智能电网的研究与发展趋势
商国林，余凯
(国网河北省电力公司石家庄供电分公司，河北石家庄050000)
[摘要]随着国家电力建设的加快，云数据、“互联网+”、工业4.0等技术日益完善，智能电网已经具备快速成长的基础。如何实现多能源结构的电源优化配置，实现高效调峰，实现不同区域内电网的保护联动，保障电网的电能质量、一次调频、负荷控制的自动调整等功能，实现整个电网资源的最佳配置，是智能电网迫切需要解决的问题。
关键词 智能电网 自动监控设备 智能化
中图分类号TM76
0引言
因为风电、光伏、水电受自然条件限制大，能量补给不可靠，存在随时断电的风险。核电、燃机发电的成本就火电而言相对高昂，而不同类型的电能最终均要上网，如何实现多能源结构的电源优化配置，如何实现高效调峰，如何实现不同区域内电网的保护联动，如何保障电网的电能质量、一次调频、负荷控制的，自动调整等功能，如何实现整个电网的资源最佳配置，是智能电网迫切需要解决的问题。
1智能电网的定位
21世纪，电力系统面临诸多挑战，主要是能源结构的多元化和电力市场的供需失衡，具体表现在基于环境保护、资源的优化布置，越来越多的分布式光伏、多联供分布式燃气发电进人视野，参与到了电力市场竞争中;电网可用率较低，目前火力发电的机组可用率甚至低于50%。如何实现电厂和用户资源的最佳优化配置，实现经济和环保的同步发展，是电网迫切需要解决的问题。通信和数字化技术目前已得到飞速发展，智能云技术、智能仪表技术、智慧城市技术、智慧能源技术等先进科技的发展使得智能电网的稳步建设条件已经成熟。
智能电网是在先进的技术支持下，实现潮流可控。首先是利用传感器收集发电、输电、配电.枢纽变电站等关键设备的关键参数。然后对大量的数据进行储存、整理、归类”建立电力系统智能云数据。最后对大量的云数据进行分析、总结，找到电力系统参数变化的规律，最终在资源平衡、负荷控制、电能质量调整、事故处理等方面制定出适合电力系统发展的最佳优化方案。
2智能电网的特点
2.1可观测j可控制
利用先进的技术以及GPS导航定位系统，将传统的简化示意网络转换为可视化的实物图，可随意添加相关参数：如环境气候变化等，通过着色和动画技术信息，转化为可视化的参数和数据，实现数据和区域电网之间的快速传输。
2.2自愈性和自适应性
智能电网可以实时掌控电网运行状态，及时自动隔离故障，尽量避免入为干预，快速隔离，自我恢复，避免事故。
2.3可靠性与经济性
智能电网能更好地对各类危害做出准确的反应，从而做到“保人身、保设备、保电网”;大数据的高速发展给我国电力市场经济的实现提供了可能，如何兼顾环保与经济，在促进能源建设高速发展的同时倡导环保，实现跨区域调度，国调、省调、低调同步联动，支持电力市场良性竞争，实现电价上下浮动，保证电力系统最优化运行。
2.4兼容性和互动性
鉴于我国电源点品种多样、新能源电源波动大的特性，智能电网可实现风功率、水功率、光伏预测和调度计划自动联动，满足电力和自然环境的有序控制;实现电力市场竞价和用户用电同步，通过市场竞价更好地促进用户主体参与电力市场经济建设，向用户提供最佳的电能质量和供电可靠性。
3国内外智能电网的发展情况
欧美等发达国家对智能电网研究时间早，且形成一定的技术规模，美国主要关注电力网络的更新升级，利用信息技术实现智能化，2006年美国IBM公司曾与全球电力专业机构合作开发了智能电网的解决方案，这一方案被形象地比喻为电力系统的中枢神经，电网公司可以通过传感器、数据分析工具等实现电网的自动监控，甚至是自动处理事故，最大限度地提高供电可靠性，用户对设备用电的情况也可实时监控，实现利润最大化。2008年美国的科罗拉多州的波尔得成了全美第一个智能电网城市，其中智能电表有一项功能就是可是显示当天的电价，这样用户就可以根据电价走势选择何时做饭、洗衣、熨衣服等，甚至某些工业用户还可以根据电价变化及时变更作业时间，这样有效提升了用户的经济效益。电网还可以用大数据分析哪些用户在哪些时段的用电量，电表还可以优先给用户分配清洁能源。
我国智能电网经历了三个发展阶段：2009到2010年是智能电网的规划设计阶段，这个设计充分考虑的全国电力生产建设的发展，特别是对高压交直流供电和大型的电源点要充分纳入范围。2011至2015年，加快特高压供电和城乡配电网建设，初步形成智能电网互动控制和服务体系建设。2015至2020年，进入引领提升阶段，构建坚强稳固的智能电网，清洁能源的比重占整个系统的35%，智能电表实现普及，分布式能源实现“插座”功能，保证随用随取，不用即停。智能电网将贯穿发电、输电、配电、用电全过程，最终引起整个电力系统的重大变革。因此，国内的智能电网目前正处于稳中向好的发展阶段。随着特高压交直流输电线路的飞速发展，目前已有多条特高压线路及其配套电源点项目已经投产或在建中，这些将是今后中国电力发展的重点，因此我国智能电网建设的骨架是以特高压交直流供电系统为核心来搭建的。与智能软件的搭配组合中，智能化可以实现量身定制功能，既可以根据设备实际，打造设备的最佳智能化配置方案，也可以根据工厂实际，只实现设备某一部分功能的智能化。
哪些一次设备需要智能化，这主要取决干设备的重要程度，取决于设备故障后的影响范围，故障发生的概率大小，故障是否被准确检测。开关、高压电缆、高压套管、GIS、SVG、负荷控制等装置皆因容易发生故障，造成经济损失，所以应当优先考虑智能化。比如火力发电机组实现了AGC负荷自动控制功能，调度人员无需再频繁切换画面，同时还可以实现了一次调频功能和PSS电力系统稳定控制功能。
5智能电网的实际运用
2007年，华东电网公司在国内率先开展了智能电网的可行性研究和分析，并设计了2008～2030年 “三步走”行动计划。并在2008年启动了以高级调度项目群为突破的第一阶段工作，在调度系统智能化升级、智能数字化变电站、合理规划电网建设体系、建立所有用户信息可视化平台等四方面发力，坚持向受端大电网、，数字化电网、智能化电网方向发展。
5.1 一次设备智能化
所谓一次设备智能化即一次设备和智能组件进行有机结合，最终实现一次设备的自动监控、测量、保护等功能。在设备智能制造、智能运行是实现工业4.0的可靠保证，未来的电力市场，智能电网发展速度一定十分惊人，我国电网智能化发展只能说是冈d刚起步，未来智能电网的构建和发展建需要所有从业人员的共同努力。
5.2二次设备智能化
如果把一次设备比作人体，智能化是人体的大脑，那么PT、CT就是这个智脑的神经元，电子式PT、CT是实现一次设备、二次设备智能化交互的有效媒介。电气二次设备智能化的集中体现是设备网络化，具体功能实现在网络通信技术、信息平台统一技术等方向上。
6结束语
设备智能制造、智能运行是实现工业4.0的可靠保证，未来的电力市场，智能电网发展速度一定十分惊人，我国电网智能化发展只能说是刚刚起步，未来只能电网的构建和发展需要所有从业人员的共同努力。
参考文献
[1]张立晖.国内外智能电网发展模式对比分析[J].科技视界， 2014(26)：142.
[2]肖立业，林良真，构建全国统一的新能源电网，推进我国智能电网的建设[J].电工电能新技术，2009，28 (4)：54-59.
