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综合智慧能源科普系列:智能电网

日期:2023-12-18    来源:白云新能源

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2023
12/18
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关键词: 智能电网 新型电网 可再生能源

定义

智能电网(SmartPowerGrids),就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的通信传感技术、测量技术和控制方法的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

从广义上来说,智能电网包括清洁能源的智能调度系统、动态定价智能计量系统以及发电、用电设备功率优化负荷平衡智能技术系统。

未来智能电网的基本结构,使得电能不仅从集中式发电厂流向输电网、配电网直至用户。同时,电网中还遍布各种形式的新能源和清洁能源:太阳能、风能、燃料电池、电动汽车等等。此外,高速、双向的通信系统实现了控制中心与电网设备之间的信息交互,高级的分析工具和决策体系保证智能电网的安全、稳定和优化运行。

智能电网的主要特征

智能电网包括以下三个方面主要特征:

(1)自愈电网

从本质上讲,自愈就是智能电网的“免疫系统”,是智能电网最重要的特征。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题,发现已存在的或正在发展的问题,并立即采取措施加以控制或纠正。自愈电网可确保电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。

(2)促进参与

在智能电网中,和用户建立的双向实时的通信系统是实现鼓励和促进用户积极参与电力系统运行和管理的基础。实时通知用户其电力消费成本、实时电价、电网状况、计划停电信息以及其他服务信息,同时用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案。

(3)抵御攻击

智能电网能同时承受对电力系统在一段时间内多重协调的攻击,智能电网在被攻击后具备快速恢复的能力,不管是物理攻击还是网络攻击,智能电网通过加强电力企业与政府之间的密切沟通后,能一定程度提高智能电网抵御风险的能力,减少对电网和经济发展的影响。

智能电网的关键技术

按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同,可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类:

(1)通信技术

智能电网的数据获取、保护和控制都需要通信系统的支持,建立通信系统是迈向智能电网的第一步,通信系统可使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。通信系统建成后,可提高电网的供电可靠性和资产的利用率。

(2)测量技术

测量技术是智能电网基本的组成部件,先进的测量技术获得数据并将其转换成数据信息,可供智能电网的各个方面使用。以便评估电网设备的健康状况和电网的完整性,进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。

(3)控制技术

控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。该技术可提供对输电、配电和用户侧的控制方法,并监管整个电网的效率。

发电优缺点

(1)优点

1、提高能源利用效率。智能电网技术可对电力系统进行大数据分析,及时找出能源浪费、能耗高峰等问题,并通过分析数据提高能源利用效率,实现能源消耗的最大限度降低。

2、保障电力系统安全。智能电网技术可对电力系统进行实时监控,及时发现设备故障、短路等问题,还可对电力系统进行智能控制,并对设备进行自动排除,从而保障电力系统的安全性和稳定性。

3、实现电力系统的可持续发展。智能电网技术可优化电力调度和转供电流程,并始终保持电力系统的灵活度,以期实现电力系统的可持续发展。

(2)缺点

1、投资成本高。智能电网技术并非简单的升级,其需要耗费大量的资金对电力系统进行全面改造,在电力系统升级过程中还需要更新设备、培训技术人员等系列配套工作,因此,其投资成本较高。

2、风险控制不足。智能电网技术需要依靠较多的电子化处理和远程维护,存在信息泄露风险和病毒攻击风险。此外,在某些技术人员放松对于系统的保护以及不当使用操作手段等问题也可能会引发安全隐患。

发展趋势

智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用,并与传统电力技术有机融合,极大地提升了电网的智能化水平。

“十二五”期间,国家电网将投资5000亿元,建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。

国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》,明确了坚强智能电网技术标准路线图,是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划是,拟基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,形成以华北、华中、华东为受端,以西北、东北电网为送端的三大同步电网,使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳,电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰,电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本,促进节能减排,电网运行必须更为经济高效,同时须对用电设备进行智能控制,尽可能减少用电消耗。智能电网的发展是一个逐步的演变,是一场促使电力流、信息流、业务流不断融合,以满足日益多样化彻底的变革,是现有技术和新技术协同发展的产物,在绿色节能意识的驱动下,智能电网势必成为世界各国竞相发展的一个重点领域。


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