智慧電網技術論文
智慧電網是當前全球電力工業關注的熱點，引領了電網的未來發展方向，涉及從發電到使用者的整個能源轉換和輸送鏈。小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
淺析智慧電網
摘要：智慧配電網是一個龐大而有實際意義的工程，對國家、人民甚至對整個世界的經濟發展和環境保護都有重大的貢獻。智慧電網是當前全球電力工業關注的熱點，引領了電網的未來發展方向，涉及從發電到使用者的整個能源轉換和輸送鏈。智慧電網中應用到技術很多，是將現代先進的感測測量技術、資訊科技、通訊技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度整合，由此而形成的新型電網。它的主要目的是：充分滿足使用者對電力的需求和優化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性、保證電能質量、適應電力市場化發展等，從而來實現可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。
關鍵詞：電力 能源 智慧電網 網路 系統 技術 高效 發展
1 智慧電網的概念及現狀
首先，我們來了解下智慧電網的概念，從技術發展和應用的角度看，世界各國、各領域的專家普遍認同以下觀點：智慧電網就是將先進的感測測量技術、資訊通訊技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，並與電網基礎設施高度整合而形成的新型現代化電網。
中國在電網的規模和投資方面取得的成績有目共睹。中國的電網企業在發展智慧電網方面也具有自身優勢。中國目前在特高壓與高壓輸配電領域的許多技術都是引領全球的。另外，由於中國在可再生能源發電領域的迅速發展，可再生能源電力接入電網方面也具有一定的優勢。不過，智慧電網是一個龐大而完整的體系，在電力消費端、需求響應等方面，歐美國家暫時處於領先地位，特別是在消費端的投入和重視程度上，歐美市場也相對比較成熟。
2 智慧電網的特點
將計算機應用於電網之中，將數字感測器、遙控裝置等加入現有的電力傳輸及分配系統中，實現資料連線、採集、整合，再進行科學的分析，使電網變得更加智慧、綠色、高效。而且這樣的“智慧電網”能更加及時、透明地反應電網狀況。例如:實時將電力負荷與電價資訊傳回電廠，消費者能及時瞭解到自己所消費的電量及所要繳納的電費;人們可以為家用電器設定相應程式，電廠甚至還可以直接向電器傳送指令，減少高峰時的電力負荷;智慧儀表能夠將風能、太陽能等分散的、間歇性的可再生能源發電併入電網，並使消費者將自家多餘電量賣入電網;智慧電網可同時協調多輛電動汽車充電，充滿電的電動汽車同時也是移動能量儲存器等。下面探討下智慧電網的特點：
2.1 具有堅強的電網基礎系統，同時也具備技術支撐系統，能夠抵禦各類外部干擾和攻擊，即使電網發生大擾動和故障的時候，仍能保障對使用者的供電能力，而不發生大面積停電事故。
2.2 智慧電網不僅具有實時、線上和連續的安全評估和分析能力，還具有強大的預警和預防控制能力，以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。
2.3 智慧電網支援可再生能源的有序、合理接入，適應分散式電源和微電網的接入，這樣就能夠實現與使用者的高效互動，滿足使用者多樣化的電力需求，並提供對使用者的增值服務。
2.4 通訊、資訊和現代管理技術的綜合運用，使智慧電網實現資源的優化配置，降低電網損耗，提高能源利用效率。
2.5 智慧電網中建立了雙向互動的服務模式，使用者可以實時瞭解供電能力、電能質量、電價狀況和停電資訊，合理安排電器使用;優化資產的利用，降低投資成本和執行維護成本。
3 智慧電網發展歷史及趨勢
智慧電網是一個完整的資訊架構和基礎設施體系，實現對電力客戶、電力資產、電力運營的持續監視，利用“隨需應變”的資訊提高電網公司的管理水平、工作效率、電網可靠性和服務水平。21世紀初智慧電網在歐美的發展，為全世界電力工業在安全可靠、優質高效、綠色環保等方面開闢了新的發展空間。雖然國際上對智慧電網研究和應用還處於初期階段，但歐洲、美國、日本等國家和地區已經在智慧電網及其相關領域取得明顯成果，電網智慧化水平不斷提高。
隨著國民經濟的持續快速發展和人民生活水平的不斷提高，我國電力需求較快增長的趨勢在較長時間內不會改變。同時，我國能源與生產力佈局呈逆向分佈，能源運輸形勢長期緊張。但目前我國電網發展相對滯後，在能源綜合運輸體系中的作用還不明顯。這些在客觀上要求加快轉變電力發展方式，提升電網大範圍優化配置能源的能力，建設以特高壓電網為骨幹網架的堅強智慧電網是滿足這一要求的必然選擇。
特高壓輸電具有遠距離、大容量、低損耗、高效率的優勢，建設以特高壓電網為骨幹網架的堅強智慧電網，能夠促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發利用。同時，特高壓電網可以提升電網抵禦突發性事件和嚴重故障的能力，進一步提高電力系統執行的可靠性和穩定性，使堅強智慧電網建設具備堅實的網架基礎。
因此，在堅強智慧電網建設中，必須以特高壓電網為骨幹網架，連線大型能源基地及主要負荷中心，以更好地保障國家能源供應和能源安全，滿足經濟社會快速發展的需要。
2009年5月，中國國家電網公司正式釋出了舉世矚目的“建設堅強智慧電網”的研究報告，首次向社會公佈了“智慧電網”的發展計劃。
2010年3月“加強智慧電網建設”首次列入《政府工作報告》，我國智慧電網建設步伐加快;2010年5月1日，我國第一個智慧電網示範工程在上海世博園率先投運;6月29日，國家電網公司制定併發布了《堅強智慧電網技術標準體系規劃》，成為全球首個用於引導智慧電網技術發展的綱領性標準。在政府、行業、企業的合力推動下，我國智慧電網建設全面提速，成為世界智慧電網建設的先行者和引導者。
2011年以來，我國智慧電網進入全面建設階段，在示範工程、電動汽車充換電設施、新能源接納、居民智慧用電等方面大力推進。2011年9月19日，中國首個智慧電網綜合示範工程在中新天津生態城成功投運。
根據我國電網公司“智慧電網”的發展計劃，從2011年到2015年為智慧電網全面建設階段，將進一步加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智慧電網執行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用。2016年至2020年為引領提升階段，全面建成統一的“堅強智慧電網”，技術和裝備全面達到國際先進水平。
篇二
淺談智慧電網技術
摘要：本文介紹了智慧電網的定義、特點，以及控制技術和決策支援技術在智慧電網的應用，並總結了智慧電網的發展趨勢。傳統電網已難以支撐現代社會發展的要求，智慧電網的提出符合快速發展的現代社會對電力的需求。
關鍵詞：智慧電網;控制技術;決策支援技術
Abstract: This paper introduces the definition, characteristics of intelligent power grid, and the control technology and decision support technology in the application of intelligent power grid, and summarizes the development trend of intelligent power grid. Traditional power grid has been difficult to support the requirement of the development of modern society, the proposed intelligent power grid with rapid development of the modern society in the demand for electricity.
Keywords: Smart grid; Control technology; Decision support technology
中圖分類號：U665.12 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
近年來，隨著市場化的加深、數字化技術的不斷髮展、全球氣候的不斷惡化以及環境監測的日趨嚴格，各國紛紛調整能源政策，電力網路與市場和使用者的互動越來越多，對電能質量的要求越來越高，分散式發電數量不斷增加，這就對電網提出了更高的要求。而傳統電網，由於自身特點的限制，難以支撐如此多的發展要求，智慧電網的提出，使人們能夠在傳統電網的基礎上，對其進行升級，以符合不斷變化的要求。
智慧電網的定義
智慧電網***smart power grids***，就是電網的智慧化。智慧電網是一個由眾多自動化的輸電和配電系統構成的電力系統。智慧電網以協調、有效和可靠的方式實現所有的電網運作，具有自愈功能;能夠快速響應電力市場和企業業務需求;具有智慧化的通訊架構，實現實時、安全和靈活的資訊流，為使用者提供可靠、經濟的電力服務。
智慧電網的特點
一般來說，智慧電網具有以下功能特點：
1 自愈――穩定可靠。自愈是實現電網安全可靠執行的主要功能，指無需或僅需少量人為干預，實現電力網路中存在問題元器件的隔離或使其恢復正常執行，最小化或避免使用者的供電中斷。
2 安全――抵禦攻擊。無論是物理系統還是計算機遭到外部攻擊，智慧電網均能有效抵禦由此造成的對電力系統本身的攻擊傷害以及對其他領域形成的傷害，一旦發生中斷，也能很快恢復執行。
3 相容――發電資源。傳統電力網路主要是面向遠端集中式發電的，通過在電源互聯領域引入類似於計算機中的“即插即用”技術***尤其是分散式發電資源***，電網可以容納包含集中式發電在內的多種不同型別電源甚至是儲能裝置。
4 互動――電力使用者。電網在執行中與使用者裝置和行為進行互動，將其視為電力系統的完整組成部分之一，可以促使電力使用者發揮積極作用，實現電力執行和環境保護等多方面的收益。
5 協調――電力市場。與批發電力市場甚至是零售電力市場實現無縫銜接，有效的市場設計可以提高電力系統的規劃、執行和可靠性管理水平，電力系統管理能力的提升促進電力市場競爭效率的提高。
6 高效――資產優化。引入最先進的資訊和監控技術優化裝置和資源的使用效益，可以提高單個資產的利用效率，從整體上實現網路執行和擴容的優化，降低它的執行維護成本和投資。
7 優質――電能質量。在數字化、高科技佔主導的經濟模式下，電力使用者的電能質量能夠得到有效保障，實現電能質量的差別定價。
8 整合――資訊系統。實現包括監視、控制、維護、能量管理***EMS***、配電管理***DMS***、市場運營***MOS***、企業資源規劃***ERP***等和其他各類資訊系統之間的綜合整合，並實現在此基礎上的業務整合。
控制技術在智慧電網中的應用
先進的控制技術是指智慧電網中分析、診斷和預測狀態並確定和採取適當的措施以消除、減輕和防止供電中斷和電能質量擾動的裝置和演算法。這些技術將提供對輸電、配電和使用者側的控制方法並且可以管理整個電網的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術緊密依靠並服務於其他四個關鍵技術領域，如先進控制技術監測基本的元件***引數量測技術***，提供及時和適當的響應***整合通訊技術;先進裝置技術***並且對任何事件進行快速的診斷***先進決策技術***。另外，先進控制技術支援市場報價技術以及提高資產的管理水平。
未來先進控制技術的分析和診斷功能將引進預設的專家系統，在專家系統允許的範圍內，採取自動的控制行動。這樣所執行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網的特性將極大地提高電網的可靠性。當然先進控制技術需要一個整合的高速通訊系統以及對應的通訊標準，以處理大量的資料。先進控制技術將支援分散式智慧代理軟體、分析工具以及其它應用軟體。
***1***收集資料和監測電網元件
先進控制技術將使用智慧感測器、智慧電子裝置以及其他分析工具測量的系統和使用者引數以及電網元件的狀態情況，對整個系統的狀態進行評估，這些資料都是準實時資料，對掌握電網整體的執行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛星定位系統的時間訊號，來實現電網早期的預警。
***2***分析資料
準實時資料以及強大的計算機處理能力為軟體分析工具提供了快速擴充套件和進步的能力。狀態估計和應急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進控制技術和系統執行人員足夠的時間來響應緊急問題;專家系統將資料轉化成資訊用於快速決策;負荷預測將應用這些準實時資料以及改進的天氣預報技術來準確預測負荷;概率風險分析將成為例行工作，確定電網在裝置檢修期間、系統壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風險的水平;電網建模和模擬使執行人員認識準確的電網可能的場景。
***3***診斷和解決問題
由高速計算機處理的準實時資料使得專家診斷來確定現有的、正在發展的和潛在的問題的解決方案，並提交給系統執行人員進行判斷。
***4***執行自動控制的行動
智慧電網通過實時通訊系統和高階分析技術的結合使得執行問題檢測和響應的自動控制行動成為可能，它還可以降低已經存在問題的擴充套件，防止緊急問題的發生，修改系統設定、狀態和潮流以防止預測問題的發生。
***5***為執行人員提供資訊和選擇
先進控制技術不僅給控制裝置提供動作訊號，而且也為執行人員提供資訊。控制系統收集的大量資料不僅對自身有用，而且對系統執行人員也有很大的應用價值，而且這些資料輔助執行人員進行決策。
決策支援技術在智慧電網中的應用
決策支援技術將複雜的電力系統資料轉化為系統執行人員一目瞭然的可理解的資訊，因此動畫技術、動態著色技術、虛擬現實技術以及其他資料展示技術用來幫助系統執行人員認識、分析和處理緊急問題。
在許多情況下，系統執行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智慧電網需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統、工具和培訓，以使電網執行人員和管理者能夠快速的做出決策。
***1***視覺化―決策支援技術利用大量的資料並將其裁剪成格式化的、時間段和按技術分類的最關鍵的資料給電網執行人員，視覺化技術將這些資料展示為執行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便執行人員分析和決策。
***2***決策支援―決策支援技術確定了現有的、正在發展的以及預測的問題，提供決策支援的分析，並展示系統執行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。
***3***排程員培訓―利用決策支援技術工具以及行業內認證的軟體的動態模擬器將顯著的提高系統排程員的技能和水平。
***4***使用者決策―需求響應***DR***系統以很容易理解的方式為使用者提供資訊，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產電力。
***5***提高執行效率―當決策支援技術與現有的資產管理過程整合後，管理者和使用者就能夠提高電網執行、維修和規劃的效率和有效性。
結束語
智慧電網技術的研究已迫在眉睫，是關係到國家發展的戰略問題，智慧電網不僅可以促進科技創新，並且可以為使用者提供更好的服務。立足於我國的電網自身的特點和技術水平，參考國外研究成果，提出構建智慧電網的技術體系和框架，才能建成符合我國技術戰略和使用者需求的堅強統一的智慧電網。
參考文獻
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