第一篇：智能電網關鍵技術的研究

智能電網關鍵技術的研究

511883 王重陽

（清華大學電力工程學院廣州）

摘 要：本文對智能電網關鍵技術進行了具體闡述，主要是量測、通信、信息管理、調度、電力電子和分布式能源接入等方面。最后借助美國智能電網研究應用情況，對智能電網技術實現的功能進行了歸納和評述。

關鍵詞：智能電網；關鍵技術；電力；電子；發展引言

智能電網并不是一個全新概念，它是隨著技術發展和業務需要而逐步形成的，國內外相關研究機構很早就展開對智能電網領域的研究探索，各國政府和電網公司也開始將發展智能電網作為解決能源問題的良藥。智能電網卻無統一的定義，這個術語來自smart grid(可譯為靈巧電網)，也有人稱為intelligen t grid(智能電網).其實，智能電網不是一個特定的技術詞匯，也不是一個“新技術領域”，它只是對現代電網的概括性的描述，主要側重現代電網的兩個基本特征:(1)主要的電氣設備和電網的參數可以通過先進的雙向信息通信系統，實施 靈活控制，保證電網安全經濟運行;(2)供電方通過“智能配電設備”，向用戶提供可靠、優質、個性化的電能供應，實施需求側管理，節約資源。智能電網發展研究簡介

世界經濟發展與人類生存環境面臨的形勢：

環境：全球氣候變化、自然災害頻發、污染嚴重、沙漠化、城市面臨挑戰、“高碳”經濟、溫室效應、冰川融化等;

能源：傳統能源的日益短缺、新能源、可再生能擁、國家能源安全、可持續發展造福子孫后代?

技術：需要智能電網幫助電力行業推動技術創新，實現技術轉型確保電力可靠供應.2.1 國外智能電網發展

早在2003年美國電力研究院（EPRI）就已經將未來電網定義為“智能電網”，同年6月，美國能源部輸配電辦公室發布的“Grid 2030：電力的下一個100年的國家設想”的報告描繪了美國未來電力系統的設想，并確定了各項研發和試驗工作的分階段目標。2004年美國Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己對“智能電網”的理解。美國PJM（賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭互聯電網）公司在2006年底完成的戰略規劃將智能電網建設作為其發展愿景。2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)宣布成為全美第一個智能電網城市，家庭用戶可以和電網互動，了解實時電價，合理安排用電；同時電網還可以根據實際情況進行電力的實時調配，提高供電可靠性。

2001年意大利的電力公司就安裝和改造了3000萬臺智能電表，建立起了智能化計量網絡，歐洲其他國家也將智能網絡作為一項革命進行推廣。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)明確強調歐洲已經進入一個新能源時代，而智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。

其他國家也紛紛啟動智能電網相關研究和建設規劃。日本政府計劃在與電力公司協商后，于2010年開始在孤島進行大規模的構建智能電網試驗；韓國計劃在2011年前建立一個“智能電網”綜合性試點項目，屆時能提高該國環保能源的能力；澳大利亞政府在最新的預

算案中已劃撥1億澳元用于智能電網建設。

2.2 國內智能電網發展

隨著我國經濟的快速發展，對電力的需求日益增強，而國內能源結構不合理、能源分布不均衡嚴重制約電力行業的發展。特高壓電網解決了遠距離、大容量輸電問題，在一定程度上解決了能源輸送問題，但“重電源輕電網”導致供電可靠性較低，同時網架結構薄弱則限制了新能源有效利用。為了解決這些問題，國內電網企業也開始尋求利用信息技術提高電網運營能力，而智能電網則是一個重要的研究方向。

2007年10月，華東電網正式啟動了以提升大電網安全穩定運行能力為目的的智能互動電網可行性研究項目。2008年4月，在前期智能電網研究成果的基礎上，華東電網啟動高級調度中心項目群建設，該項目是智能電網建設藍圖“三步走”的第一階段“鞏固提升”的重點內容。

從2007年華北電網公司開始進行智能電網相關的研究和建設，致力于打造智能調度體系，為智能輸電網奠定基礎；建立企業級服務總線，搭建智能電網信息架構；超前研發清潔能源關鍵技術，做好可再生能源并網準備；結合客戶信息采集系統，試點建設智能供電網。2009年華北電網將在前期工作的基礎上，深度體會國網公司建設中國特色智能電網的概念、理論，結合華北特色大力建設智能電網，制定智能電網發展規劃和實施方案，繼續推進智能電網的研究和建設。

2009年初，國家電網公司啟動了“堅強智能電網體系研究報告”、“堅強智能電網綜合研究報告”和“智能電網關鍵技術研究框架”等重要課題的研究。通過積極探索國內外智能電網技術發展動態，分析中國堅強智能電網技術需求，調研中國智能電網建設已有技術基礎，揭示堅強智能電網的內涵與特征，制定了堅強智能電網總目標、技術框架體系與實施計劃等。2009年5月21日，在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上，國家電網公司正式宣布將建設“堅強的智能電網”，并公布了規劃試點、全面建設、引領提升三階段的建設方案。隨后國家電網公司將智能電網技術作為2009年科技重點工作領域之一，研究方向的確定和研究框架項目的實施，將會使智能電網脫離概念炒作階段，正式進入規劃建設階段。智能電網關鍵技術

我國數字化電網建設涵蓋了發電、調度、輸變電、配電和用戶各個環節，包括：信息化平臺、調度自動化系統、穩定控制系統、柔性交流輸電，變電站自動化系統、微機繼電保護、配網自動化系統、用電管理采集系統等。實際上，目前我國數字化電網建設可以算是智能電網的雛形。

總之，智能化電力設備最終的技術要求將達到：測量數字化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化及信息互動化。

3.1 參考量測技術

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。

3.2 智能電網通信技術

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。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。

適用于智能電網的通信技術需具備以下特征：一是具備雙向性、實時性、可靠性特征，出于安全性考慮理論上應是與公網隔離的電力通信專網。二是具備技術先進性，能夠承載智能電網現有業務和未來擴展業務。三是最好具備自主知識產權，可具有面向電力智能電網業務的定制開發和業務升級能力。

作為國家電網公司從事骨干信息通信網絡建設、運行管理的直屬公司，國網信息通信有限公司高度重視智能電網建設工作，積極開展相關前期研究工作，并著力推進有關信息通信技術（ICT）的軟硬件產品研發，開展新一代電力信息通信（ICT）網絡模式研究,加快信息通信產業化發展。

電力客戶用電信息采集系統是智能電網的重要組成部分，信通公司積極參與其中與信息通信專業相關的研究，向國家電網公司提交了通信專題技術報告。同時，積極推進產業化進程，進一步完善了用電信息采集主站軟件平臺、基于電力線寬帶通信技術的采集器等產品。智能電網客戶服務是智能電網用電環節的重要組成部分，是實現電網與客戶之間實時交互響應，增強電網綜合服務能力，滿足互動營銷需求，提升服務水平的重要手段。信通公司將智能電網客戶服務試點分別設立在北京蓮香園小區和阜成路95號院。其中，阜成路95號院試點以光纖入戶為主要特點，以機頂盒和電視機為展現手段，實現三表抄收和查詢、物業、配送、網絡增值等一系列特色服務，體現出良好的交互性和智能化特色。

3.3 信息管理系統

智能電網中的信息管理系統應主要包括采集與處理、分析、集成、顯示、信息安全等五個功能。

信息采集與處理。主要包括詳盡的實時數據采集系統、分布式的數據采集和處理服務、智能電子設備(intelligent electronic device，IED)資源的動態共享、大容量高速存取、冗余備用、精確數據對時等。

信息分析。對經過采集、處理和集成后的信息進行業務分析，是開展電網相關業務的重要輔助工具。縱向包括“發電–輸電–配電–需求側”四級產業鏈業務分析和“國家–大區–省級–地縣”四級電網信息分析。橫向包括發電計劃、停電管理、資產管理、維護管理、生產優化、風險管理、市場運作、負荷管理、客戶關系管理、財務管理、人力資源管理等業務模塊分析。

信息集成。智能電網的信息系統在縱向上要實現產業鏈信息集成和電網信息集成，橫向上要實現各級電網企業內部業務的信息集成。

（4）信息顯示。為各類型用戶提供個性化的可視化界面，需要合理運用平面顯示、三維動畫、語音識別、觸摸屏、地理信息系統(GIS)等視頻和音頻技術。

（5）信息安全。智能電網必須明確各利益主體的保密程度和權限，并保護其資料和經濟利益。因此，必須研究復雜大系統下的網絡生存、主動實時防護、安全存儲、網絡病毒防范、惡意攻擊防范、網絡信任體系與新的密碼等技術。

3.4 智能調度技術

智能調度是智能電網建設中的重要環節，智能電網調度技術支持系統則是智能調度研究與建設的核心，是全面提升調度系統駕馭大電網和進行資源優化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活高效調控能力和公平友好市場調配能力的技術基礎。

現有的調度自動化系統面臨著許多問題，包括非自動、信息的雜亂、控制過程不安全、集中式控制方法缺乏、事故決策困難等。為適應大電網、特高壓以及智能電網的建設運行管理要求，實現調度業務的科學決策、電網運行的高效管理、電網異常及事故的快速響應，必須對智能調度加以分析研究。

為加快推進智能電網調度技術支持系統總體設計和應用功能規范編寫工作，國網電力科學研究院受國家電力調度中心委托，承擔智能電網調度技術支持系統總體設計工作。2009年7月6日至18日，在國調中心帶領下，國網電科院工作組順利完成智能電網調度技術支持系統總體設計，并討論確定智能電網調度技術支持系統功能規范體系，為一體化智能電網調度技術支持系統的快速有序建設提供指導。國網電科院工作組成員全程參與了智能電網調度技術支持系統基礎平臺和四大應用的總體設計，承擔并順利完成調度計劃應用、安全校核應用和調度管理應用的功能流程和總體設計。

3.5 高級電力電子技術

電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行變換及控制的一種現代技術，節能效果可達10%～40%，可以減少機電設備的體積并能夠實現最佳工作效率。目前，半導體功率元器件向高壓化、大容量化發展，電力電子產業出現了以SVC為代表的柔性交流輸電技術、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術、以高壓變頻為代表的電氣傳動技術，以智能開關為代表的同步開斷技術，以及以靜止無功發生器、動態電壓恢復器為代表的用戶電力技術等。

柔性交流輸電技術是新能源、清潔能源的大規模接入電網系統的關鍵技術之一，將電力電子技術與現代控制技術相結合，通過對電力系統參數的連續調節控制，從而大幅降低輸電損耗、提高輸電線路輸送能力和保證電力系統穩定水平。

高壓直流輸電技術對于遠距離輸電、高壓直流輸電擁有獨特的優勢。其中，輕型直流輸電系統采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，使中型的直流輸電工程在較短輸送距離也具有競爭力。此外，可關斷器件組成的換流器，還可用于向海上石油平臺、海島等孤立小系統供電，未來還可用于城市配電系統，接入燃料電池、光伏發電等分布式電源。輕型直流輸電系統更有助于解決清潔能源上網穩定性問題。

高壓變頻技術最大的優點是節電率一般可達30%左右，但缺點是成本高，并產生高次諧波污染電網。同步開斷(智能開關)技術是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。目前，高壓開關大都是機械開關，開斷時間長、分散性大，難以實現準確的定相開斷。

實現同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。

3.6 分布式能源接入技術

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入網和分布式管理的智能化網絡系統，可對電網與用戶用電信息進行實時監控和采集，且采用最經濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現對電能的最優配置與利用，提高電網運營的可靠性和能源利用效率。

分布式電源（DER）的種類很多，包括小水電、風力發電、光伏電源、燃料電池和儲能裝置（如飛輪、超級電容器、超導磁能存儲、液流電池和鈉硫蓄電池等）。一般來說，其容量從1kW到10MW。配電網中的DER由于靠近負荷中心，降低了對電網擴展的需要，并提高了供電可靠性，因此得到廣泛采用。特別是有助于減輕溫室效應的分布式可再生能源，在許多國家政府政策上的大力支持下，迅速增長。目前，在北歐的幾個國家，DER已擁有30%以上的發電量分額。在美國DER目前只占總容量的7%，而預期到2020年時這一份額將達25%。

大量的分布式電源并于中壓或低壓配電網上運行，徹底改變了傳統的配電系統單向潮流的特點，要求系統使用新的保護方案、電壓控制和儀表來滿足雙向潮流的需要。然而，通過高級的自動化系統把這些分布式電源無縫集成到電網中來并協調運行，將可帶來巨大的效益。除了節省對輸電網的投資外，它可提高全系統的可靠性和效率，提供對電網的緊急功率和峰荷電力支持，及其他一些輔助服務功能，如無功支持、電能質量改善等；同時，它也為系統運行提供了巨大的靈活性。如在風暴和冰雪天氣下，當大電網遭到嚴重破壞時，這些分布式電源可自行形成孤島或微網向醫院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶提供應急供電。小結

本文對智能電網的發展過程及國內外現狀作了論述和分析，而且詳細論述了智能電網各項關鍵技術如調度、輸電、變電、配電、用電等領域，信息技術領域、數字化變電站技術等，提出了智能電網技術發展是一個漸進的過程。鑒于中國經濟和電力負荷的高速發展，能源和負荷分布不均，發展特高壓電網及其它各級電網是目前中國電網建設的重點，所以對此必須密切跟蹤和深入研究。

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第二篇：我國智能電網技術研究論文

1建設智能電網所涉及的技術應用

1.1要建設靈活的電網結構

智能電網的基礎就是要建設穩定靈活的電網結構，這是由我國的國情來決定的。我國在能源分布和生產力布局上非常不平衡，無論是現在，還是將來，想要滿足社會發展對電力的需求，就必須進行遠距離、大規模的輸電。特高壓輸電由于輸電容量大、耗損少，以及保護環境方面具有獨特優勢，因此建設特高壓電網成為了必然選擇。隨著電網規模的不斷擴大和電網穩定性問題的突出，因此要提升主網架結構的規劃要求，建設穩定、靈活的電網結構，以減少自然災害或突發事件對電網電力的影響。

1.2要注意網絡安全

智能電網不僅要有應對突發事件的能力，還要能進行實時監測和分析，對可能發生的故障進行風險預測，對已發生的危險進行應急處理。在這一過程中，智能電網需要不斷地對企業的資產管理和運行平臺進行整合和集成，因此，寬帶通信網和無線通信將會在智能電網中扮演著越來越重要的角色，這時要格外注意網絡安全。

1.3進行智能調度

智能電網是未來電網的發展趨勢，其中，智能調度就是將現有的調度平臺進行功能擴大，最終建立起一個同步信息的網絡保護和緊急控制技術，是一種新技術和新理論。要建立起多道安全防護的綜合防御體系，比如對電力系統的元件進行保護和控制等。智能調度的核心是在線實時指揮，對災害進行防治，避免發生大面積的連鎖故障。

1.4實現多種能源的接入

如何安全、可靠地接入各種可再生能源和分布式能源電源是未來智能電網發展的一大挑戰，分布式能源主要包括分布式發電和分布式儲能兩種。其中，分布式發電技術主要包括風力發電技術、燃料電池發電技術、微型燃氣輪機技術、海洋能發電技術、太陽能發電技術以及地熱能發電技術；分布式儲能主要包括超導儲能、蓄電池儲能和飛輪儲能。我國在風能和太陽能等可再生能源的地理分布上是極度不平衡的，需要一個結構性強、備用充足的電網來保證其穩定進行。隨著智能電網各種電能的接入，風電量的增加，需要對風電場的精度和計算速度進行精準計算，對風電場的規劃和運行提出更高的要求。

2結束語

每個國家的能源和人口分布以及電網使用情況是不同的，因此各個國家對智能電網的認識并不一致，雖然存在地區差異性，但是在現代信息技術的利用方面和控制技術實現方面，電網智能化已經成為了普遍的共識。我國受國際金融危機的影響，對電力的需求有所下降，但是這也在無形之中為調整和優化能源結構提供了時間和機遇。智能電網的運用可以提高企業的運行效率，也可以降低投入成本。通過對電力各個部分的優化管理，可以實現智能管理和節省電費，并增加可再生能源的使用。我們國家的智能電網發展是一個長期系統性的工程，不僅要涵蓋國外智能電網的技術和范疇，還要建立電網骨干，建立起一個以特高壓電網為骨干的智能電網技術，那時，帶有中國特色的電網技術將引領國際智能電網發展的潮流。

第三篇：智能電網建設中電力工程技術研究論文

1智能電網建設中電力工程技術的運用

1.1具體運用

（1）電能的質量優化技術在對電能進行質量等級劃分以及完善評估方法體系的基礎上，才可以應用該技術。首先分析供用電的接口所具備的經濟性能，在此基礎上建立起兩個評估體系：用戶經濟性以及技術等級。隨著法律法規的不斷完善，促使智能電網的建設逐漸優質、經濟。電能的質量優化技術的應用，包括電氣化鐵道平衡供電技術、直流有源濾波器相關技術、統一電能質量控制器、自適應靜止無功補償技術以及連續調諧濾波器關鍵技術等。這些技術在大大提高電能質量的同時，還能夠降低成本，所以應用空間較廣。

（2）高壓直流輸電技術在當前的直流輸電系統中，采用交流電的環節占多數，但是輸電過程是用直流電的。采用高壓直流輸電技術，通過控制換流器，實現整流或者逆變狀態。在一些較輕的直流輸電系統中，使用由可以關斷的元件組成的換流器，它不僅能夠提高輸送的穩定性，還具有較高的經濟性能。在能夠應用在近、遠距離直流輸電工程中，還能為一些孤立的地域例如海島供電。在我國的遠距離輸電中，高壓直流輸電技術應用相當廣泛，并且其將向更大容量、更遠距離的輸電工程方向發展。

（3）柔性交流輸電技術將清潔度較高的新能源等輸入電網，柔性交流輸電技術是主要技術，即在電子技術以及相關的通信和控制技術，微處理以及微電子技術的基礎上形成的技術，可以靈活控制交流輸電。對于我國目前的智能電網建設，電壓很高的輸變電是其主要基礎，在整個建設過程中，柔性交流輸電可以將一些新的清潔能源輸送進去，并且將能源進行隔離。隨著生態經濟的發展與要求，在智能電網建設中，該技術的需求將不斷增長。將先進的控制技術與電力工程技術相結合，從而實現對電網的控制和調節，促進其穩定運行，同時大大降低輸電過程中的損耗，提高輸電線路的輸送能力。

（4）能源轉換技術眾所周知，低碳經濟能源是未來社會的能源發展方向。低碳經濟能源的核心，就是采用先進技術對能量的轉換過程進行創新，以實現能源的高效利用。換句話說，就是控制能源的消耗量，對環境的排放以及污染，使其在最低水平。目前世界上利用最多的用于能量轉換的能源，就是太陽能，風能等自然能源。

1.2關鍵運用

（1）建立靈活堅固的網絡拓撲作為智能電網的根基，網絡拓撲結構，倘若擁有一個靈活堅固的拓撲結構，則可以為智能電網的發展提供一個良好的發展環境。目前，我國的資源與勞動力分布不均衡，為了解決這個問題，可以實施各種聯網工程，綜合利用資源，追求最優的效果。但是問題的關鍵就是如何設計聯網結構呢？又如何避免或是解決網絡的運用所帶來的現實的問題例如網絡安全隱患呢？從這些問題著手，更好地設計網絡結構，以滿足更高的要求，因此靈活而堅固的網絡拓撲結構應用而生，而此結構，也正符合了未來智能電網的發展要求。

（2）開放通信系統改革開放，開放了社會事物的生長環境。智能電網的發展也應該與時俱進，開放通信系統，而在開放的同時仍需注意一致性，只有在符合標準的前提之下，才可以擴大通信系統的范圍，盡可能地做到全方位的覆蓋。

（3）配備先進的電力電子設備先進的電力電子設備，對于改變電能質量起著非常重要的作用，同時作為能量轉換系統的硬件設施，對能量轉換系統的效率也有著一定的影響。面對這樣一個信息化、科技化的時代，我們只有配備比較先進的電力電子設備，才能適應各種新型的電力系統，才能更好發展智能電網。

（4）建立靈活調度、廣域防護系統在電網建設中，調度是關鍵環節之一。現有電網系統，對調度的靈活與智能化提出更高的要求，而這也是調度發展的核心，更是未來智能電網發展的方向。靈活的調度，是合理進行資源配置的先決條件，在增加風險的防御能力的同時，還能夠提高管理效率。調度的靈活、智能化，使得涵蓋廣闊領域的網絡，合理有效地調撥各種資源，最終達到資源最高運用。

2結束語

目前在國際上，智能電網處于發展的初期，我國的智能電網在電網中還屬于新興事物，其發展速度勢必會越來越快。智能電網的發展仍需逐步完善和豐富，在迎接機遇的同時面臨著挑戰。智能電網的發展，不僅推動電網的發展，還能夠推動經濟、能源等的高速發展。我們相信，隨著時代的進步與科學技術的發展，智能電網一定會推動電力系統的變革，逐步發展形成中國特色，為人們在日常生活和工作中的質量保駕護航.

第四篇：未來智能電網中超導電力技術研究論文

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，電力企業的發展也極為迅速，尤其是智能電網的發展更是取得了很大的成績，為我國電力企業的發展創造出更多的機會。但是，智能電網的發展不能滿于現狀，應充分結合先進的超導電力技術不斷提升其綜合技術，促進智能電網系統的可持續發展。

關鍵詞：超導電力技術；智能電網；應用

隨著電力技術的不斷發展，智能電網已逐漸成為電力企業的重要組成部分。在近幾年，電力企業也不斷地嘗試應用新技術、新設備、新科技，其中超導電力技術對智能電網的輔助效果最為明顯，不僅能夠優化智能電網的運行效率，更能提升電力系統運行的安全性和穩定性。

1超導電力技術

從理論上來講，超導電力技術就是利用超導體的特殊物理性質與電力工程相結合而發展起來的一門新技術。超導體具有自身電阻突然消失的電阻特性，超導電力技術主要借助超導體的特性，將其應用到電力系統中［1］。目前，超導電力技術的研究已成為我國重點研究項目之一。

2超導電力技術在未來智能電網中的應用

國際超導技術領域專家普遍認為，新一代的超導技術，如釔系高溫超導帶材，在未來將很快商品化并全面引入應用。美國的“電網2030計劃”已經將超導技術放在了重要位置，將引發全世界范圍內對超導技術的應用創新。繼美國之后，歐洲、日本、韓國等也相繼宣布了發展超導技術的相關計劃，全世界正式進入了超導技術競爭態勢。面對這一世界形勢，我國應及時部署超導技術應用戰略，充分發掘和利用國內各種資源優勢，鼓勵超導技術創新，加大超導技術科研投入力度，將其作為關系國計民生的重大戰略來看待，以搶先占領世界超導技術高地。具體而言，將超導技術應用于未來電網，有以下好處。

2.1降低電力系統線損率

當前我國電網規模和容量正在快速增長，整個電力系統運行過程中的短路容量也在不斷增加。大量的短路電流如果得不到限制，必將對電氣設備產生破壞性影響，超導電力技術的引入為解決此類問題提供了方向，使電力系統的安全性得到提高，線損率得以降低。智能電網在供電過程中具有高效性、降低運營成本、減少線損等能力，這是提高電力系統運行水平的關鍵。尤其是應用超導電力技術后，智能電網的運行效率得到了提高，如使用高溫超導線材后，電纜能夠超導無阻，更有效地提高了電流能量的傳輸能力［2］。在一些大城市以及一些特殊場合的供電中，電纜極易產生線損，線損量過大會對電力系統造成一定的影響。將超導電力技術有效地應用到這些大城市以及一些特殊場合供電中，能夠大幅度降低電纜的損耗率，同時還能有效地提升電纜的傳輸功率。而且，相比于傳統電纜，超導電纜受環境影響極小。從整體上看，超導電纜更適合大城市以及特殊場合的供電，不僅能夠有效節約土地的占用率和建設資金的消耗量，更能節約安裝空間，與傳統的電纜線路相比安裝也極為方便，有效地節省了人力、物力和財力。

2.2有效提升電網輸送電能的質量

電能存取是電網輸送過程中一個重要的環節，是確保電網平穩安全可靠運行的關鍵。目前采用的技術主要是抽水儲能技術，這種技術可提供長時間的大功率，但反應速度過慢，難以應對瞬態電能質量與功率失衡造成的沖擊，無法及時對失衡狀態進行必要的補償，這就使電網輸送電能的質量大打折扣。超導技術的引入，可以較好地解決這個瓶頸問題。電網輸送電質量是一直困擾電力企業的主要問題之一，電網系統在運行過程中，輸送電質量可能會受到內部和外部因素的影響，致使電網輸送電質量不高，尤其是一些大功率遠距離輸變電系統，輸送電質量更是受到極大的影響［3］。將超導電力技術應用于智能電網，能夠有效改善這方面存在的缺陷，可以利用大型超導儲能裝置實現大功率遠距離輸變電系統的穩定運行，在此過程中超導儲能裝置能夠瞬時吸收或釋放能力，避免了傳統電網輸送電過程中出現的頻率波動現象，而且超導儲能裝置還能溝通電壓的無功支持，確保電壓的穩定性，從而有效提高電網輸送的電能的質量。

2.3提高可再生能源的利用性

隨著社會經濟的不斷發展，能源的開發和利用率也在逐漸提升，而能源枯竭問題是世界各國所關注的焦點。電力企業的發展雖然能夠進一步滿足人們對電能的需求，但是也消耗了大量的能源。為了減緩化石能源消耗，可以采用可再生能源來進行發電，這是未來智能電網發展的必然趨勢。新技術、新設備、新產品的不斷應用，對提高電網的運行效率有極大的作用［4］。但是，在可再生能源利用和開發過程中發現，由于可再生資源具有不穩定性、間歇性等特點，電力系統的工作狀態不穩定，使得電力系統運行的安全性、高效性、可靠性、靈活性等受到了一定的限制。應用超導儲能系統能有效地改善電網的儲能備用，對提高可再生能源的接受和儲存率有極大的作用，可充分提高可再生能源的利用率。而且在利用超導儲存裝置對配網進行供電的過程中，也會增加電網供電的穩定性，進而提高配網系統的運行效率，確保為客戶提供穩定、可靠、安全的用電環境。

2.4提升電網對外部影響因素的抗性

現有的電力系統存在多電壓等級現象和交直流電共存現象，加上采用傳統的鋁線銅線作為導材，設備易老化，易超載，受天氣等外部因素影響大，對整個電網的運行安全造成了極大的影響。超導技術的引入可在一定程度上減小這種影響。智能電網在運行的過程中可能會受到外部因素的影響，自身線路會受到一定的損傷和破壞，例如，暴風雪、不可抗拒自然力的影響，人為的影響等都會對電網系統的安全運行造成一定的影響。要徹底解決這類問題，必須從電纜線路的防御能力入手。在輸送電過程中，防御能力較好的電纜能夠承受大量電力負荷，而且在較低的電壓下超導電纜的傳輸效率比普通電纜要高很多。一般情況下，超導電纜線路主要應用在輸電路徑較長的路段，在電力系統輸電走廊受到破壞的情況下，可以保證重要負荷的供電，進一步提高智能電網運行的可靠性和安全性。

3結語

超導電力技術在智能電網中的應用是21世紀極具戰略意義的大事，對新世紀我國電力技術的發展與改革起著決定性的作用。超導應用成功，我國將立即成為世界電力技術領先國，否則就會落后于人，處處受制。聯系我國電力發展實際，加大超導技術投入力度及推廣應用力度，是當前我國電力領域的重要工作。

綜上所述，超導電力技術是未來智能電網發展中的主流技術，對提高電力系統的運行效率也有著極大的作用，如提升電力系統運行的穩定性、抗性、電能質量等。當然，現階段超導電力技術的發展還不成熟，需要我們不斷地去研究、探索，以期為智能電網的發展提供可靠的幫助，保障我國電力事業的可持續發展。

參考文獻：

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第五篇：智能電網論文

關于智能電網發展的研究論文

摘要：在全球電網逐漸不能滿足用戶需要的大背景下，智能電網應運而生；簡要概括了智能電網相對于傳統電網的特點；介紹了智能電網在世界幾個典型的國家和地區的發展；最后簡述了智能電網在未來的發展前景。

關鍵詞：智能電網;發展

0 引言

在這種全球經濟不斷發展、用戶對于電能質量的要求日益提高以及人們對環境保護愈來愈重視的背景下，人們希望建立一個更加可靠、具有較高自愈能力、與用戶之間實現密切互動的現代化電網，于是智能電網應運而生。在智能電網中，可以將能源開發、發電、輸電、配電、供電、售電、服務以及蓄能與能源終端用戶的各種電氣設備和其用能設施，通過數字化信息網絡連接起來，并通過智能化的控制實現整個系統的優化；充分利用各種能源資源，注重低碳環保，依靠分布式能源系統、能源梯級利用系統、蓄能系統和蓄電交通系統等組合優化配置，實現精確供能對應供能、互助功能和互補功能，將能源利用效率提高到一個全新的水平，使用戶投資效益和成本達到一種合理有利的狀態。本文主要以幾個典型的國家和地區為例簡要介紹一下智能電網的由來，特征，發展歷程、現狀及廣闊前景。

智能電網的產生背景及由來

首先，自從進入信息時代，互聯網的飛速發展給我們的生活帶來了翻天覆地的變化，與之相比，一些國家和地區的電力網絡系統并沒有跟上時代發展的潮流，電能供應不夠穩定，特別是幾次震驚世界的大停電事件帶來了巨大的經濟損失，現行的電力系統壓力不斷加大。2003年8月14日下午，美國東北部和加拿大部分地區發生大面積停電，停電影響了地鐵、電梯以及機場的正常運營，在一些地方造成了交通擁堵，給成千上萬市民的工作和生活造成了極大不便；2005年8月25日，美國加利福尼亞州南部地區供電的一條主要輸電線路出現故障，加州電力主管部門緊急啟動限電措施，造成大約50萬居民斷電半個小時。

其次，隨著經濟水平的迅速提升，用戶對于電能質量的要求愈來愈高。人們希望獲得更可靠、更優質的電能，在目前電網中，電壓跌落是最多的電能質量問題。因為電壓跌落大部分不可預見和不可控的事件引起的。電壓跌落發生的次數在電力系統中每年都不一樣。電能質量對于工業和制造廠是一個大問題，對于日益復雜的計算機控制的生產線加工廠，極小的電能擾動都可能帶來極大的破壞力。

并且，人們對于環境問題越來越關注，而現在電網中輸送的電能大部分都是火電，1度火電產生的二氧化碳約為0.96kg，那么可想而知，全球每年因為發電而產生的二氧化碳的數量是非常巨大的。另一方面，風能、太陽能等清潔能源又得不到充分的利用，面對這種矛盾，人們希望建立一個相對能夠可持續發展的電網系統。

在這些大的背景下，2001年，美國EPRI（電力研究院）最早提出“IntelliGrid”(智能電網)概念，并且開始進行相關研究。歐洲2005年成立“智能電網(Smart Grids)歐洲技術論壇”，也將“Smart Grids”上升到戰略地位開展研究。2006年IBM提出的“智能電網主要是解決電網安全運行、提高可靠性，從其在中國發布的《建設智能電網創新運營管理－中國電力發展的新思路》白皮書可以看出，該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產、輸送、零售的各個環節的優化管理，為相關企業提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。所謂智能電網是IBM一個市場推廣策略。

奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了以公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代，建立美國橫跨四個時區的統一電網；發展智能電網產業，最大限度發揮美國國家電網的價值和效率，將逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統一入網管理；全面推進分布式能源管理，創造世界上最高的能源使用效率。

2009年5月，國家電網公司提出在我國全面建設“堅強智能電網”，以應對資源環境問題帶來的挑戰，全面提高電網的資源優化配置能力和電力系統的運行效率，引領引導并支持能源及相關產業技術和裝備升級，構筑起穩定、經濟、清潔、安全的能源供應體系，以能源的可持續發展支持經濟社會的可自進入信息時代，全球壓力不斷增大，能源需求不斷增加，電力市場化的不斷加深，用戶對電能可靠性和質量的要求也不斷提升。2 智能電網主要的特點

2.1智能電網的自愈性

這是智能電網最主要的特征，也是智能電網的核心功能，這就需要對電網的運行狀態進行連續的的在線評估，并采取預防性的控制手段，對可能出現的問題迅速做出預測、檢測和相應，故障發生時，在沒有或少量人工干預下能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發生。

2.2智能電網的互動性

在電網中，電網與環境、設備、用戶互相之間的互動是智能電網的另一重要特征。系統運行與批發、零售電力市場實現無縫銜接，支持交易的有效開展，實現資源的優化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場的主體參與電網安全管理，提升電力系統的安全運行水平。這樣，一方面為用戶節省了開支，同時也會大量減少輸電線路不必要的損耗。在這種互動機制下，能夠實現風能、太陽能等清潔能源的充分利用，還可以利用電價這一驅動力，削峰填谷，這對于整個電網的運行都有極大的好處。

2.3智能電網對多種能源的兼容性

智能電網的本質是能源替代和兼容利用，它可以實現清潔的可再生資源的轉化整合，并輸送到國家電網中來，有利于綠色電網的建設。當然這一點是與智能電網的互動性分不開的。另外，各種各樣的分布式電源的接入，一方面減少了對外來能源的依賴，另一方面提高了供電的可靠性與電能的質量。

2.4智能電網的堅強可靠性

智能電網的每一個元素都應該有安全需求的考慮，在整個系統中應確保一定的集成和平衡。對其基礎設施的攻擊主要分為物理攻擊和信息攻擊，在智能電網中應該在抵御這些攻擊的同時，盡量降低成本，獲得實際的效益。

2.5智能電網的優質性

智能電網中運用的先進技術將同時減少電力輸送系統中的帶能質量問題和保護用戶的敏感電子設備，總之其終端目的都是將清潔、可靠、優質的電能送到用戶。

智能電網在世界上的發展

3．1美國的智能電網 總體來說，美國的智能電網主要是為了建立一個發電和配電更有效更安全的現代化電網來滿足當前用戶的需求。2001年，美國電力科學研究院創立了智能電網聯盟，推動“Intelli Grid”研究。這個項目主要有兩個目標：①分析出電力系統的商業需求，包括現在、未來的各種需求，如自愈電網概念等；②以基于這些分析得出的電力系統的需求作為基礎，提出支撐未來電力系統的信息需求系統使用戰術性的方法來建立一個戰略視圖，以戰略的高度建立一個不依賴具體技術的視圖框架。

為了使美國電網實現現在化，保證經濟安全和國家安全，美國能源部（DOE）于2003年發布了“Grid2030”，對美國未來電網遠景做了闡述。DOE于2004年有進一步發布了“國家輸電技術路線圖”，為實現“Grid2030”進行了戰略部署。在這兩份文件以及工業界的指導下，2004年在DOE的支持下，電網智能化項目（Grid Wise）啟動。

2005—2006年，DOE與美國國家能源技術實驗室（NETL）合作，發起了“現代電網”倡議，任務是進一步細化電網現代化遠景和計劃，并在全國范圍內達成共識。國家電工委員會IEC于2008年籌建了SG3智能電網戰略工作組，以制定智能電網的相關標準，推進智能電網的進程，促進智能電網發展過程中的一致性。2009年4月16日，美國副總統拜登公布了能源部發展智能電網的詳細規劃。能源部將設立兩個專項計劃，分別為“智能電網投資撥款項目”(Smart Grid Investment Grant Program)和智能電網示范項目(Smart Grid Demonstration Projects)，投資額分別為33.75億美元和6.15億美元。2009年4月，美國National Grid向馬薩諸塞州公共事業部提交了一份持續兩年、總投資達5700萬元的電網示范項目。

2007年初Xcel能源公司推出了智能電網概念，選擇美國科羅拉多州的博爾德是推進智能電網城市項目，并付諸實施。在資金方面，Xcel能源公司預計與其合伙人資助一億美元，并計劃調動其他來源，包括政府補助金，做到讓消費者無成本投入。2008年美國博爾德市已經成為了全美第一個智能電網城市。3.2歐洲智能電網

2004年，歐盟委員會啟動了相關的研究與建設工作提出了歐洲要建設智能電網。2006年，歐盟理事會能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》明確指出，歐洲已經進入新能源時代，智能電網技術是保證電能質量的關鍵技術和發展方向。保證供電的持續性、競爭性和安全性是歐洲能源政策最重要的目標，也是歐洲電力市場和電網必須面對的新挑戰。未來整個歐洲的電網必須向用戶提供高度可靠、經濟有效的電能，并充分開發利用大型集中發電機和小型分布式電源。

2008年7月1日，意大利國家電力公司(ENEL)負責啟動了歐盟11個國家25個合作伙伴聯合承擔的ADRESS項目。該項目總預算為1600萬歐元，目的是開發互動式配電能源網絡，讓電力用戶主動參與到電力市場及電力服務中。2001~2008年，意大利國家電力公司累計安裝了3180萬塊智能電表，覆蓋率已達到95%，剩余部分將于2011年前完成。

2009年4月，西班牙電力公司ENDESA牽頭，與當地政府合作在西班牙南部城市Puerto Real開展智能城市項目試點，包括智能發電(分布式發電)、智能化電力交易、智能化電網、智能化計量、智能化家庭，共計投資3150萬歐元。當地政府出資25%，計劃用4年完成智能城市建設。該項目涉及9000個用戶、1個變電站以及5條中壓線路和65個傳輸線中心。

2009年6月，荷蘭阿姆斯特丹選擇埃森哲(Accenture)公司幫助自己完成“智能城市(Smart City)”計劃。該計劃包括可再生能源利用、下一代節能設備、CO2減排等內容。法國的規劃是從2012年1月開始，將所有新裝電表更換為智能電表。英國能源和氣候變化部2011年3月30日宣布，將于2019年前完成為英國3000萬戶住宅及商業建筑物安裝5300萬臺智能電表的計劃。目前英國的人口約為6000萬，約有2300萬戶家庭，該計劃幾乎涉及英國所有住宅和商業建筑。作為歐洲2020年及后續的電力發展目標，未來歐洲電網應滿足以下需求：①；靈活性，在適應未來電網變化與挑戰的同時，滿足用戶多樣化的電力需求；②可接入性，使所有用戶都可接入電網，尤其是推廣用戶的對可再生、高效、清潔能源的利用；③可靠性，提高電力供應的可靠性與安全性以滿足數字化時代的電力需求；④經濟性，通過技術創新、能源有效管理、有序市場競爭及相關政策提高電網的經濟效益。3.3日本的智能電網

日本政府通過深入比較與美國電力工業的不同特征，結合自身國情，決定本國的智能電網的發展。日本政府大規模發展新能源，確保電力系統的穩定，構建智能電網。據2009年3月17日日本《電氣新聞》報道，針對美國提出的智能電網，日本經濟產業副部長望月晴文指出，美國的脆弱電力系統與日本的堅強電力系統無法單純比較，日本將根據本身國情，主要圍繞大規模開發太陽能等新能源，確保電力系統穩定，構建智能電網。經產省根據日本企業在智能電網的技術先進性，選出了7領域26項重要技術項目作為發展重點。如輸電領域的輸電系統廣域監視控制系統（WASA）、配電領域的配電自動化、儲能領域的系統用蓄電池的最優控制、電動汽車領域的快速充電和信息管理和智能電表領域的廣域通訊等列入其中。2010年4月，日本經產省在橫濱市、豐田市、京都府和北九州市開展了智能電網實證項目。京都府京阪奈節能城市項目，利用智能電表開展節能技術實證；橫濱市開展智能家居技術實證；北九州市開展新能源接入技術實證；豐田市開展電動汽車技術實證。3.4中國的堅強智能電網

我國關于智能電網的研究進展緩慢，甚至是剛剛起步。2007年10月，華東電網公司啟動了智能電網可行性的研究，密切跟蹤國際先進電力企業和研究機構對智能電網的研究，并結合華東電網的現狀和今后的發展要求，提出了三個階段的發展思路和行動規劃——2010年初步建成電網高級調度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。2009至2020年國家電網總投資3.45萬億元，其中智能化投資3841億元，占電網總投資的11.1%，未來10年將建成堅強智能電網2009至2010年為規劃試點階段，重點開展堅強智能電網發展規劃工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發、設備研制及各環節的試點工作；2011至2015年為全面建設階段，加快建設華北、華東、華中“三華”特高壓同步電網，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用；2016至2020年為引領提升階段，全面建成統一的堅強智能電網，技術和裝備全面達到國際先進水平。中國國家電網公司目前正在推進“一特四大”的電網發展戰略以特高壓電網為基礎，促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發，在全國范圍內實現資源優化配置。以大型能源基地為依托，建設由1000千伏交流和±800千伏直流構成的特高壓電網，形成電力“高速公路”。同時，將以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，發展以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的堅強智能電網。

智能電網的廣闊的發展前景

作為世界各國都在著重研究發展的新一代電網，應該說，智能電網的發展前景還是很廣闊的。通過以上的分析我們可以看出，與當前的傳統型電網相比，智能電網有其獨特的優勢，它可以解決很多當前電網所不能解決的問題。它的自愈性理論上可以使當前電網中出現的大停電事件變為零可能；并且其互動性是極具現實意義的，通過供電公司與用戶的雙重反饋可以極大的促進當前風電等不可控電能的利用和電能傳輸的效率；智能電網還可以加快綠色電網的建設，使電網更加安全潔凈。同時，智能電網可促成和激勵新產業的發展擴大，加快電力市場和國民經濟的發展與繁榮。電網的創新將使銷售市場更加自由，更具有創造力，以智能電網為載體，以提高能源利用效率、減少對環境的影響為主要驅動力的一系列新技術所組成的產業群將隨智能電網的建設而獲得更大的發展。并且，最具前景的產業是電動汽車及儲能技術，最具難度的是如何實現電網的最有控制。智能電網還會促進電力市場的蓬勃發展，在智能電網中，先進的設備和廣泛的通信系統等基礎設施及其技術支持系統為市場參與者提供了充分的信息和數據。總之，在未來一段時期內，智能電網必將成為世界電網發展一個重要方向。

結論

本文主要通過綜合智能電網在幾個典型的國家和地區的發展歷程，簡要地介紹了一下對于智能電網的淺層認識。1）智能電網作為新一代電網是在目前電網所暴露出的問題的推動下出現的；2）智能電網具有傳統電網所不具有的特征；3）世界上許多國家和地區都在努力開發適合于本國國情的智能電網；4）智能電網具有廣闊的發展前景。

參考文獻：

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[4] 《智能電網 ——新能源、新技術、新材料的應用平臺》——2009年6月1日 [5] 《歐洲智能電網產業發展形勢與需求分析》——北極星電力網 [6] 《日本智能電網發展模式與方向》——2011-08-19 [7] 《我國智能電網的發展前景分析》——行業研究