智能電網論文范文

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第1篇

美國是第一個提出智能電網的國家。智能電網是一個電力體系，其包含多個配電體系與輸電體系。電力網絡能夠對公司的需求與電力市場的總體需求加以迅速反應。智能電網的結構特別智能，可以迅速地傳輸信息，為用戶提供更高品質的服務。立足于長期發展的角度，建設電網投資最少的方式是構建智能電網。當前，全球的平均氣溫在上升，全球的人口也在迅速增多，能源問題正在逐漸凸顯，因此人們開始嘗試建設智能電網。爆發金融危機以后，美國為了讓經濟迅速復蘇，大力建設智能電網。建設智能電網的目的是緩解能源緊張局面，且利用電網的建設來推動其他領域的發展。中國是全球人數排名第一的國家，雖然國土面積有960萬平方公里，可是地區發展不平衡，所以，在建設智能電力網絡時，不可照搬其他國家的做法，而應結合我國的基本國情，并且還應當明晰建設的重點。當前中國智能電網的建設目標是“堅強智能電網”，將架構的建設與信息自主化相融合。

2智能電網的特征

在建設智能電網時，應當考慮我國的現實狀況。國內智能電網的建設應具有這樣六個特點：

2.1環保此特點合乎我國當前生態經濟的要求，也要求對電網資源加以再次加工利用，盡量降低工業生產給生態造成的負面影響。

2.2電網架構牢固中國的自然災害發生頻率較高。災害會對電網體系產生較大的不利影響，造成電能無功正常運送，所以智能電網在構建時應注重保障架構的牢固，如此才可以保障電網可以承受自然災害的影響，不會因為外界環境的變化而停止運行。

2.3資源的優化電網的建設需要運用到多種資源，可是，國內電網在建設時資源運用率較低，此也造成了電網的收益不理想。建設智能電網的過程中，對資源加以優化，最大化地提升電網的運行效率。

2.4經濟收益在智能電網的建設過程中應當全面考慮，盡量降低建造成本，如此不但保障了電能的品質，并且提升了物質收益。

2.5交互性此特點是指在后面環節的能源供給過程中，應當構建一個高質量的市場溝通體制，可以第一時間掌握客戶的需求，依據需求優化服務的品質。

2.6自動化自動化主要是電網能夠對故障進行自我診斷，并進行自我修復，不僅節約了時間，還降低了成本。

3電力工程技術在智能電網發展中的整體運用

3.1在電源部分中的運用探究得知，電力工程技術的首個功能是把接連不斷的電能提供給智能電力網絡，包含兩種電能類型：一種是直流電，另一種是交流電。其中，交流又包括兩種：一種是變頻交流，另一種是恒頻交流。在變電所的操作中，一方面能夠運用直流電源，另一方面能夠運用交流電源，而且能夠把高頻開關電源運用到所有類型的電腦中。

3.2在供電過程中的運用由于智能電網對電網工作狀態與電能的品質有很高要求，所以在電網發展過程中，應高度關注電能品質與電網運行的平穩性，此就要求有機融合電力工程技術中的諧波管控技術與無功補償技術。其中有兩種是具有代表性的設置：一種是薄型交流變換器，另一種是超導無功補償設施。

3.3在智能發電過程中的運用經過調研剖析可以知道，這幾年，電力工程技術逐步被運用到智能電網體系中，主要是通過電力、電子器件完成對電能的轉化與管控。運用電力工程技術，有利于降低電量耗費，另外，減少機電設施的運用，提升工作效率。

4電力工程技術在智能電網建設中的具體運用

4.1質量優化與能源轉換技術質量優化指的是在智能電力網絡的構建過程中將電能分成多個級別，然后運用評測判定的方式，進而構成完備的機制，智能電力網絡發展的過程中應著重剖析經濟性的方向，從而確定供用電接口方式，有效地構建電能品質評定機制和用戶評定機制。此外，智能電力網絡的發展過程中，電力工程技術的有關制度也在改進，這樣就能夠保證智能電網更加經濟化。低碳能源會成為今后能源發展的方向，它降低能源的消耗量，從而減少環境污染、低碳能源主要是使用先進的技術來改善能量轉換的方式，更加充分利用能源，目前太陽能和風能是使用最廣泛的低碳能源。

4.2柔流輸電技術這個技術使用了微電子技術、電子技術、電力技術等等，展現了控制技術和通信技術，此種技術可以便捷地控制交流供電的過程，在國內智能電力網絡發展過程中，電力工程技術大部分是運用在高壓電輸變電的過程中，需要把眾多的對環境危害很小的能源運用到電力體系中，而且實現對能源的分隔等過程，因此，將電力工程技術與控制技術相融合可以控制與調整智能電力網絡中的不同參數，提升智能電力網絡的平穩性，另外，供電的過程會在較大程度上減少電損，進而提升運送電能的水平。

4.3電力工程技術中的高壓直流輸電技術在當前智能電網中依舊運用的直流運送電體系中，有許多環節運用的是交流電，可是，在實際的供配電運行過程中應當保證運送的電流是直流的方式，為了完成逆變或者環流的工作，就一定要讓控制換流器發揮作用，而且也唯有運用高壓直流運電技術，才可以從根本上實現這一目標。換流器大部分狀況下是采用部分具有管段作用的原件構成，有效地達成電力運送的平穩性與經濟性，比如部分份量相對不重的直流輸電體系，另外，此項技術不但能夠運用到長距離的直流運送中，還可以運用到短距離的直流運送中，達成高效地為海島等邊遠地區運送電能，在國內遠距離運電技術中，積極的運用了高壓直流運電技術，而且伴隨技術的進步，此項技術還會被運用到更長距離、更大容量的運電項目中。

5結語

第2篇

“能源互聯網”的需求推動力源于能源供需矛盾和新型可再生能源的出現。其追求的目標是充分利用新技術優勢，對不同的供能環節進行整體優化，形成一體化的社會綜合能源供用體系，即“能源互聯”系統，通過對能源的產生、傳輸、分配、轉換、存儲、消費等環節進行整體協調控制，通過整體優化提高能源的利用效率，并通過不同能源間的“替代和轉化”提高可再生能源應用比例。電能的方便傳輸和易于使用的特點使其在能源整體化應用中，將扮演紐帶作用。能源互聯網的需求推動作用可以歸結為以下2個方面。（1）供需互動的需求。在電力系統中，分布式電源、三聯供機組、電動汽車、儲能裝置、可控負荷、智能建筑大量出現，電網內將出現越來越多的“發用電聯合體”（Prosumer）。它們的出現使能量的流動方向由單向向“雙向互動、互聯”轉換，相對傳統負荷它們具有更多的智能特性，不但可以受控，而且可以主動提供能量，在能源整體控制過程中可以作為局部的“虛擬發電廠”參與能源調度控制。信息化的進步和“智能負荷”以及“發用電聯合體”的出現也給負荷主動參與提高能源整體使用效率提供了新手段，新型負荷的互動控制和主動供電能力，可以減小和補充系統備用，提高能源系統整體效率。（2）能源間的替代轉化需求。社會對能源的需求是多樣的，除用電需求外還有供熱、制冷等需求，這些不同能源需求的變化會影響能源的供應平衡。各種新能源技術的發展，能源供應種類向多樣性發展（電、天然氣、風能、生物質能等綠色可再生能源）。“多種能源”在滿足“不同能源需求”過程中，將會出現不同種類能源間的替代與轉化需求。以風電為代表的可再生能源在國內發展迅速，但是，由于當前技術條件限制，風電在用電低谷及供暖季節存在較突出風電發用矛盾，棄風現象時有發生，一方面負荷需求旺盛，另一方面可再生能源卻無處消納。通過能源間的替代和轉化可以實現不同種類能源負荷需求和供應間的聯產、聯供，從而使可再生能源如替換常規電能一樣在其他能源供應領域發揮更大的作用，形成能源領域的“互聯”和整體優化。這種能源互聯系統可以綜合考慮能源供給成本及其特性，在滿足能源需求的前提下，優化能源供給，滿足使用成本或者污染排放最低等優化目標。信息技術的進步，互聯網改變了當代社會人們的生活方式。電力及能源領域信息化程度的提高，也為能源跨領域的集約化供給提供了契機。不同能源領域以及用戶信息的互聯互通，能夠更加便捷地了解當前能源的供給與消費情況。發揮能源間互補優勢、充分利用可控負荷資源，對能源供應與消費體系進行整體優化，可以改善能源供用結構、推進能源使用效率整體提高。

2能源互聯網技術框架分析

2.1能源互聯網構成

構建“能源互聯網”的主要目的是優化能源結構（更多應用新能源）、提高能源效率（發揮不同能源優勢和新型負荷的技術優勢），從而改善用戶體驗。優化能源互聯網資源，首先需要確認能源互聯網構成要素，界定優化范圍。根據文獻[1]和[2]描述，結合智能電網研究成果，圖1描述了能源互聯網總體構成：電、供熱及供冷等形式的能源輸入通過與信息等支撐系統有機融合，構成協同工作的現代“綜合能源供給系統”。該系統內多種能源（化石能源、可再生能源）通過電、冷、熱和儲能等形式之間的協調調度供給，達到能源高效利用、滿足用戶多種能源應用需求、提高社會供能可靠性和安全性等目的；同時，通過多種能源系統的整體協調，還有助于消除能源供應瓶頸，提高各能源設備利用效率。不同能源對環境的影響不同，傳統能源供應體系中，特定能源已經形成了相對穩定的消費市場，比如石油主要用于交通、化工、發電等行業；天然氣則主要于日常生活、供熱、發電、交通等領域。可再生能源目前幾乎全部用來發電。一次能源長期以來形成了自身的產業鏈條，不同種類能源間互相補充空間有限。但是，電能可以充當不同能源間的橋梁。目前可再生能源絕大部分轉化為電能。如果通過電能用綠色可再生能源替換其他高污染一次能源，可以提高能源消費的整體環境友好程度。要實現這種能源的優化供給需要具備幾個條件：①要具備不同種類能源間的（供求關系等）信息互通；②要具備能源輸出互相替代的必要技術手段，即通過電能能夠滿足被替代能源消費主體的需求；③要能夠給能源消費者清晰、及時的引導信號，吸引能源消費主體參與能源消費優化配置。具備以上條件，配合必要的技術手段，最終實現社會能源的整體優化利用。實現這一目標可以通過技術手段構建“能源互聯網”。

2.2能源互聯網技術框架

為了達到上述整體優化目標，在明確能源“互聯”范圍基礎上，需要進一步研究合理的能源互聯網技術框架，應用先進技術發揮多種能源與用戶互聯、互動的整體優勢。這種能源互聯網技術框架設計的唯一目的是發揮技術優勢，從技術角度提高能源的使用效率。在不存在政策、市場和技術條件限制的前提下，設計滿足上述條件的能源互聯網技術框架模型，如圖2所示。圖2所示“能源互聯網技術框架”包括“市場環境”、“能源供給、轉化和消費”、“信息支持”以及“調度控制”4個部分。市場環境包括能源供給側市場和能源需求側市場。其中，能源供給側市場負責不同種類能源的市場價格信號，調節市場能源供應結構（可以在這個環節使用價格信號或補貼鼓勵使用清潔能源，減小環境污染）；能源需求側市場負責吸引可控負荷和具有反向送電（或其他能源形式）的“發用電聯合體”參與需求側調度控制的價格或其他激勵信號，以鼓勵負荷參與需求側響應。能源供給、轉化及消費是能源互聯網中的能源流，也是整個技術框架的最終優化協調對象。多種能源發出的電、熱、冷等能量形式通過輸電電網、管網或者運輸通道最終抵達用戶側，滿足用戶的用能需求。能源互聯網框架在以上基礎上，加強了對分布式電源和微電網的支持，同時應用各種儲能以及電轉化為氣體等技術，結合信息共享和多種能源的成本對比，以電能為中心實現有目標（優化或降低污染、提高清潔能源比例等）的多種能源間的替代和轉換。消費環節除了包括傳統用戶還增加了智能可控用戶以及可以反向供能的發用電聯合體等。信息共享支持是整個技術框架中的信息流。“高速、可靠和安全”的未來信息網絡技術是實現能源互聯網技術框架下大量數據采集、傳輸、分析再到優化計算的基礎條件。在信息技術支持下，為保障整個能源框架的安全優化運行，需要設置必要的運營管理機構，對能源進行集中調度管理，這種調度管理可以采用與外部市場環境相適應的商業運營模式并根據能源管理范圍進行分級設計。同時針對用戶側可控負荷和具有發電及其他供能（供熱、制冷等）能力的“發用電聯合體”在自愿的前提下可以直接參與或通過“負荷調度控制”，應用“虛擬發電廠”技術參與能源互聯網的調度控制。這種基于信息共享的通過能源整體調度控制實現能源的整體優化利用是能源互聯網技術框架的核心內容。

2.3能源互聯網優化控制概念模型

在上述能源互聯網技術框架內能源消費有如下特性。（1）能源供應能夠“互聯”。能源互聯網技術框架下不同能源間可以相互支持以及一定程度上的替代轉換。這種互聯可以通過控制系統實現面向用戶最終需求的“應用轉化”，也可以直接通過能源間的轉換與替代實現。（2）能源互聯后不影響用戶的使用。方便用戶安全高效使用，原來互相割裂的能源供應“互聯”后應提升用戶體驗，不影響用戶的正常使用。（3）能源互聯后能夠優化。能源互聯網技術框架下的能源供應應該比“互聯”之前有更高的效率。可見，能源互聯網是一個以對能源進行整體優化為目標的復雜能源供用系統，為了實現整體優化的目的，需要建立相應的優化模型。綜上所述，不同種類能源消費行為的成本是變動的，同時，不同種類能源供應對環境的影響不同。再考慮到新型負荷的可控性，建立如下能源互聯網優化模型。以上模型的物理意義是在滿足能源總供給與需求之間平衡和能源與供給消費約束的前提下，追求能源供應總成本最低或者污染排放最小等優化目標。能源互聯網的優化模型根據不同市場運營規則細節上將有所不同，這里討論的優化模型是對能源互聯網技術框架的一種目的性描述，求解該模型需要確定不同能源的成本函數和其他約束條件，這些約束條件與具體的能源互聯網運營規則和物理環境密切相關。

3能源互聯網研究現狀

上述“能源互聯網”技術框架是對未來能源整體供用體系的概念性設想，關于未來的能源發展，國內外普遍開展了基于先進信息通信技術的包含能源互動思想（包含能源間的轉化和替代）的相關研究。除了文獻[1]中關于“能源互聯網”的設想外，美國各大研究機構和高校都在進行相關研究。在用戶互動方面，美國在需求側響應方面已經進入實際應用階段，電網中出現了專職的“調荷服務商”用于為電網提供負荷調度服務；能源的互聯與轉換方面，美國發電公司長期根據市場需要選擇出售天然氣與電力的比例。歐盟也在開展“智能能源的未來網絡”（FINSENY）項目，研究將能源與信息的整合，匯集了能源和ICT（信息通信技術）行業的關鍵技術以確定智能能源系統對ICT的要求，從而提供創新性的能源解決方案以優化能源傳輸，改變人們的能源消費方式，減少CO2的排放，改善生活環境[3]。日本則在微網及分布式電源基礎上致力于研究冠名為“電力路由器”的電能控制技術及相關裝備[4]。在國內，關于未來能源供應技術的研究一直受到高度重視，國家電網公司明確“能源互聯網”是未來的智能電網，智能電網是承載第三次工業革命的基礎平臺，對第三次工業革命具有全局性的推動作用。目前，國家電網公司已積極開展、部署相關研究工作。北京市科委組織了“第三次工業革命”和“能源互聯網”專家研討會，并啟動了相關軟課題研究，以期形成詳細的能源互聯網調研報告和路線圖。中國能源發展目前面臨總量供應（石油、天然氣對外依存度高）、資源配置（能源與生產力分布不均衡）、能源效率（大量煤炭直接燃燒，整體能效偏低）、生態環境（土壤、水質、大氣污染）四大問題。針對以上問題，可以采用增加清潔能源發電比例、提高能源效率的方法加以改善。本文所述能源互聯網技術框架統一配置能源資源，從能源供給和使用2個方面進行整體優化，基于信息共享建立必要的市場調節機制，優化引導能源的開發和使用，最終實現增加清潔能源發電比例、提高能源效率，以電能為中心統一優化配置能源資源；使能源發展方式由消耗型向可持續、可再生和更環保的發展軌跡過渡；實現能源供應安全、清潔、環保與友好地發展[5-11]。

4結語

第3篇

（1）不斷改善用戶體驗

用戶體驗游電費價格、停電率、階梯電價等方面。電力公司需要根據不同的需求進行調整，用戶體驗的改善也是智能電網的工作目標。

（2）電網自我控制能力的提升

當前，我國電網制動裝置還未具有評估事態發展的能力。因此，我們必須不斷加強評估動態安全來做好預防性控制。智能電網正是面臨系統故障時，能夠將該區域予以隔離，有很強的應用價值。

（3）能夠切實提高電網運行效率

除去運行優化與資產管理以及降低使用率成本以外，智能電網還通過使用儲能、高溫超導、電子等新技術對電網進行了改革。以高溫超導技術為例，該技術的應用僅通過狹窄通道即可實現電力的大量傳輸，且電壓網損接近零。

2智能電網技術體系主要內容

2.1拓撲結構

我國多年來一直采用較為傳統的放射電網，這樣的電網如果發生線路方面的故障，很難以最快的速度恢復正常供電。由于智能電網中的靈活的拓撲結構是構建智能電網最為基礎的物理結構。一旦出現網絡方面的故障，拓撲結構可以迅速的將其控制于最小范圍內，給快速恢復供電提供了必要的條件。因此，配電體系的側面發展循環網絡，并設置環形總線與微電網。這樣才能控制雙向流向，并保證電路間的交換功率。

2.2智能電網中的測量及傳感技術

該技術可以實現遠程監控、分時段的用戶管理。例如：可以對分布式設備進行實時監控，還能及時監控到智能儀表、傳感器、測量裝置。通過傳感器與測量系統的有效結合，可以實現智能控制的目標。智能電網研究中，我們最為急需的就是精度高、能耗低的傳感技術與網絡測量技術。

2.3智能電網中的專業芯片技術

該技術是智能電網的核心技術部位。電網中的芯片升級后可以實現眾多功能。智能芯片所包括的主要種類有：通信體系芯片、控制芯片、時間芯片、計量芯片和驅動芯片等等。

2.4智能電網中的通信技術

智能電網正常構建與運行離不開通信技術。雙向、高速集成、實時的通信系統是智能電網正常運行的基本保障。通信技術不但能實現信息的雙向傳輸、實現互動，還能應用量測技術進行連續、實時的檢測和校正電網中的各項參數。進而使用相應的信息技術實現系統內部的自愈目的，并接受更加完整的信息。

2.5信息安全與網絡安全技術

由于智能化電網是科技化與信息化相結合的系統，其安全內涵較傳統電網要高很多。這就對智能電網的網絡與信息安全加倍防范。當前較為常見的安全技術有：新密碼技術、實時鏡像備用、信息信任體系、病毒防護技術、惡意入侵防御技術、數據存儲安全、實時主動防護等等。

2.6智能電網中的智能化設備技術

為提升電力系統的工作性能，我們必須在智能電網中使用最新電子設備。新技術與設備的使用能提高功率密度、成產效率、供電可靠性以及輸配電系統性能。此外，我們要在負荷特性與電網間尋找出平衡點來提高電能質量。

（1）電力電子技術。該技術主要通過電力電子器件對電能進行控制與變換。當前，半導體功率元器件逐漸向大容量、高壓化方向發展，很多電力電子產業都以高壓變頻作為主要的傳動技術。同步開端技術的智能開關。新型超高壓的高壓直流輸電技術，交流柔性輸電技術。用戶用電技術有動態電壓恢復器、靜止無功發生器。

（2）分布式的能源接入技術。自我調節能力和智能判斷基礎上的分布式管理與多能源統一入網，是智能電網系統中的核心部位。這個系統能夠實時采集和監控電網與用戶用電信息，以輸配電方式為終端輸送電能時也是最安全和最經濟的。分布式電源（DER）的種類主要有：光伏電源、風力發電、燃料電池、小水電、儲能裝置能等。通過智能自動化系統，可以將多種分布式電源猶記得并入電網之中，并保證運行有很強的協調性。在提高系統工作效率與可靠性的基礎上，節省了大量的輸電網方面的投資。有力的支持了峰荷電力與電網緊急功率，進而帶來更大的經濟與社會效益。

2.7發電機功率與預測短期負荷技術

超強的預測力是構建智能電網技術體系的有力保證。實現短期負荷預測和發電機功率預測，必須將只能傳感器與先進的信息通信技術作為技術支撐。這樣才能實現短期的預測和預警。

2.8蓄能技術

不穩定是可再生能源的最大缺點，因此，智能電網的儲能技術室很多單元構成的，例如：電容器儲能、超導磁儲能、化學電池儲能和燃料電池儲能等多種形式，這些儲能方式的主要特點是：高效、高密度。

2.9電力控制技術

同樣，電力控制技術也是智能電網技術體系構建中至關重要的組成部分。該技術可以優化運行系統，很好地完善智能電網體系結構。

3結束語