智能电网概述(6篇)
时间:2024-02-24
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关键词:电力工程;智能电网;应用研究
人口的增加和全球气候的变化使得全球进入了能源时代,对能源的争夺成为世界各国的主流,尤其是在经济危机过后,能源与生产之间的矛盾进一步凸显,为了解决能源危机,智能电网的建设势在必行,国家应将建设智能电网项目作为重点项目,结合我国国情,颁布条例,加大智能电网的建设速度。智能电网之所以被广为看好,不仅因为其发展符合现在流行的可持续发展,更因为其兼有实用性与经济性的特点。而电力工程技术可以有效提高输电的稳定性,且能加快电网的建设速度,在节省能源方面上也起着很大作用。本文从智能电网所具有的特点说起,再分析电力工程技术早智能电网中的应用。
一、智能电网的概述及其特征
作为一个领土和人口都居世界前列的国家,我国的资源分配却很不平衡,根据地区差异的不同而不同。在几次经济危机过后,人们为了解决电能上的问题开始建设智能电网,最早使用这项观念的是美国,其为了缓解金融危机所带来的影响与能源紧张的局面,尽快恢复经济进而推动其他领域的发展,开始大力布置智能电网,智能电网所包含的不仅仅是一个体系,而是多种配电输电体系共存,相互作用。而在我国的智能电网构建中,为了与我国实际情况相匹配,一般都要履行绿色环保的概念,保护生态环境,最大程度上减少污染;智能电网还具有的一个特点就是坚固耐用,考虑到我国电能的输送环境,智能电网的架构特别牢固,在一些自然灾害发生时不会中断电能的传输,也就使大规模停电额概率降到最小,反之要是网架不合格,就会造成输电中断甚至更为恶劣的情况;智能电网之所以智能,是因为其高度自动化,在发生问题时可以自我医疗不会发生事故,而且智能电网也避免了传统电网建设中不必要的资源浪费,最大化地使用资源,较传统电网无论是成本还是收益都远远升高;除此之外,智能电网的交互性也比传统电网高很多,所谓交互性,就是改变以往的单向传输模式,根据客户的意见来修改,服务质量得到了很大提升。
二、电力工程技术在智能电网中的整体应用
基于智能电网的建设过程,电力工程技术主要应用在电源、发电、输电三个环节。1.电源部分。在电流的分类里面,把其分为直流电和交流电,交流又分为变频和衡频两种,电力工程技术因为可以支持所有电网中的电源设备如直流电源、交流电源,所以它可以把两种类型的电流输送到智能电网体系内。2.发电部分。电力工程技术通过控制电子设备进而控制电能的转化与控制,先进的工程技术可以有效增加发电设备的效率并且减少发电过程中的损耗。而随着近些年来技术的不断革新,一些设备得到了很大的提高,如半导体元件的容量较之前有了很大的改观,而像智能开关,高压直流输电、高压变频等尖端技术也层出不穷。3.输电部分。电力工程技术中有两项技术谐波管控技术和无功补偿技术是保证电能质量和电网工作状态稳定的关键技术,其可以使电能在输送过程中也具有较高的质量并且不会被环境因素所影响到。在过程中,常常会遇到大规模输电和输电线路较长的情况,我们一般采用直流输电的方法来保证输电的快捷稳定。而在高压线路输电中,多使用晶闸管变流装置,这项设备的使用可有效提高线路的稳定性,也使得可以输送的电量大大增加,在一些极端天气发生时,这项装置就可以保证不断电或者是电压的稳定。晶闸管变流装置一般是安装在输电和受电两端,作为整流阀和逆变阀使用。由此可见新技术和新装备的使用对于提升电网输电稳定和效率有着极大的提升。
三、电力工程技术在智能电网中的具体应用
上述分析是基于电网整个而言的,本节是依据电力工程的具体作用而言的。1.质量的优化和能源的转换。电能的质量优化技术首先要将电能质量分等级,再建立完整的质量评估体系。供电接口的类型要通过分析经济的方向来确定,而分析经济也要建立用户经济性和技术质量两种评估方式,通过规范市场和满足用户需求来建设高质量的智能电网。在实现上述前提的条件下,产生了以下几种技术:源滤波器、自适应静止无功补偿、连续调谐滤波器等,这些技术在提升电能的质量上具有相当高的作用。根据可持续性发展战略,这些技术在提升质量的同时也会较少对周边环境的损害,在节约成本方面也有一定的建树。在能源的转化上,低碳能源将会是以后主流的能源发展方向,无论是在降低消耗方面还是在节省成本方面,低碳能源都比现有的能源高出较多。能源的转化实质上就是实用技术来改善能源的转化方式,多转化为自然类型的能源,如风能、太阳能等,尤其是太阳能,在采光较好的地区太阳能的使用比较广泛,成本相对于效益来说可以忽略不计,而且其对环境无污染也是促使其广泛使用的重要因素之一。2.柔流输电技术。电子工程技术的主要使用是在高压变电输电过程中,输送并且隔离清洁能源。而这项技术在控制输电方面展现出良好的性能,其使用微电子、电子技术等结合通信、控制技术来灵活地控制输电,把清洁能源输入电网中。因此柔流输电技术符合整体的电力工程技术,与我国电网的发展相辅相成,保证电网稳定性的发展,与此同时其在降低输电损耗、提高输电能力方面也有较大的作用。3.高压直流输电技术。在我国现行的高压输电技术体系中,绝大部分是直流输电体系,但是在实际状况中很多环节使用的却是交流电,因此在控制换流器的方面要细致,保证输入的电流是直流电,其中换流器大多有一些管段元件构成来保证输电的稳定性。高压直流输电技术就满足上述所说的实现电流的转变,而且除了上述优点之外,高压输电技术最重要的一点就是其可以向偏远地区供电,像一些地处偏僻的海岛和新疆地区。由于这项特性,高压直流输电技术必将在未来发挥更加重要的作用,获得更加宽广的发展空间。
四、其他关键技术
在智能电网的构建中,除了电子工程技术之外,其他的技术也必不可少。像信息管理技术,主要负责信息的采集和分析,并且其采集范围再大的方面要扩张到整个产业链,小的方面要贯穿整个企业内部;智能调度技术则是调节所有人员技术的技术,但这项技术目前存在许多不足,尤其是在自动化方面,需要进一步研究;分布式能源接入技术采用大量的分布式电源在配电网上运行,改变了以往单向的运行格局,在管理系统的调度下这些电源协调运行,创造巨大的经济效益;而智能电网中的通信技术也是较为重要的一环,其对于数据的获取、保护、控制都保证可靠性,这项技术的存在对于提升服务质量有着质的提升。五、结语智能电网作为我国发展项目的基础项目之一,由于近些年来人们对于供电量和供电安全的需求量增加,使其成为最重要的项目之一。通过上述对电网的概述和电力工程技术在智能电网中的应用的分析,可以认识到电力工程技术可以提高输电效率降低输电成本等优势,并且其应用符合可持续发展战略,所以在以后的智能电网建设工作中,要加大对于电力工程的研究与优化力度,使用低碳能源,积极引进国外先进技术来提升我们自身技术。
作者:冯镜昌单位:广东电网有限责任公司肇庆供电局
参考文献:
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【关键词】智能微电网;可再生能源;关键技术;应用展望
1、引言
近年来,世界范围内发生了数次大面积停电事故,电网脆弱性更加充分地暴露出来,难以满足用户多样化的供电需求。与传统集中供电模式相比较,分布式发电以其接近用户侧、运行方式灵活、就地消纳清洁新能源等优点受到广泛关注。然而,分布式发电技术自身存在诸多潜在弊端,如电源接入成本高、功率输出波动等,其规模化接入电网后会给电网运行控制带来一系列影响。为了协调大电网与分布式电源间的矛盾,充分挖掘分布式电源给电网和用户带来的潜在效益,智能微电网作为一种新型分布式能源组织形式应运而生,迅速得到国内外学者的广泛关注。
2、智能微电网概述
智能微电网是集成先进电力技术的分散独立供能系统,靠近用户侧,容量相对较小,将分布式电源、负荷、储能元件及监控保护装置等有机融合,形成了一个单一可控单元;通过静态开关在公共连接点与上级电网相连,可实现孤岛与并网模式间的平滑转换;就近向用户供电,减少了输电线路损耗,增强了抵御来自上级电网故障影响的能力。当上级电网发生故障或电能质量不能满足要求时,微电网切换到孤岛模式下运行,保证自身安全稳定运行。
综上所述,智能微电网主要具有以下特点:
(1)自治性:微电网是由分布式电源、负荷、储能单元构成的小型系统,运行方式灵活,可以独立自治运行,实现自我控制、保护与管理。
(2)互动性:微电网运行控制在采集分布式单元信息的基础上,实现了配电网、微电网、控制器间的互动通信。
(3)多元性:微电源构成多元化,有热电联产燃气轮机、柴油机等高效低污染电源及风力、光伏发电单元。负荷类型多元化,有敏感型、非敏感型,可控型、非可控型等。
3、国内外微电网研究现状及关键技术
微电网的接入对大电网运行带来诸多影响,如电网安全稳定、电能质量等问题。微电网承受扰动的能力相对较弱,尤其是孤岛模式下,考虑到风能、太阳能资源的随机性,系统安全面临着更高的风险,因此需要从技术内涵角度对智能微电网的关键技术,如系统设计、运行控制、能量管理、经济评估等进行深入研究。
美国电气可靠性技术协会(CERTS)最早提出了微电网的概念,允许微电网并网运行和电量销售,旨在解决分布式发电接入大电网安全可靠性问题,得到了美国能源部的高度重视。当上级电网发生故障时,微电网无缝解列或孤岛运行,故障恢复后可与上级电网重新连接,保证重要用户不间断的电力供应,对当地电压起到支持与校正作用。美国北部曼德瑞沃建立了第一个微电网示范性工程,微电网基础理论与关键技术已在测试基地得到了成功验证。
日本针对能源日益紧缺、负荷逐年增长的现实背景,注重新能源的开发利用,展开了微电网关键技术研究,提出了灵活可靠的智能供能系统,在配电网中加入灵活交流输电装置,利用快速、灵活的控制器,实现对配电网能源结构的多元优化,满足用户需求。日本新能源与工业技术发展组织(NEDO)积极支持一系列微电网示范工程,鼓励可再生能源发电技术在微电网中的集成应用,在网架结构、系统集成、热电综合利用等方面做了精细化的研究,分别在青森、爱知和京都建立了示范工程,其中青森县八户市示范工程全部采用可再生能源供给用户电能和热能。
从电力市场、电能可靠供给及环境保护等方面考虑,欧洲各国积极致力于微电网关键技术的应用研究,利用智能控制技术、先进电力电子技术实现了集中发电与分布式供能的高效紧密结合,积极鼓励社会各界参与电力市场,共同推进微电网发展。微电网运行控制、继电保护及互动通信等关键技术在实验室平台上得到了验证。希腊、德国、西班牙已建立不同规模的微电网示范工程,其中德国太阳能研究所(ISET)建成的微电网试验基地规模最大。此外,丹麦OESTKRAFT公司、意大利CESI公司、葡萄牙EDP公司和西班牙LABEIN公司都建立了微电网试验基地进行相关技术研究。
我国微电网研究处于起步阶段,含风力、光伏发电、储能元件的多能源微电网系统的运行控制技术成为研究热点。近年来,“973计划”、“863计划”等国家高科技项目大力资助微电网关键技术的研究。国家“863计划”项目浙江南麂岛微电网示范工程致力于打破海岛电力供给瓶颈,改善海岛能源结构,保障居民可靠用电。天津中新生态城、江西共青城等智能电网综合示范工程中均采用集成多种分布式电源、储能系统的微电网结构。吐鲁番新能源城市微电网项目是全国首个城市级别的微电网示范工程,也是目前国内装机容量最大、涉及用户范围最广的微电网工程。项目采用屋顶光伏发电系统,装机容量达到13.4MW,为7千余户家庭、2万多居民提供电能,实行“自发自用、余量上网、电网调剂”的机制。
4、我国微电网应用展望
微电网作为大电网的有效补充,实现新能源发电并网的协调控制与优化运行,避免极端恶劣天气状况对大电网的不利影响,保障电力安全可靠供应,符合我国智能电网的发展趋势。目前我国微电网发展处于起步阶段,还需要进行技术、政策、管理等方面的研究与实践。
1)微电网运营模式方面:目前我国微电网范围界定尚不明确,运营模式尚未理顺,需要在提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制电能质量要求、降低运行成本等方面积极开展适合我国国情的微电网运营模式的研究,为规范和引导微电网投资建设提供有力依据。
2)微电网规划建设方面:需要对国内外微电网建设的优秀经验进行系统性提炼,研究并提出实用化的微电网典型供电模式,为我国微电网规划建设提供规范性的引导。
3)微电网关键技术方面:微电网运行协调控制技术是微电网技术的核心。虽然国内已开发出微电网运行监控系统,但难以满足实时性更强、灵活性更高的要求。需要开展微电网协调运行控制的技术攻关,实现微电网内部及与配电网间的协调运行。
>>可持续智能电网协同发展的现状与展望试论配电网智能化发展前景分析与展望智能电网对电力市场发展模式的影响与展望美国与中国智能电网的发展模式比较与分析公益组织发展困境及对策建议研究的回顾与展望智能电网技术应用与发展智能电网的应用与发展浅析智能电网的构成与发展研究智能电网建设与电力产业发展智能电网建设与电力市场发展智能电网的发展与规划智能电网发展与评估体系研究智能电网调度控制系统的现状与展望智能电网调度控制系统现状与技术展望中国管理会计研究述评与展望中国物流发展的趋势与展望智能电网发展进程中县级智能电网自动化建设的合理化建议分析智能电网对智能电表的要求及产业发展建议浅析智能电网运用与发展趋势电网智能调度技术研究现状与发展常见问题解答当前所在位置:.
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摘要:文章对智能电网有关的一些基本概念以及它们的特点作了简单的概述,对电网调度自动化的整个发展历程进行了简单介绍,比较分析了在信息共享以及智能处理等几个方面智能电网调度与传统电网调度之间的区别。然后重点分析讨论了现阶段电网调度自动化系统的现状,最后指出了我国未来智能电网调度自动化的一个发展方向。
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关键词:电力技术;电力系统;智能电网
在当今时代,面临着能源短缺的局面,可持续发展是当今社会发展的主流,所以在电力技术方面,现代社会对电力技术有着更高的要求:电力高效、洁净、零排量。新的电力技术极具市场前景,而智能电网正能够适应当今市场发展的需求,因为智能电网是“可靠、安全、经济、高效、环境友好”的,智能电网逐渐成为现代电网的主流。本文主要通过阐述智能电网的概念、内涵与特征、关键技术以及其智能化主要表现在哪些方面,来分析智能电网规划在电力技术及电力系统规划中的作用。
一、电力技术下智能电网技术的发展分析
(一)智能电网的基本概念分析。何谓智能电网呢?顾名思义它是电网系统以及相关技术智能化的体现。一般而言,智能电网是一种以集成、双向、高效的计算机通信技术为载体,以各种先进的测量、传感、控制、决策技术为依据,以逐步实现整个电网系统的安全、可靠、稳定运行为目的的新型电力技术。
(二)智能电网的关键特征分析。第一,坚强性。智能电网能够确保在整个电网系统发生突发性或是大面积扰动与故障影响时,终端用户的用电需求仍然能够得到有效满足,且在电网系统受到极端自然天气状况或是外力破坏的作用影响下还能够保持在安全稳定的运行状态,以此实现电力信息的安全保障;第二,自愈性。智能电网不仅具备了持续在线的电网系统安全评估及分析体系,还提供了强大的预防控制及防治体系作为自我输供电能力的保障;第三,兼容性。智能电网与传统意义上的电网系统最大的不同在于它支持了各种清洁可再生能源的介入,并能够通过各种分布式电源与微电网系统的互联来实现各终端用户之间的互动需求,进而使整个电网运行系统所支持的增值服务能够最大限度的契合用户所需;第四,经济性。智能电网为电力市场相关经济活动与交易往来的开展提供诸多的技术支持,它所实现的各种电网运行资源优化配置对于合理降低电网系统运行过程中的传输线路损耗,不断提升电力资源利用效率工作而言有着极为重要的作用与意义。
(三)智能电网的智能表现。针对上述有关智能电网的关键特征分析,笔者认为智能电网在实际应用过程中之所以被人们称之为“智能”,电网,肯定就有着这种电网相对于传统电力技术网络系统更为优越的地方。首先是这种智能电网所表现出的可观测性,电网系统内设置的传感器与采用的有效传感测量技术能够使电网系统任意部分的任意动作及时反映到交互界面上;其次智能电网与观测对象的关系不再仅仅是观测与被观测的关系,同样还具备了控制与被控制、协调与被协调的关系。与此同时,智能电网在数据信息分析决策与环境自我适应方面的优势都使得这种新型电力技术有着比传统电网系统技术更为广阔的发展空间。
(四)智能电网当中应用到的先进技术。相关工作人员需要认识到智能电网作为新时期电网运行系统的一大分支,是建立在各种先进电力电子技术得以充分应用的基础之上的。具体而言,当前智能电网中所应用到的先进技术有以下几种。
1.高速双向通信技术。高速双向通信技术从本质上来说是智能电网系统技术自愈特性的最关键体现。它不仅能够实现智能电网自我持续的检测及校正功能,同时也能够对各种在电网系统中潜在或存在的系统运行安全事故进行有效监控与防护,在这些电网系统事故发生之后,高速双向通信技术能够对各输电线路的传输电能进行有效补偿,并及时从新分配潮流,以此杜绝安全事故的隐患进一步扩大,进而使智能电网系统及其相关技术对电力电网的控制能力与服务水平能够得到极大提升。
2.智能固态表针。智能电网应用技术及其系统最大的资源优势整合在于它将传统意义上的电网系统技术中所应用的电磁表技术与读取系统进行了改进,并以一种能够在电力企业与终端用户之间实现双向通信的智能固态表计数与读取系统来替代。这种表针除了能够持续计量电网系统辐射范围内终端用户在一天不同时段内对电能的需求,同是它还能将电力企业所指定的高峰、低谷电力价格信号与费率储存在电力系统计数装置内部,并将在何时段采取何种电费费率政策的相关信息及时反映到终端用户操作界面上,据此实现整个电网系统的智能化应用及操作。
二、电力技术下智能电网规划在电力系统规划中的意义分析
在当前技术条件支持下,我国的大部分有线电路受电力系统规划工作不到位、不细致的因素影响,短时间内极容易出现整个电网线路的超负荷运行问题,再加上某些地区输电线路发展长期滞后,电站建设受到的关注度还远远不够,不仅电网建设工程周期无法得到满足,建成后的运行电网系统安全性能也无法得到可靠保障。与此同时,我国特殊的能源分布结构使电力资源较为充分的西部、北部电力无法及时且高效的输送到对电力资源需求价高的东部、南部区域,电力能源紧张问题始终是制约我国电力行业以及电力电网系统发生的最关键问题,这也使得智能电网的规划工作在当前经济形式发展下显得格外重要。
(一)首先,对智能电网进行有效的电力系统规划能够实现智能电网高速双线通信技术下双向互动的职能数据传输,进而有利于动态、浮动电价制度的在全国范围内的顺利开展。
(二)智能电网能够在遵循各电网建设区域不同环境因素的基础上,有针对性、有侧重点的将各种新时期的清洁可再生能源接入到电网系统运行网络当中,并结合太阳能、地热能、风能等多种能源的特性,将职能电网与清洁可再生能源的并网研究技术作为电力系统规划的下一步工作中心,逐步实现智能电网当中分布式能源的管理目标。
三、总结
智能电网是电网发展中一种新前景,成为“全球工业与信息业的一次新产业革命、技术革命、管理革命”。在我国,投入较大量的人力、物理等资源建设中国特色的智能电网,并以智能电网为基础制定出中国较好的电网现代化发展战略,是我国目前的奋斗目标,也是发展前景。■
参考文献
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