电气工程学科概论(二)论文
题目:论智能电网
论智能电网
智能电网是近几年才发展起来的,而且它的发展速度非常迅速,美国2001年EPRI最早提出“Intelligrid”(智能电网),并开始研究,欧洲2005年成
立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”,也将“SmartGrids”上升到战略地位展开研究。目前,“智能电网”被大家普遍接受的术语和称谓为:“The Smart Grid”那么究竟什么才是智能电网呢?
智能电网指的是以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。 目前有许多国家耗费了大量的人力物力,均在研究智能电网,难道他们是闲着没事干吗?当然不是,主要是如下原因:1.基于环境保护、节能减排和可持续发展的要求,越来越多的分布式电源渗透在电系统基础设施中。传统的智适合于单向潮流的配电系统由于需要集成数以万计的分布式电源的并网运行而面临双向潮流等问题。2.现时电网的利用系数很低,浪费了大量的固定资产投入。因此,需要开发高级的配电市场,通过电力公司与终端客户的互动,实现更具有弹性负荷需求特性,优化资产管理和利用。3.近20年,通讯和信息技术得到了长足的发展,数字化技术及其应用在各行各业日益普及。它对配电网的供电可靠性和电能提出了很高的要求。然而,目前的电网是按照模拟技术设计的,适合不了数字化社会的需要;同时,它在数字化技术的应用方面相对落后,特别是配电方面,尽管技术的进步已经使得对电力系统的实时监控和资产管理进一步扩展到配电网络日益经济可行。这些原因都使得对智能电网的发展要求越来越迫切,发展智能电网成为现时欧美各国及中国的重要目标。
的确。智能电网具备了许多与众不同的几大优良特征。1.坚强:在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积的停电事故;在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。2.自愈:具有实时、在线连续的安全评估和分析能力,强大的预警控制系统和预防控制能力,自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。3.兼容:能支持可再生能源的正确、合理地接入,适应分布式发电和微电网的接入,能使需求侧管理的功能更加完善和提高,实现与用户的交互和高效互动。4.经济:支持电力市场和电力交易的有效开展,实现资源的合理配置,降低电网损耗,提高能源利用效率。5.集成:实现电
网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化的管理。6.优化:通过优化提高资产的利用,降低投资成本和运行维护成本。就我国来说,以上这些优点均是目前电网所不具有的。智能电网的主要目的是尽可能的满足用户的用电需求,而且廉价可靠,质量高。我国现在输送的电,先不说电能的质量,就连可靠性就得不到保障。国家法律规定,每年停电的总时间不能超过3分钟,而在农村,有时甚至连续停电几天,而且电费非常高,估计是国外的2——3倍,我是深有感触呀!因此,我国更有必要去研究智能电网,一旦智能电网研制成功,这些问题不就都可以得到解决吗?
智能电网的研制也不是那么容易的事,即使有堆积成山的钱,有成千上万的人,没有先进的科学技术,也是竹篮打水一场空。世界先进国家一致赞同,智能电网的研制必须具备如下技术:1.先进的相量测量(PMU)和广域测量技术(WAMS);
2.先进的三维、动态、可视化调度技术;3.可再生能源发电、电源接入和并网技术 4.高级计量- 无线、自动计量读数,需求响应 ;5.先进的配电自动化 –高级配电运行(ADO)功能使“自愈” 成为可能;6 分布式发电技术7.电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车)等。可见,智能电网的研制需要无数的尖端人才,尤其是创新人才,这一点我觉得我们国家做得不够,就我们国家现在的大学生来说,大多缺乏创新思维,只会死读书,动手实践能力差,做实验的时候,老师叫我们怎么做,我们就怎么做,从来不问为什么,更不会想想是否有另外的做法,要是全世界的国家共同来研制智能电网,估计智能电网会发展的更快。
智能电网的发展到目前为止,已经取得了很大的进步,自从智能电网的概念被提出以来,其发展就受到了高度重视。目前在智能电网概念的发展上已有三个里程碑:第一个就是2006年,美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性,从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理-中国电力发展的新思路》白皮书可以看出,解决方案主要包括以下几个方面:一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度;二是数据的整合体系和数据的收集体系;三是进行分析的能力,即依据已经掌握的数据进行相关分析,以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架,通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理,为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划,除了以公布的计划,美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的
电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代,建立美国横跨四个时区的统一电网;发展智能电网产业,最大限度发挥美国国家电网的价值和效率,将逐步实现 美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理;全面推进分布式能源管理,创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的,一个是由于美国电网设备比较落后,急需进行更新改造,提高电网运营的可靠性;二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭;三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网,它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为:在开放和互联的信息模式基础上,通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统,实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理,是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路,构建用户新型的反馈方式,推动电网整体转型为节能基础设施,提高能源效率,降低客户成本,减少温室气体排放,创造电网价值的最大化。 互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接,实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果,实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发,实现用户富裕电能的回售;可以整合系统中的数据,完善中央电力体系的集成作用,实现有效的临界负荷保护,实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连,由此可以优化电网的管理,将电网提升为互动运转的全新模式,形成电网全新的服务功能,提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。 据说,智能电网还存在一些新的发展趋势:1.智能电网的概念大大扩展:过去1-2年内,智能的核心定义已从“智能表计”到“智能电网”,即原先关心的主要是AMI,现在还要包括HANs,网络侧的应用, 电力公司的未来功能(分布式发电如太阳能发电-PV,电动汽车EV);将需求响应与 AMI结合起来,也是一种趋势; 2.HANs成为创新和投资的新热门: 需求响应会大大地改变用户的行为,智能温度调节器、智能开关、智能用电器等的采用将吸引各种产品制造商参与进来;客户有各种要求,可以通过需求响应得到满足,要求电力公司具有各种增值服务;3.电网侧的应用技术,如自动化技术、电压/无功控制技术、设备监视技术在智能电网的业务领域内变得越来越重要4.有些注意力已转向系统集成:由于大量表计数据的接入和通过更为广泛和智能化的传感器网络来显示运行
数据,系统集成势在必行;5.不久将来注意力会转向一些特殊功能,智能电网将使其成为可能,如风电的接入、分布式太阳能发电、热电联产、电动汽车、分布式储能技术;6.家庭里用的表计可能要被“数据服务器”代替以形成所谓的“虚拟表计”,并与家庭中的计算机相连,可实施HANs功能,还可传回用电度数给供电公司;可见,在将来智能电网会发展的更加成熟,完美,更加智能,更加神奇,出乎人的想像。从另一方面来说,智能电网前景一片光明,将来会更好的为人类服务,我也希望这样的一天早日到来。
我国正处于经济建设高速发展时期,电力系统基础设施建设面临巨大压力;同时,地区能源分布和经济发展情况极不平衡:负荷中心在中东部地区,而能源中心则在西部和北部地区,其中蕴藏量极大的风能主要分布于东北、西北、华北以及沿海地区,太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部地区。我国的智能电网必须以特高压骨干输电网为基础,建立坚强的输电系统,以便于实现能源的大范围合理配置,为电力系统更高层次的智能化提供坚实的基础。
国家电网公司提出的坚强智能电网概念:坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。建设智能电网在我国更是当务之急,也是迫切需要,而且难度更大,尤其是坚强智能电网的建设更是我国的最终目标,这是为什么呢?
1.电力是我国能源发展战略布局的重要组成部分。电网是能源产业链和国家综合运输体系的重要环节。电网发展方向已不仅仅是本行业、本领域的需求反映,更是各行各业共同作用的结果。
2.建设可靠高效的电网是保障国家能源安全、经济社会全面、协调、可持续发展的必然要求。构建国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网,是适应中国国情,满足未来各方面发展需求的战略性选择。
3.国内外经济社会发展对我国未来电网建设提出了“量”与“质”两方面的高标准要求。一方面,需要电网加快外延式发展,强化输配电能力,为满足持续大幅度增长的电力需求提供坚强的输配平台;另一方面,要求电网运行要具有更高的综合能源效率、环境效益和经济效益,能够进一步提升供电的安全可靠性、
经济性,促进节能减排、实现清洁环保,且具有灵活互动、友好开放等特性,具备更强的服务经济社会发展的能力。
因此,我国未来的电网发展,必须以科学发展观为指导,借鉴国外发展经验,结合我国的现实情况,走一条适合中国国情的发展道路,以适应现实国情和未来各方面的综合发展需求。在我国大力提倡新能源的发展之下,电网企业也即将形成一个新兴产业,前景诱人。然而,就我国目前的情况来看,电网企业还未发展到一个成熟阶段。那么,对于那些电力设备商而言,倘若能在电网智能化具体建设规划和标准体系出台之后取得自主知识产权和领先地位,未来将必定是胜利者。