力设施、与数字信息技术脱节的二次控制系统及巨额的投资改造计划，决心利用日新月异的信息技术对电网进行彻底改造，以期建成一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统，其智能电网的定义就是在这一背景下提出的。在欧洲，智能电网建设的驱动因素可以归结为市场、安全与电能质量、环境等三方面。欧洲电力企业受到来自开放的电力市场的竞争压力，亟须提高用户满意度，争取更多的用户。因此提高运营效率、降低电力价格、加强与客户的互动就成为了欧洲智能电网建设的重点之一，而对环境保护的极度重视，则使得欧洲智能电网建设十分关注可再生能源的接入。

2. 智能电网的结构优势。

智能电网的结构能支持目前配电系统的结构所不能支持的两个基本要求。( 1)综合考虑终端用户(分布式电源，电力调节设备，无功补偿设备和用户能量管理系统)控制和总体配电系控制，以达到系统性能的优化，取得期望的稳定性和电能质量。(2)支持高比重的分布式电源，以提高系统。的整体性、效率和灵活性。电网能够同时适应集中发电与分散发电模式，实现与负荷侧的交互，支持风电、太阳能发电等可再生能源的接入，扩大系统运行调节的可选资源范围，满足电网与自然环境物和谐发展，通过协同的、分布式的控制，利用分布式电源来优化系统性能，在发生重大系统故障时可利用分布式电源进行局部供电(微型电网) 。 智能电网的实现将形成所谓的“神经系统”， 将新的分布式技术———需求响应、分布式发电以及存储技术———与传统的电网发电、输电和配电设备相融合，一起协调控制整个电网。

3. 智能电网技术应用特点

( 1)分布式能源领域。分布式能源的主要研究对象是需求侧响应、分布式发电以及电力存储技术。

( 2)通信技术。电网协作运行的参与者之间的通信技术与机制，包括通信媒介，信息安全，私钥与认证，设备间的通信以及电子商务。

( 3)控制与软件应用。主要的研究内容是如何利用通信技术和传感器等装置提供的信息，对输配电网进行控制，使整个系统融合在一起，提供更加安全、可靠的电力和更低的电价。这方面的应用研究包括:用户信息入口、智能测量和自动读表装置、需求响应和能量管理系统、电网友好型装置/设备/程序、配电自动化、市场运行、电能买卖自助工具、负荷预测、输配电网交易控制以及紧急状况下的终端用户切除。

二、新型能源管理系统

在美国和欧洲，已经有大量的电力企业正在开展智能电网建设实践，内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节。这些电力企业通过促成技术与具体业务的有效结合，使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用，从而最终达到提高运营绩效的目的。目前，已有的智能电网技术应用主要是在用电和配电领域。在用电系统，由于这部分投资主要是以家庭安装智能设备为主，投资不大，因此运用就会比较容易，可以很快看到有没有效率。而配电系统智能化就是不用人工管理，完全交由智能控制系统负责，目前应用不多。 本文提出的新型能源管理系统设计方案就是智能电网技术在用电系统的一个典型应用，可用于监测家用电路的耗电量，还可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。它的组成包括:与公共电网并网分布式发电装置及其管理系统。

1. 与公共电网并网的分布式发电装置。

与公共电网并网的分布式发电装置由可再生能源发电装置、蓄电池、功率调节器组成。分布式发电装置产生的电能首先向系统区域内的负荷供电，有剩余电能时向蓄电池充电，可以期待实现削减电力系统用电高峰(负荷平均化) 、无停电电源系统以及灾害时的紧急用电源。若分布式发电装置产生的电能向蓄电池充电后仍有剩余，则通过并网保护装置送往电力系统(卖电) 。分布式发电装置产生的电能不能满足负荷的需要时，先由蓄电池供电，仍不足时则从电力系统买电。除此之外，鉴于非用电高峰时电价相对较低，蓄电池还可在非用电高峰时充电，减少用电高峰时从公电网获取的电量，既缓解了用电高峰时电网的压力，又为用户节省了电费支出。这样，电能可以在系统区域内得到有效利用，提高了电能的利用率和供电可靠性，节约了能源。同时也为电力系统运行提供了灵活性，如在风暴和冰雪天气下，当大电网遭到严重破坏时，分布式发电装置可自行形成孤岛或微网向用户提供应急供电。