智能電網聽說過嗎？這些關于智能電網的知識你都了解嗎？

智能電網聽說過嗎？這些關于智能電網的知識你都了解嗎？

早在本世紀初，智能電網的概念就提出來了，并且經過不斷發展，在中國，智能電網已經逐步進行建設，但是智能電網到底是什么？這些關于智能電網的知識你都了解嗎？

Part.1什么是智能電網？




智能電網是指一個完全自動化的供電網絡 ，其中的每一個用戶和節點都得到實時監控，并保證從發電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。智能電網通過廣泛的應用分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統的集成，保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動。

Part.2智能電網有什么特點？



盡管各國根據自身的國情對智能電網建設有著不同的重點和目標，但是智能電網建設的驅動都是基于市場、安全、電能質量和環境因素，其特征可歸結為：自愈、兼容、交互、協調、高效、優質、集成。
Part.3智能電網能帶來什么效益？

1. 在電力系統方面：可以節約系統有效裝機容量；降低系統總發電燃料費用；提高電網設備利用效率，減少建設投資；提升電網輸送效率，降低線損。

2. 在用電客戶方面：可以實現雙向互動，提供便捷服務；提高終端能源利用效率，節約電量消費；提高供電可靠性，改善電能質量。

3. 在節能與環境方面：可以提高能源利用效率，帶來節能減排效益；促進清潔能源開發，實現替代減排效益；提升土地資源整體利用率，節約土地占用。

4.其他方面：可以帶動經濟發展，拉動就業；保障能源供應安全；變輸煤為輸電，提高能源轉換效率，減少交通運輸壓力。

Part.4智能電網發展中有那些關鍵技術？

1、建立堅強、靈活的網絡拓撲

堅強、靈活的電網結構是未來智能電網的基礎。我國能源分布與生產力布局很不平衡，為了緩解此現狀所帶來的不利影響，我國開展了特高壓聯網工程、直流聯網工程、點對點或點對網送電等工程的實施建設。隨著電網規模的擴大、互聯電網的形成，電網的安全穩定性與脆弱性問題越來越嚴重，對主網架結構的規劃設計要求也相應地提高。

2、實現開放、標準、集成的通信系統

智能電網的發展對網絡安全提出了更高的要求，智能電網需要具有實時監視和分析系統目前狀態的能力:既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對已經發生的擾動做出響應的能力。

3、配備高級的電力電子設備

現代電力系統應用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓撲和DSP全數字控制技術，包括可控硅并聯電抗器、多功能固態開關、智能電子裝置、靜止同步補償器、有源濾波器、動態電壓恢復器、故障電流限制器以及高壓直流輸電所用裝置和配網用的柔性輸電系統裝置等。


4、智能調度技術和廣域防護系統

調度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術，協調電力系統元件保護和控制、區域穩定控制系統、緊急控制系統、解列控制系統和恢復控制系統等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調度的核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現大面積連鎖故障的預防。


5、高級讀表體系和需求的側管理

智能電網的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一。電網的智能化首先需要電力供應機構精確得知用戶的用電規律 ，從而對需求和供應有一個更好的平衡。因此目前國外推動智能電網建設，一般以構建高級量測體系為切入點。同時，高級讀表體系為電力系統提供了系統范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實時電力市場，而且能夠實現對諸如遠程監測、分時電價和用戶側管理等更快和更準確的系統響應，構建智能化的用戶管理與服務體系，實現電力企業與用戶之間基本的雙向互動管理與服務功能以及營銷管理的現代化運行。

6、高級配電自動化

高級的配電自動化將包含系統的監視與控制、配電系統管理功能和與用戶的交互。為此，高級的配電自動化需要更復雜的控制系統：①系統全部元件必須在一個開放式的通信體系結構內并具有協同工作能力；②將使用經由分布式計算的局部分布式控制；③使用傳感器、通信系統和分布式的計算主體，對電力交換系統的擾動快速做出反應，以使其影響最小化。


7、可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包括分布式發電和分布式儲能，其中分布式發電技術包括:微型燃氣輪機技術、燃料電池技術、太陽能光伏發電技術、風力發電技術、生物質能發電技術、海洋能發電技術、地熱發電技術等；分布式儲能裝置包括蓄電池儲能、超導儲能和飛輪儲能等。

智能電網的關鍵技術
通信技術
建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有這樣的通信系統，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網的第一步。同時通信系統要和電網一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯系的網絡—電網和通信網絡，只有這樣才能實現智能電網的目標和主要特征。下圖顯示了電網和通信網絡的關系。高速、雙向、實時、集成的通信系統使智能電網成為一個動態的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。當這樣的通信系統建成后，它可以提高電網的供電可靠性和資產的利用率，繁榮電力市場，抵御電網受到的攻擊，從而提高電網價值。
高速雙向通信系統的建成，智能電網通過連續不斷地自我監測和校正，應用先進的信息技術，實現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，提高對電網的駕馭能力和優質服務的水平。傳感器  在這一技術領域主要有兩個方面的技術需要重點關注，其一就是開放的通信架構，它形成一個“即插即用”的環境，使電網元件之間能夠進行網絡化的通信；其二是統一的技術標準，它能使所有的傳感器、智能電子設備（IEDs）以及應用系統之間實現無縫的通信，也就是信息在所有這些設備和系統之間能夠得到完全的理解，實現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。這就需要電力公司、設備制造企業以及標準制定機構進行通力的合作，才能實現通信系統的互聯互通。
量測技術
參數量測技術是智能電網基本的組成部件，先進的參數量測技術獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網的各個方面使用。它們評估電網設備的健康狀況和電網的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網阻塞以及與用戶的溝通。
未來的智能電網將取消所有的電磁表計及其讀取系統，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態表計。基于微處理器的智能表計將有更多的功能，除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據費率政策，編制時間表，自動控制用戶內部電力使用的策略。
對于電力公司來說，參數量測技術給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質量、相位關系（WAMS）、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業務所用。
未來的數字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監測系統、保護和控制方案將集成數字保護、先進的通信技術以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統出現了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統。
設備技術
智能電網要廣泛應用先進的設備技術，極大地提高輸配電系統的性能。未來的智能電網中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質量以及電力生產的效率。
未來智能電網將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備，來提高電網輸送容量和可靠性。配電系統中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網絡結構，如微電網。
經濟的FACTS裝置將利用比現有半導體器件更能控制的低成本的電力半導體器件，使得這些先進的設備可以廣泛的推廣應用。分布式發電將被廣泛地應用，多臺機組間通過通信系統連接起來形成一個可調度的虛擬電廠。超導技術將用于短路電流限制器、儲能、低損耗的旋轉設備以及低損耗電纜中。先進的計量和通信技術將使得需求響應的應用成為可能。
新型的儲能技術將被應用為分布式能源或大型的集中式電廠。大型發電廠和分布式電源都有其不同的特性，它們必須協調有機地結合，以優化成本，提高效率和可靠性，減少環境影響。
控制技術
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先進的控制技術是指智能電網中分析、診斷和預測狀態并確定和采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算法。這些技術將提供對輸電、配電和用戶側的控制方法并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并服務于其他四個關鍵技術領域，如先進控制技術監測基本的元件（參數量測技術），提供及時和適當的響應（集成通信技術；先進設備技術）并且對任何事件進行快速的診斷（先進決策技術）。另外，先進控制技術支持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，在專家系統允許的范圍內，采取自動的控制行動。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集成的高速通信系統以及對應的通信標準，以處理大量的數據。先進控制技術將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應用軟件。
（1）收集數據和監測電網元件
先進控制技術將使用智能傳感器、智能電子設備以及其他分析工具測量的系統和用戶參數以及電網元件的狀態情況，對整個系統的狀態進行評估，這些數據都是準實時數據，對掌握電網整體的運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信號，來實現電網早期的預警。
（2）分析數據
準實時數據以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進步的能力。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運行人員足夠的時間來響應緊急問題；專家系統將數據轉化成信息用于快速決策；負荷預測將應用這些準實時數據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，確定電網在設備檢修期間、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；電網建模和仿真使運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數據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，并提交給系統運行人員進行判斷。
（4）執行自動控制的行動
智能電網通過實時通信系統和高級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展，防止緊急問題的發生，修改系統設置、狀態和潮流以防止預測問題的發生。
（5）為運行人員提供信息和選擇
先進控制技術不僅給控制裝置提供動作信號，而且也為運行人員提供信息。控制系統收集的大量數據不僅對自身有用，而且對系統運行人員也有很大的應用價值，而且這些數據輔助運行人員進行決策。
支持技術
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百萬伏級特高壓交流工程黃河大跨越工程開始緊張布線。
決策支持技術將復雜的電力系統數據轉化為系統運行人員一目了然的可理解的信息，因此動畫技術、動態著色技術、虛擬現實技術以及其他數據展示技術用來幫助系統運行人員認識、分析和處理緊急問題。
在許多情況下，系統運行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統、工具和培訓，以使電網運行人員和管理者能夠快速的做出決策。
（1）可視化—決策支持技術利用大量的數據并將其裁剪成格式化的、時間段和按技術分類的最關鍵的數據給電網運行人員，可視化技術將這些數據展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。
（2）決策支持—決策支持技術確定了現有的、正在發展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示系統運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）調度員培訓—利用決策支持技術工具以及行業內認證的軟件的動態仿真器將顯著的提高系統調度員的技能和水平。
（4）用戶決策—需求響應（DR）系統以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產電力。
（5）提高運行效率—當決策支持技術與現有的資產管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網運行、維修和規劃的效率和有效性。

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