清潔、安全、經濟、友好等性能的智能電網是未來電網的發展方向

2020-12-05 智慧大未來

具有靈活、清潔、安全、經濟、友好等性能的智能電網是未來電網的發展方向。首先介紹了智能電網的概念和功能特點,詳細分析了國內外智能電網的研究進展,對重點關鍵技術與智能電網的關係進行了分析和討論,指出基於Agent 的分布式協調、控制、仿真與決策技術,分布式能源的系統集成以及基於知識的綜合決策支持是未來智能電網技術發展的重要方向。中國特色智能電網的建設是一項高度複雜的系統工程,為此文章提出了積極有序地推進智能電網研究及建設的具體建議,包括:發揮一體化管理優勢;開展我國智能電網架構設計;制定試點方案及實施計劃。

智能電網建設正面臨一系列挑戰,亞不斷出現新問題。如對智能電網遠景的極度複雜性和不斷演化本質的把握;對智能電網在輸電、配電和用戶投資的分攤;更重要的是,對智能電網市場的竟爭環境和公眾需求的準確把握等,都是國家和電力公司領導層正面臨著的新挑戰。   中國正在積極推進智能電網的發展和建設。結合國內外智能電網發展實踐,本文就當前建設智能電網的法律和法規、技術和安全、經濟和市場等方面提出8個必須關注的問題,以引起有關各方重視。 實現大系統的安全穩定運行(以抵禦事故擾動為目的),降低大規模停電的風險,最大程度地提高設備的使用率。近年來世界上大停電頻繁發生,一般的觀點是,提高系統的全局可視化程度和預警能力,與使用較好的、靈巧的和快速的控制是增強電網的可靠性和避免系統崩潰的關鍵。

分布式電源(包括儲能)的大量接入和充分利用。基於環境保護、節能減排和可持續性發展的要求,人類更加深入地研究和利用潔淨能源,電網中的太陽能、風能等可再生能源發電日益增多。它們大多是不確定的間歇性分布式發電(distributed generation,DG),而且直接接入配電系統。此時電網自上而下都成了支路上潮流可能雙向流動的電力交換系統,從而提出了,如何處理數以萬計的分布式電源和應對其發電的間歇性,以確保電網的可靠性和人身與設備安全的問題。

生態文明和環保意識的提升,使電力公司積極尋求不同於傳統的方式來滿足供需平衡。除了分布式的發電外,鼓勵用戶進行需求側響應(demand response,DR)和節能也被認為是有效的方法[4-7]。現實電網的利用係數很低(據美國統計,約為 55%),一年內只有少數時間資產是被完全使用的,浪費了大量的固定資產投入。解決辦法是縮小負荷曲線峰谷差,而現實系統中存在著大量能與電網友好合作的可平移負荷(電暖氣、空調、熱水器、電冰箱等),其比重超過運行儲備。因此,需要開發高級的配電市場,通過電力公司與終端用戶的互動,實現更具彈性的負荷需求特性,優化資產管理和利用,同時為用戶提供多種選擇性。「我們所從事的工作是否適用於市場?是否激勵用戶?是否實現了資產優化?是否高效運行?」應該成為智能電網的核心原則[8]。

近20年,通信和信息技術得到了長足的發展,數位化技術及應用在各行各業日益普及。它對電網的供電可靠性和電能質量提出了很高的要求。然而,目前的電網不僅滿足不了數位化社會的這些需要;同時,它在數位化技術的自身應用方面也相對落後,特別是在配電網方面,儘管技術的進步已經使得對電力系統的實時監控和資產管理進一步擴展到配電網絡日益經濟可行。

各種設備或裝置的智能水平基準智能電網的一些裝置可能比其他某些裝置更智能,美國電氣製造商協會,將智能裝置的智能水平分為6類:無智能的裝置為O級.如導線或電纜.最高智能裝置為5級,它具有區域相互協調控制能力{3}。這個劃分為監管者測試智能電網技術應用程度提供了依據,它在智能電網控制區內,提供了一個工.業上廣泛應用的標準,作為測量智能電網性能的基準。

輸電能力HVDC輸電可用於系統異步互聯、電力長距離傳輸或有功功率的控制,。FACTS是電力電子技術(固態開關)和計算機自動化技術相結合,實現定製的近瞬時的潮流控制,控制速度遠比傳統的機電開關快得多。   HVDC和FACTS的應用有可能促進輸電系統和其他一些技術潛在優勢的發展,尤其是需要動態電床支持的時候。在電力批發市場和輸電價格框架下,周密的成本經濟評價和FACTS應用所建議的系統性能方案比較是必須的。其中電能、容量的價格,配套服務以及對環流的潛在影響是重要的考慮事項。FACTS、HVDC和其他一些相關技術已經集成於輸電系統,以提供網絡控制、電壓支持、遠距離電力傳輸;更多的FACTS和HVDC的應用應整合遠離負荷中心的可再生資源。還應密切關注和跟蹤HTS輸電技術的發展和應用,它才真正是輸電系統的重大技術革命。

雖然當前智能電網的概念尚未統一,各國發展智能電網的驅動力和側重點各不相同,但是對於採用先進的通信、信息和控制技術來提高電網的智能化程度已達成共識。基於 Agent 技術的分布式協調、控制、仿真與決策,分布式能源的系統集成以及基於知識的綜合決策知識技術是未來智能電網技術發展的重要趨勢。 智能電網的研究和建設是一項高度複雜的系統工程,我國智能電網的研究和建設應在博採眾家之長的基礎上,充分發揮一體化管理優勢和自主創新精神,因地制宜,建設具有中國特色的智能電網。

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