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中圖分類號:F426 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)17-0004-01
電網是關系到國民經濟命脈的基礎產業(yè)和公用事業(yè)。隨著市場化改革推進,現(xiàn)代電網的發(fā)展已經迎來機遇與挑戰(zhàn)并存的關鍵期。人們開始提出一種新的現(xiàn)代化電網,這種電網需要更加適應多種能源類型的發(fā)電方式以及高度市場化的電力交易。這就是現(xiàn)在研究很熱的“智能電網”,智能電網將成為我國電力行業(yè)發(fā)展的必經之路。
本文通過描述智能電網在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀,對其概念及特征進行了具體說明,同時研究分析了智能電網的關鍵技術,并對我國智能電網未來的發(fā)展前景做出了展望。
1 智能電網的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 國外發(fā)展情況
美國的電力科學研究院于2001年開始研究智能電網;2003年美國能源部“電網2030計劃”,致力于電網現(xiàn)代化建設;2007年頒布《新能源法案》,美國電力企業(yè)積極展開試點研究。2009年奧巴馬提出了智能電網計劃重點,通過對現(xiàn)行電網系統(tǒng)進行升級換代,以提高能源的利用效率。
歐洲在2005年成立了“智能電網歐洲技術論壇”,并《歐洲未來電網的遠景和策略》等報告,對智能電網建設和發(fā)展引起重視。歐洲的智能電網建設更加關注電網運行、可再生能源的接入,以及對需求側的影響等研究。
日本高度重視電網的通信功能,東京電力公司的電網則被認為是世界上唯一接近智能電網的系統(tǒng)。日本主要傾向于微型電網研究與智能電網的有機結合。
1.2 國內發(fā)展情況
我國的堅強智能電網是以特高壓建設為基礎的。2000年,我國開始進行變電站綜合自動化方面的改造,2008年,國家電網公司在特高壓國際大會上,公布了分三個階段推動堅強智能電網的建設:第一階段規(guī)劃試點(2009年-2010年),重點開展智能電網的發(fā)展規(guī)劃工作,進行設備研制關鍵技術研發(fā),以及各環(huán)節(jié)試點工作;第二階段全面建設(2011年-2015年),加快建設特高壓電網和城鄉(xiāng)配電網,裝備和關鍵技術實現(xiàn)重大突破和廣泛應用;第三階段引領提升(2016年-2020年),全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網,裝備和技術達到國際領先水平。
2 智能電網的概念及特征
2.1 智能電網的概念
國家電網公司提出的智能電網概念最具代表性:堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強網架為基礎,以通信信息平臺為支撐,具有信息化、自動化、互動化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級,實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網。
2.2 智能電網的基本特征
1)安全可靠。在電網自身發(fā)生故障或人為破壞時、在非正常自然氣候條件下電網仍能安全運行;具有抵御計算機病毒入侵、保障信息安全的能力。
2)自治自愈。具有在線實時的安全分析和評估能力,強大的預警控制能力,系統(tǒng)自動故障診斷和自我恢復的能力。
3)優(yōu)化管理。采用高科技手段實現(xiàn)設備優(yōu)化管理,延長設備運行壽命,提高資源的利用效率;降低投資成本和運行維護成本。
4)經濟高效。實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置,降低電網損耗,提高電力設備利用效率,使電網運行更加經濟和高效。
5)友好互動。鼓勵用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理,實現(xiàn)與用戶的高效互動,滿足用戶多樣化的電力需求并提供增值服務,實現(xiàn)需求側響應功能。
3 智能電網的關鍵技術
3.1 堅強靈活的網絡拓撲
隨著電網規(guī)模的擴大、互聯(lián)大電網的形成,對主網架結構的規(guī)劃設計要求也相應地提高了。系統(tǒng)在經歷故障時,需把故障影響局限在最小范圍內,并迅速恢復供電。只有靈活的電網結構才能應對突發(fā)災害性事件對電網安全的影響。
3.2 標準集成的通信系統(tǒng)
智能電網的通信系統(tǒng)將集成各種通信技術,采用開放式的通信網架,具有高速、集成、兼容、雙向的特質,可以動態(tài)響應實時信息與功率交互,使智能電網具有實時監(jiān)視和分析系統(tǒng)當前狀態(tài)的能力。
3.3 先進的電網設備技術
電網一次設備主要包括電源和儲能技術、輸配電技術、電力電子技術、高效能源材料技術4大類。具體包括高壓、特高壓直流輸電和靈活交流輸電技術等,是智能電網實現(xiàn)的物理
基礎。
3.4 先進的控制技術
先進的控制方法用于智能電網中分析、診斷和預測系統(tǒng)狀態(tài),并確定和采取適當?shù)拇胧┮韵?、減輕和防止供電中斷和電能質量擾動。包括集中控制系統(tǒng)的協(xié)調、分布控制系統(tǒng)的自適應、事件啟動的快速仿真、故障隔離的網絡重構等。
3.5 先進的決策輔助系統(tǒng)
決策支持系統(tǒng)可識別和確定電網中的實時問題及發(fā)展趨勢,然后運用知識庫和科學推理方法進行分析,以提出解決問題和決策支持的方案??捎糜谛枨髠裙芾硐到y(tǒng)和用戶的需求響應。
4 未來智能電網的發(fā)展前景
未來堅強智能電網的建設有以下幾個重點發(fā)展方向。
1)提高電網輸送效率,保障供電安全可靠性,打造堅強可靠電網。
2)提高資源利用效率,提高電網運行輸送能力,打造經濟高效電網。
3)合理配置我國能源結構,促進可再生能源的發(fā)展與利用,打造綠色環(huán)保電網。
4)促進電網與用戶交互運行,打造靈活互動電網。
5)實現(xiàn)信息透明同享,打造開放友好電網。
5 結束語
智能電網是經濟和技術在電力能源上發(fā)展的必然趨勢,也是現(xiàn)在世界能源領域研究的熱點。中國特色的智能電網建設是一項高度復雜的系統(tǒng)工程,開展智能電網的研究和應用對我國社會經濟發(fā)展具有重大意義。
參考文獻
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作者簡介
近日,受國家建設智能電網消息的影響,相關概念個股成為市場關注的熱點。一些個股漲幅遠遠超過大盤,成為市場的“新寵”。然而在經歷一輪上漲后,一些個股開始出現(xiàn)了回調。在冷靜之余,市場開始關注這次智能電網的投資規(guī)模會有多大,哪些公司會從中受益最多,智能電網相關概念股后期走勢又將如何?
表現(xiàn)搶眼
5月21日,國家電網公司總經理劉振亞在“2009年特高壓輸電技術國際會議”上表示,國家電網公司將建設堅強智能電網。
受此消息影響,5月22日,在大盤拉出陰線的情況下,智能電網概念股卻逆市翻紅,如思源電氣(002028.Sz)當天收盤21.45元,漲幅達4.89%,長城開發(fā)(000021.SZ)漲幅為4.08%,其他相關股票的漲幅也都居當日股票漲幅榜前列,成為當天A股市場一個新的興奮點。
隨后的一個交易日里,智能電網相關概念股繼續(xù)受到市場資金的追捧。5月25日,盡管大盤震蕩,但榮信股份(002123.SZ)、泰豪科技(600590.SH)和東源電器(002074.SZ)等相關個股都以漲停價報收。
5月26日,智能電網概念依然強勢不減,受益于智能電網建設的電力設備板塊繼續(xù)逞強,板塊指數(shù)漲幅一度超過6%,創(chuàng)出反彈新高。相關個股一度全部飄紅,東方電子(000682.SZ)、思達高科(000676.sZ)、三變科技(002112.SZ)、許繼電器(000400.SZ)、科陸電子(002121.SZ)等個股攜手漲停,繼續(xù)其耀眼的表現(xiàn)。
經過幾天的大幅上漲,一些股票的價格開始回調。6月1日至3日,前期連拉5根太陽線的國電南瑞(600406,SH),連續(xù)拉出了3根小陰線;思源電器在經過前期的漲幅后,股價也出現(xiàn)了小幅回調。
蛋糕有多大?
在經過市場的一輪炒作后,投資者開始追尋什么是智能電網,我國智能電網的投資究竟會有多大。
所謂智能電網,即在發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)應用大量的新技術,最終實現(xiàn)電用的優(yōu)化配置以及節(jié)能減排。目前,美國、日本等國家都推出了類似的計劃。
智能電網與新能源汽車一樣,已被賦予國家競爭級的戰(zhàn)略地位。我國也注意到智能電網的重要性,并把其提到戰(zhàn)略的高度上來。
2009年5月18日,在中國智能互動電網發(fā)展戰(zhàn)略研討會上,中國科學院首席能源問題專家武建東的《中國智能互動電網發(fā)展戰(zhàn)略報告》中初步估算,從今年起,我國需要更新百萬個以上變電站,需要將3000萬塊5000萬塊電表更改為智能電表。根據(jù)政策開放程度,電網還可以開放電視盒通訊等業(yè)務,這將是一個比3c業(yè)務更宏大的產業(yè)空間,更能拉動內需。他還表示,如果今年就啟動國家互動電網改造,每年有可能拉動GDP--個百分店左右。
5月21日,中國國家電網公司在北京首次向社會公布了“智能電網”的發(fā)展計劃,并初步披露了建設時間表。
按照規(guī)劃,國家電網公司的智能電網建設將分3階段:在2010年之前完成規(guī)劃與試點工作;在2010年到2015年大面積推開;計劃到2020年,全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網。
規(guī)劃的出臺,挑動了市場的神經,專家紛紛猜測智能電網的投入規(guī)模有多大,而市場各方人士給的答案也各不相同。
申銀萬國認為,中國智能電網將在部分地區(qū)試點,然后在全國范圍內逐步推廣,最終到2020年建設完成,預計2020年智能電網總投資將不低于2000億元。
而有專家估計到2020年,國家需要在特高壓電網建設投入超過6000億元。
財富證券分析師王璇表示,預計到2020年,智能電網投資總額將達1萬億元。
安信證券電力設備行業(yè)分析師黃守宏的預計更為大膽,他認為在這3個階段總投資將超過4萬億元,其中第一階段5500億元,第二階段27i億元,第三階段1.7萬億元。
對于這個數(shù)字,國家電網公司及相關專家都表示無法得到確切的證實。不過,相關人士都表示,智能電網的啟動,對相關的行業(yè)制造商而言,無疑是一個巨大的機遇,可以大幅提高相關公司的業(yè)績。
此外,有關部門已經將智能電網納入新能源板塊。這意味著與智能電網相關的上市公司將分享新能源行業(yè)的優(yōu)惠政策,提高其投資價值。后市有爭議
由于前期漲幅過大,智能電網概念股今后一段時間內的走勢已經成為廣議的話題,爭論的焦點是關于智能電網的發(fā)展細則會在什么時候出臺。
財富證券分析師王璇在接受記者采訪時表示,由于前期漲幅很高,在7月前,相關個股將會出現(xiàn)短期的調整,但國電南瑞等公司能夠從智能電網中真正獲得收益,所以跌幅不會很大。他估計相關部門將會在7月份智能電網建設的具體細則,在此背景下,相關股票將還會有一輪上漲行情。
相對于王璇的樂觀態(tài)度,中投證券電氣設備行業(yè)分析師熊琳則顯得謹慎很多。她表示,說7月份會出臺智能電網建設具體細則的消息,都是一些媒體從相關人士或機構那里得到的,權威部門并沒有這種說法,所以還存在很大的不確定性。如果7月份這個細則不能出臺,則目前漲幅過高的相關智能電網概念股將面臨著很大的回調壓力。
東莞證券分析師陳鵬在接受記者采訪時也表達了相同的擔心。他認為,雖然前期相關領導表示將會大力發(fā)展智能電網,但近期管理層口風開始轉緊,出現(xiàn)“將擇機出臺規(guī)則”的提法,所以7月份相關細則能不能出臺還不好說,投資者對此應抱有相應的準備。
而相關部門領導向媒體的表述,似乎在印證著陳鵬的擔憂。國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長張國寶日前表示,“能源局正在對智能電網的問題進行研究,我們認為,智能電網應該是清潔、高效、分布式的電網,但也有不同的意見。對于智能電網的規(guī)劃,應該說還在研究中,尚無統(tǒng)一規(guī)劃?!?/p>
本刊特約分析師表示,從上述領導的發(fā)言中可以看出,7月份出臺智能電網規(guī)劃的可能性較小,但也不排除出臺的可能。無論如何,從目前的情況來看,智能電網已經成為中國電網的發(fā)展方向是不會改變的。
關注兩公司
在智能電網的建設中,哪些行業(yè)會從中受益,哪些上市公司從中分到的蛋糕最大?
東莞證券行業(yè)分析師俞春燕表示,智能電網范疇包括可再生能源發(fā)電、特高壓、超導、智能電表、電網調度等。我國的智能電網將主要以特高壓電網為主干電網,國家電網公司計劃在今明兩年投資830億元建設特高壓。
智能電網的建設也將拉動二次設備需求。申銀萬國研究報告認為,二次設備主要包括電站自動化、變電站自動化、電網調度自動化和配電自動化等4類產品。
安信證券分析師黃守宏指出,在我國智能電網建設過程中,高級調度自動化系統(tǒng)、柔性輸電。數(shù)字化開關、數(shù)字化互感器、配網自動化、用電管理采集系統(tǒng)市場將會有巨大的增長空間。
而在上市公司中,真正能夠從智能電網建設中受益的有幾家?本刊綜合各券商的研究報告,發(fā)現(xiàn)券商重點關注表中出現(xiàn)頻率最多的是兩家公司。
智能電網建設是電網未來發(fā)展的主要方向,能夠確保人們日常生活中用所需的電能質量,電力工程技術在智能電網中的應用,更是提高了電網運行的安全和可靠性。智能電網應用電力工程技術的形式具有多種,例如:在電力能源轉換、電源、輸電、發(fā)電過程中的有效應用。因此,為有效提高智能電網運行的穩(wěn)定性,確保人們能夠獲得高質量電能,本文針對智能電網特點進行評價,并對智能電網中電力工程技術進行研究,試圖為之提供行之有效的可行性建議。
關鍵詞:
智能電網;特點;電力技術;運用
引言
當前全球一體化進程不斷加快,隨之而來的能源問題層出不窮,全球人口的急劇增長更是加重了能源問題。研究得知,我國地域遼闊,能源豐富,但是人均資源占有量卻比較低,電能作為人們生活中必不可少的能源,在人們生活中發(fā)揮著重要作用,因此,需要供應足夠的電能,智能電網建設就實現(xiàn)了這一要求,尤其是電力工程技術的使用更是加快了智能電網的建設速度,提高了智能電網運行的可靠性,保證了高質量電能的供應。
1.智能電網概念及特點的評價分析
1.1概念
智能電網概念是2006年始于美國IBM公司提出的“智能電網”解決方案。目前,已經得到了廣泛應用。智能電網本質是一種電力體系,特別之處是該體系的組成是多個配電和輸電系統(tǒng),智能電網架構示意圖,如圖-1所示。隨著科學技術的發(fā)展,智能電網的建設能夠很好地適應電力市場的發(fā)展需求,不僅提高了電力工程的建設質量,還實現(xiàn)了在節(jié)能環(huán)保的同時提供可靠的電能,智能電網建設是電網建設未來的主要方向。智能電網的快速發(fā)展,還得益于電力工程技術在智能電網中的應用,例如:電力能源轉換方面的應用、電源部分的應用、輸電過程中的應用、發(fā)電過程中的應用等。
1.2特點
智能電網的特點是節(jié)約、智能和耐久性。節(jié)約可以有效解決我國能源緊張問題;智能特點可以提高電網運行的安全穩(wěn)定性;耐久性則可以使得電網能夠有效應對各種氣候環(huán)境。
2.電力工程技術在智能電網的應用研究
2.1在電力能源轉換的應用形式
調查得知,我國電力能源緊缺,隨著科學技術的發(fā)展,我國電力行業(yè)開始嘗試使用低碳新能源,在智能電網建設過程中,電力企業(yè)擔負著全面轉換能源的重任,只有確保智能電網安全穩(wěn)定運行,才能夠有效實現(xiàn)電能的遠距離傳輸。從能源角度來講,電力企業(yè)在智能電網建設過程中要有效利用新能源,踐行低碳、環(huán)保理念,目前,智能電網建設主要使用兩種能源:分布式能源和可再生能源??稍偕茉词鞘走x能源,智能電網建設過程中要有效利用電力工程技術,將可再生能源作為核心能源使用,比如:對太陽能、風能等可再生能源,促使電力工程技術在智能電網建設電力能源轉換方面發(fā)揮重要作用。
2.2在電源部分的應用形式
從電源角度來講,電力工程技術在智能電網建設方面發(fā)揮著重要作用。電力企業(yè)輸電形式有交流和直流兩種,交流電源又可分為變頻和恒頻兩種形式。智能電網建設過程中變頻和恒頻電流都可使用,這可以大大提高智能電網運行的安全可靠性,也能夠為智能電網下一環(huán)節(jié)的安全運行墊定基礎。
2.3在輸電過程中的應用形式
智能電網建設應用電力工程技術,必須要保持良好的運行狀態(tài)和運行環(huán)境,才能夠確保電力工程技術發(fā)揮應有的作用,有效發(fā)揮電力工程技術的功能和作用。在輸電過程中應用電力工程技術,主要有兩種形式:無功補償技術和諧波抑制技術,這兩項技術應用較為廣泛。電力企業(yè)智能電網建設輸電過程中應用這兩種技術,可以有效減少了輸電過程中的電能損耗,提高了供電質量。其中無功補償技術更是在低壓輸配電線路中廣泛應用,尤其是在農業(yè)領域具有重要影響。
2.4在智能電網發(fā)電過程中的應用形式
電力工程技術應用于智能電網的發(fā)電過程中,主要是借 助于電力電子元器件全面控制電網的運行狀態(tài)。比如:使用節(jié)能裝置降低發(fā)電過程中的能源消耗,,從而有效提高智能電網發(fā)電效率,減少電網運行成本,降低電費,最終提高電力企業(yè)的經濟效益。
3.總結
綜上所述,電力工程技術在智能電網建設方面發(fā)揮著重要作用,不僅能夠提高電網運行的穩(wěn)定性,還能夠為人們提供高質量電能。智能電網中應用的電力工程技術具有多樣性、多元性,目的都是為了確保電網安全穩(wěn)定運行。隨著科學技術的發(fā)展,電力工程技術在智能電網建設方面應用力度會越來越大,智能電網建設會向著更好的方向發(fā)展。
參考文獻
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【關鍵詞】智能配電網;配電自動化;快速仿真與模擬
1、前言
近年來,智能電網已成為電力界的熱門話題,被認為是改變未來電力系統(tǒng)面貌的電網發(fā)展模式。智能電網包括智能輸電網和智能配電網(smartdistribution grid,SDG)2方面的內容,其中,SDG具有新技術內容多、與傳統(tǒng)電網區(qū)別大的特點,對于實現(xiàn)智能電網建設的整體目標有著舉足輕重的作用。國內外已有不少文獻介紹智能電網的基本概念及其技術內容,而專門針對SDG的研究則相對較少。SDG與業(yè)界熟悉的配電自動化(DA)技術有著密切的聯(lián)系,理清SDG與DA的關系對于了解、認識SDG十分有幫助。而按照智能電網的要求,充實提高DA技術,對于推動DA技術的發(fā)展、建設SDG具有十分重要的意義。
2、SDG的基本概念
2.1 SDG的定義。根據(jù)智能電網的含義,可將SDG 定義為:一個集成了傳統(tǒng)和前沿配電工程技術、高級傳感和測控技術、現(xiàn)代計算機與通信技術的配電系統(tǒng),更加安全、可靠、優(yōu)質、高效,支持分布式電源的大量接入,并為用戶提供擇時用電等與配電網互動的服務。
SDG的主要技術內容有如下:(1)配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)技術;(2)變電站自動化(SA);(3)饋線自動化(FA)與自動恢復供電技術。
3、SDG與DA的關系
3.1 DA技術
DA指利用現(xiàn)代計算機、通信與信息技術,將配電網的實時運行、電網結構、設備、用戶以及地理圖形等信息集成,構成完整的自動化系統(tǒng),實現(xiàn)配電網運行監(jiān)控及管理的自動化、信息化。其作用主要是提高供電質量、用戶服務質量和配電網管理效率。
DA的主要技術內容有:
①配電網運行自動化(distribution operationautomation,DOA),包括配電SCADA、SA、FA共3個方面的內容。
②配電管理自動化功能,包括設備管理、檢修管理、停電管理、規(guī)劃設計管理等功能。
③用戶自動化,包括自動抄表與客戶信息管理2部分內容。
在中國,高壓配電網的運行監(jiān)控一般由地區(qū)調度自動化系統(tǒng)完成,中壓配電網的運行監(jiān)控與FA由DOA系統(tǒng)(又稱配電網調度自動化系統(tǒng)或配電網自動化系統(tǒng))完成。SA系統(tǒng)在完成變電站的保護監(jiān)控功能的同時,向地區(qū)調度自動化系統(tǒng)、DOA系統(tǒng)提供變電站實時運行數(shù)據(jù)。配電管理自動化功能由配電地理信息系統(tǒng)(GIS)完成。用戶自動化系統(tǒng)包括AMR系統(tǒng)、CIS、客戶呼叫管理系統(tǒng)。由以上DA系統(tǒng)集成形成的系統(tǒng)稱為配電網綜合自動化系統(tǒng)或配電管理系統(tǒng)(DMS)。
4、高級配電自動化技術
4.1 配電自動化基本概念。智能配電網概念下的DA,稱為高級配電自動化(ADA),是實現(xiàn)接有分布式電源的配電網系統(tǒng)的全面控制與自動化,是傳統(tǒng)DA的繼承和發(fā)展。
4.2 高級配電自動化的主要功能。(1)配電SCADA:在ADA系統(tǒng)中,要求配電SCADA采集的數(shù)據(jù)更為全面、完整。配電SCADA 具備完善的控制策略和有效的控制手段,實現(xiàn)對DER和DFACTS的功率雙向流動和穩(wěn)定運行進行管理;(2)饋線自動化FA:具備完整的自愈控制策略,并在口通信網絡和配電網廣域測控技術的基礎實現(xiàn)其功能;(3)ADA系統(tǒng)能實現(xiàn)電壓無功補償設備的優(yōu)化調節(jié)和控制,實現(xiàn)電能質量的優(yōu)化管理。
5、高級配電自動化支撐技術
5.1 配電網廣域測控技術。配電網廣域測控技術是ADOA子系統(tǒng)功能實現(xiàn)的重要支撐技術之一。配電網廣域測控技術基于光纖IP通信網絡和SCADA系統(tǒng),完成現(xiàn)場終端或DER中的數(shù)據(jù)采集、傳輸及管理。
5.2 配電網體系架構及信息集成總線技術。在ADA中,ADOA 和ADMA 兩個子系統(tǒng)功能集成,具有較強的松耦合性和靈活性。信息集成總線技術,可以實現(xiàn)ADA系統(tǒng)內部及ADA與其它自動化信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與信息交互。而ⅢC61968和IEC61970標準為各種數(shù)據(jù)共享與信息交互提供統(tǒng)一的接口、標準及數(shù)據(jù)模型。構建供電企業(yè)信息集成“軟總線”,解決了“信息化孤島”問題。
5.3 配電網快速仿真與模擬技術。配電網快速仿真與模擬技術提供實時計算工具,分析預測配電網運行狀態(tài)變化趨勢,可對配電網操作進行仿真并進行風險評估,并向運行人員推薦調度決策方案。它是實現(xiàn)ADA的重要支撐技術,是保證ADA安全可靠、高效優(yōu)化運行的重要技術手段。
6、高級配電自動化應用設計
ADA應用體系設計?;谂潆娊K端站點的分布式控制和DER的優(yōu)化調度與控制,融入智能多技術、廣域測控技術、DFSM技術和SOA架構來進行設計分層分布式的ADA應用體系。體系架構劃分為信息集成層、ADA系統(tǒng)高級應用層、數(shù)據(jù)處理層和廣域測控層四層結構。信息集成層主要是采用信息集成總線技術實現(xiàn)ADA系統(tǒng)與其它自動化信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息交互,解決“自動化孤島”。ADA系統(tǒng)高級應用層綜合利用經過處理的廣域測控信息,通過廣域控制、穩(wěn)態(tài)與動態(tài)分析、快速仿真與模擬、故障處理、狀態(tài)估計與控制、停電管理等高級應用智能模塊實現(xiàn)ADA的各項高級應用功能。數(shù)據(jù)處理層主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及應用功能,實現(xiàn)對各種歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)的處理及應用。廣域測控層則通過廣域測控模塊形成廣域測控協(xié)調,實現(xiàn)各種實時數(shù)據(jù)的采集和控制指令的下發(fā)。
基于智能多和廣域測控技術的ADA應用體系能夠解決配電網中各個子系統(tǒng)之間的自治與協(xié)調問題,并且適用于實現(xiàn)網絡復雜配電網的自愈控制。當然,只有在實踐中不斷研究完善高級應用功能的開發(fā)的體系,并且需要基于DF8003D現(xiàn)有系統(tǒng)功能的基礎上進一步進行二次開發(fā),才能滿足實際運行要求。
7、結束語
由于歷史原因,中國配電網投資相對不足,這是目前制約電力系統(tǒng)供電質量與運行效率提高的薄弱環(huán)節(jié),亟待進一步加強、提高。而國家大力推動可再生能源發(fā)電以及電動車發(fā)展的政策更是給配電網提出了新挑戰(zhàn)。智能電網的提出為解決這些問題創(chuàng)造了條件,給配電技術的發(fā)展指明了方向。積極研發(fā)并推廣應用SDG技術,對于建設現(xiàn)代配電網,更好地滿足中國經濟與社會發(fā)展對電力系統(tǒng)的要求,具有十分重要的意義。
參考文獻
[1]余貽鑫.面向21世紀的智能配電網.南方電網技術,2006,2(6):14-16.
【關鍵詞】:智能電網;微電網;多技術;清潔分布式能源;建筑電氣
中圖分類號:V242.3 文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,智能電網(Smart Power Grids)被提上日程,目前已成為世界各國在電力行業(yè)重點研究發(fā)展的方向。智能電網具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優(yōu)化等主要特征。智能電網的目標是實現(xiàn)電網運行的可靠、安全、經濟、高效和環(huán)境友好,電網能夠實現(xiàn)這些目標,就可以稱其為智能電網。智能電網可分為智能輸電網和智能配電網,其中智能配電網的組成包含了智能微電網。微電網是由分布式電源、儲能裝置、負荷與各種監(jiān)控裝置組成的微型電網,可以靈活地實現(xiàn)并網和孤島運行,是智能電網的重要組成部分。1分布式電源的概念及特點
不管是近年來在世界范圍內發(fā)生的幾次大停電事故,還是在我國的冰災和震災期間出現(xiàn)的大面積停電事故,都為目前的電網結構及其發(fā)展敲響了警鐘。這種規(guī)模不斷擴大的大電網使受端電網對外來電網的依賴程度增加,大電網在可靠性和靈活性等方面存在的缺陷也日益顯現(xiàn)。不僅如此,在目前能源發(fā)展面臨著容量和環(huán)保受限的巨大壓力下,分布式發(fā)電無疑是一個很好的解決手段,從而受到電力和能源界的普遍關注和重視。
分布式發(fā)電(DG)是指規(guī)模不大(幾十kW到幾十MW)且靠近負荷的電源高效、經濟、可靠地發(fā)電。分布式發(fā)電技術包括太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、燃料電池發(fā)電、微型燃氣輪機發(fā)電等技術。近年來,歐美DG技術的發(fā)展和應用都在不斷增大,DG技術的發(fā)展和應用已經成為美國和歐盟國家未來電力和能源的重點發(fā)展計劃。同時,日本、韓國以及亞洲其他一些地區(qū)也把DG作為滿足電能與熱能需求的最重要來源之一。在我國,已將“分布式供能技術”列入2006―2020年中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要。因此,電力建設也應積極適應國家的整體發(fā)展目標,發(fā)展分布式電源技術。
分布式電源大都采用風電、太陽能等高效的新能源,節(jié)能和環(huán)保性能好,解決了能源緊缺和環(huán)保問題。分布式電源在電網中的大規(guī)模發(fā)展,使電網的可靠性、靈活性和經濟性都大大提高。
2微電網的概念和優(yōu)勢
盡管分布式電源可靠性好、靈活性高、經濟性高、節(jié)能環(huán)保,但是研究表明它對大電網的規(guī)劃、運行控制和潮流等具有重要的影響,是對傳統(tǒng)電網的運行、計算、規(guī)劃的一個很大的挑戰(zhàn)。正是由于分布式發(fā)電的這些不足,近年來提出了微電網的概念。微電網作為大電網的一個主要支撐和后備,無疑將成為未來電網發(fā)展的一大趨勢。而且隨著智能電網概念的提出,微電網作為一種可以進行智能化控制的單元,也將是未來智能電網的重要組成部分。美國的CERTS最早提出了這一概念,接著在歐美很多國家都開始廣泛地研究微電網。
根據(jù)CERTS的定義,微電網是一種由負荷和微型電源共同組成的系統(tǒng),它可同時提供電能和熱量。微電網內部的電源由電力電子器件負責主要的能量轉換,并提供必需的控制。微電網相對外部大電網是一個單一的可控元件,并可同時滿足用戶對電網質量和安全的要求。
微電網將發(fā)電機機、負荷、儲能裝置、電力電子控制裝置相結合,對外網來說,是一個單一、可控的元件,對用戶來說又是一個靈活、可調節(jié)的電源。微電網具有自主運行和并網運行兩種運行方式,能夠靈活地實現(xiàn)孤立運行和并網。外網故障時,孤立運行可以保證微電網內的負荷不斷電,不受外網的影響;并網時可以支撐上級電網。
根據(jù)各國的不同國情,微電網的發(fā)展具有不同的特點。其中美國電網以提高重要負荷的供電可靠性、滿足用戶定制的多種電能質量需求、降低成本、實現(xiàn)智能化為發(fā)展重點;日本的微電網發(fā)展目標主要定位于能源供給多樣化,減少污染,滿足用戶的個性化電力需求;歐洲規(guī)劃的未來電網則以智能性、能量利用多元化,滿足電力市場的需求為主要特點。我國的微電網發(fā)展尚處在起步階段,但是其帶來的電網技術改革和經濟效益是不容忽視的。
3MAS概念及其在微電網中的優(yōu)勢
Agent是MAS的基本單元,傳統(tǒng)人工智能技術只是著重對這種單元的研究,如單個專家系統(tǒng)的知識表示、推理機制等。隨著對MAS研究的深入,MAS賦予所擁有的各個智能體不同的結構、信息內容和推理、規(guī)劃能力,因此對單個A-gent的研究仍然是一個重要的基礎性研究內容。MAS是由多個(Agent)組成的系統(tǒng),它是為了解決單個不能解決的復雜問題,由多個協(xié)調合作形成問題的求解網絡。在該網絡中,每個能夠預測其他的作用,也能影響其他的動作。因此,在多系統(tǒng)中要研究一個對另一個的建模方法。同時,為了能影響另一個,需要建立間的通信方法,即多個組成一個松散耦合又協(xié)作共事的系統(tǒng),就是一個多系統(tǒng)。為了使間能夠合理、高效地進行協(xié)作,間的通信和協(xié)調機制成為多系統(tǒng)的重點問題。同時,值得強調的是,前面討論的的特性大多也是多系統(tǒng)所具有的特點,如交互性、社會性、協(xié)作性、適應性和分布性等。此外,多系統(tǒng)還具有如下特點:數(shù)據(jù)分布性或分散性,計算過程異步、并發(fā)或并行,每個都具有不完全的信息和問題求解能力,不存在全局控制。
4智能微電網應用于建筑電氣的優(yōu)勢及技術難點
4. 1智能微電網應用于建筑電氣的優(yōu)勢
在現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)中,對電能質量的要求越來越高。由于微電網可以作為一個可定制的電源,以滿足用戶多樣化的需求,因此它在建筑電氣中的應用將具有獨特的優(yōu)勢。
(1)增強供電可靠性。微電網能夠快速地跟蹤負荷的變化,并及時作出反應。儲能裝置也
能對發(fā)電設備的突然故障迅速作出反應,彌補供電有功的缺失。
(2)支持當?shù)仉妷?。微電網采用大量的先進電力電子技術,對于由全控器件絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)組成的換流器可以有效地控制有功和無功,因此對于每一個分布式電源(如PV),都可以當作一個獨立的無功補償設備,發(fā)揮靜止同步補償器(STATCOM)的作用。這可對當?shù)仉妷浩鸷芎玫闹巫饔谩?/p>
(3)提高電能質量。新型的電力電子器件及脈寬調制(PWM)技術,不僅可以補償無功,更
可以發(fā)揮有源濾波器的作用,減少諧波污染,向用戶提供更高質量的電能。
4. 2技術難點
結合MAS的控制,將智能微電網應用到建筑電氣中有其獨有的優(yōu)勢,但是也存在以下技術難點:
(1)如何協(xié)調各底層元件Agent進行控制。微電網Agent將對底層元件Agent進行協(xié)調,合理地進行協(xié)調控制策略就顯得尤為重要,既要保證微電網運行穩(wěn)定的同時,也要考慮經濟效益最大化。
(2)如何實現(xiàn)Agent的快速反應性。Agent的特點之一就是對環(huán)境的快速反應性,這使它在故障環(huán)境或者大擾動情況下,能夠及時地作出響應,以應對環(huán)境的突變,避免問題的進一步惡化。
5結語
微電網是目前研究的熱點,它不僅可以有效地管理分布式電源,更是將來智能電網的重要組成部分之一。將智能微電網用于建筑電氣中,具有增加供電可靠性、改善電能質量等優(yōu)點。MAS分布式控制的特點能夠更加有效地管理微電網各負荷和電源,協(xié)調微電網與上級電網之間的控制。