智能电网论文范文

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第1篇

美国是第一个提出智能电网的国家。智能电网是一个电力体系，其包含多个配电体系与输电体系。电力网络能够对公司的需求与电力市场的总体需求加以迅速反应。智能电网的结构特别智能，可以迅速地传输信息，为用户提供更高品质的服务。立足于长期发展的角度，建设电网投资最少的方式是构建智能电网。当前，全球的平均气温在上升，全球的人口也在迅速增多，能源问题正在逐渐凸显，因此人们开始尝试建设智能电网。爆发金融危机以后，美国为了让经济迅速复苏，大力建设智能电网。建设智能电网的目的是缓解能源紧张局面，且利用电网的建设来推动其他领域的发展。中国是全球人数排名第一的国家，虽然国土面积有960万平方公里，可是地区发展不平衡，所以，在建设智能电力网络时，不可照搬其他国家的做法，而应结合我国的基本国情，并且还应当明晰建设的重点。当前中国智能电网的建设目标是“坚强智能电网”，将架构的建设与信息自主化相融合。

2智能电网的特征

在建设智能电网时，应当考虑我国的现实状况。国内智能电网的建设应具有这样六个特点：

2.1环保此特点合乎我国当前生态经济的要求，也要求对电网资源加以再次加工利用，尽量降低工业生产给生态造成的负面影响。

2.2电网架构牢固中国的自然灾害发生频率较高。灾害会对电网体系产生较大的不利影响，造成电能无功正常运送，所以智能电网在构建时应注重保障架构的牢固，如此才可以保障电网可以承受自然灾害的影响，不会因为外界环境的变化而停止运行。

2.3资源的优化电网的建设需要运用到多种资源，可是，国内电网在建设时资源运用率较低，此也造成了电网的收益不理想。建设智能电网的过程中，对资源加以优化，最大化地提升电网的运行效率。

2.4经济收益在智能电网的建设过程中应当全面考虑，尽量降低建造成本，如此不但保障了电能的品质，并且提升了物质收益。

2.5交互性此特点是指在后面环节的能源供给过程中，应当构建一个高质量的市场沟通体制，可以第一时间掌握客户的需求，依据需求优化服务的品质。

2.6自动化自动化主要是电网能够对故障进行自我诊断，并进行自我修复，不仅节约了时间，还降低了成本。

3电力工程技术在智能电网发展中的整体运用

3.1在电源部分中的运用探究得知，电力工程技术的首个功能是把接连不断的电能提供给智能电力网络，包含两种电能类型：一种是直流电，另一种是交流电。其中，交流又包括两种：一种是变频交流，另一种是恒频交流。在变电所的操作中，一方面能够运用直流电源，另一方面能够运用交流电源，而且能够把高频开关电源运用到所有类型的电脑中。

3.2在供电过程中的运用由于智能电网对电网工作状态与电能的品质有很高要求，所以在电网发展过程中，应高度关注电能品质与电网运行的平稳性，此就要求有机融合电力工程技术中的谐波管控技术与无功补偿技术。其中有两种是具有代表性的设置：一种是薄型交流变换器，另一种是超导无功补偿设施。

3.3在智能发电过程中的运用经过调研剖析可以知道，这几年，电力工程技术逐步被运用到智能电网体系中，主要是通过电力、电子器件完成对电能的转化与管控。运用电力工程技术，有利于降低电量耗费，另外，减少机电设施的运用，提升工作效率。

4电力工程技术在智能电网建设中的具体运用

4.1质量优化与能源转换技术质量优化指的是在智能电力网络的构建过程中将电能分成多个级别，然后运用评测判定的方式，进而构成完备的机制，智能电力网络发展的过程中应着重剖析经济性的方向，从而确定供用电接口方式，有效地构建电能品质评定机制和用户评定机制。此外，智能电力网络的发展过程中，电力工程技术的有关制度也在改进，这样就能够保证智能电网更加经济化。低碳能源会成为今后能源发展的方向，它降低能源的消耗量，从而减少环境污染、低碳能源主要是使用先进的技术来改善能量转换的方式，更加充分利用能源，目前太阳能和风能是使用最广泛的低碳能源。

4.2柔流输电技术这个技术使用了微电子技术、电子技术、电力技术等等，展现了控制技术和通信技术，此种技术可以便捷地控制交流供电的过程，在国内智能电力网络发展过程中，电力工程技术大部分是运用在高压电输变电的过程中，需要把众多的对环境危害很小的能源运用到电力体系中，而且实现对能源的分隔等过程，因此，将电力工程技术与控制技术相融合可以控制与调整智能电力网络中的不同参数，提升智能电力网络的平稳性，另外，供电的过程会在较大程度上减少电损，进而提升运送电能的水平。

4.3电力工程技术中的高压直流输电技术在当前智能电网中依旧运用的直流运送电体系中，有许多环节运用的是交流电，可是，在实际的供配电运行过程中应当保证运送的电流是直流的方式，为了完成逆变或者环流的工作，就一定要让控制换流器发挥作用，而且也唯有运用高压直流运电技术，才可以从根本上实现这一目标。换流器大部分状况下是采用部分具有管段作用的原件构成，有效地达成电力运送的平稳性与经济性，比如部分份量相对不重的直流输电体系，另外，此项技术不但能够运用到长距离的直流运送中，还可以运用到短距离的直流运送中，达成高效地为海岛等边远地区运送电能，在国内远距离运电技术中，积极的运用了高压直流运电技术，而且伴随技术的进步，此项技术还会被运用到更长距离、更大容量的运电项目中。

5结语

第2篇

“能源互联网”的需求推动力源于能源供需矛盾和新型可再生能源的出现。其追求的目标是充分利用新技术优势，对不同的供能环节进行整体优化，形成一体化的社会综合能源供用体系，即“能源互联”系统，通过对能源的产生、传输、分配、转换、存储、消费等环节进行整体协调控制，通过整体优化提高能源的利用效率，并通过不同能源间的“替代和转化”提高可再生能源应用比例。电能的方便传输和易于使用的特点使其在能源整体化应用中，将扮演纽带作用。能源互联网的需求推动作用可以归结为以下2个方面。（1）供需互动的需求。在电力系统中，分布式电源、三联供机组、电动汽车、储能装置、可控负荷、智能建筑大量出现，电网内将出现越来越多的“发用电联合体”（Prosumer）。它们的出现使能量的流动方向由单向向“双向互动、互联”转换，相对传统负荷它们具有更多的智能特性，不但可以受控，而且可以主动提供能量，在能源整体控制过程中可以作为局部的“虚拟发电厂”参与能源调度控制。信息化的进步和“智能负荷”以及“发用电联合体”的出现也给负荷主动参与提高能源整体使用效率提供了新手段，新型负荷的互动控制和主动供电能力，可以减小和补充系统备用，提高能源系统整体效率。（2）能源间的替代转化需求。社会对能源的需求是多样的，除用电需求外还有供热、制冷等需求，这些不同能源需求的变化会影响能源的供应平衡。各种新能源技术的发展，能源供应种类向多样性发展（电、天然气、风能、生物质能等绿色可再生能源）。“多种能源”在满足“不同能源需求”过程中，将会出现不同种类能源间的替代与转化需求。以风电为代表的可再生能源在国内发展迅速，但是，由于当前技术条件限制，风电在用电低谷及供暖季节存在较突出风电发用矛盾，弃风现象时有发生，一方面负荷需求旺盛，另一方面可再生能源却无处消纳。通过能源间的替代和转化可以实现不同种类能源负荷需求和供应间的联产、联供，从而使可再生能源如替换常规电能一样在其他能源供应领域发挥更大的作用，形成能源领域的“互联”和整体优化。这种能源互联系统可以综合考虑能源供给成本及其特性，在满足能源需求的前提下，优化能源供给，满足使用成本或者污染排放最低等优化目标。信息技术的进步，互联网改变了当代社会人们的生活方式。电力及能源领域信息化程度的提高，也为能源跨领域的集约化供给提供了契机。不同能源领域以及用户信息的互联互通，能够更加便捷地了解当前能源的供给与消费情况。发挥能源间互补优势、充分利用可控负荷资源，对能源供应与消费体系进行整体优化，可以改善能源供用结构、推进能源使用效率整体提高。

2能源互联网技术框架分析

2.1能源互联网构成

构建“能源互联网”的主要目的是优化能源结构（更多应用新能源）、提高能源效率（发挥不同能源优势和新型负荷的技术优势），从而改善用户体验。优化能源互联网资源，首先需要确认能源互联网构成要素，界定优化范围。根据文献[1]和[2]描述，结合智能电网研究成果，图1描述了能源互联网总体构成：电、供热及供冷等形式的能源输入通过与信息等支撑系统有机融合，构成协同工作的现代“综合能源供给系统”。该系统内多种能源（化石能源、可再生能源）通过电、冷、热和储能等形式之间的协调调度供给，达到能源高效利用、满足用户多种能源应用需求、提高社会供能可靠性和安全性等目的；同时，通过多种能源系统的整体协调，还有助于消除能源供应瓶颈，提高各能源设备利用效率。不同能源对环境的影响不同，传统能源供应体系中，特定能源已经形成了相对稳定的消费市场，比如石油主要用于交通、化工、发电等行业；天然气则主要于日常生活、供热、发电、交通等领域。可再生能源目前几乎全部用来发电。一次能源长期以来形成了自身的产业链条，不同种类能源间互相补充空间有限。但是，电能可以充当不同能源间的桥梁。目前可再生能源绝大部分转化为电能。如果通过电能用绿色可再生能源替换其他高污染一次能源，可以提高能源消费的整体环境友好程度。要实现这种能源的优化供给需要具备几个条件：①要具备不同种类能源间的（供求关系等）信息互通；②要具备能源输出互相替代的必要技术手段，即通过电能能够满足被替代能源消费主体的需求；③要能够给能源消费者清晰、及时的引导信号，吸引能源消费主体参与能源消费优化配置。具备以上条件，配合必要的技术手段，最终实现社会能源的整体优化利用。实现这一目标可以通过技术手段构建“能源互联网”。

2.2能源互联网技术框架

为了达到上述整体优化目标，在明确能源“互联”范围基础上，需要进一步研究合理的能源互联网技术框架，应用先进技术发挥多种能源与用户互联、互动的整体优势。这种能源互联网技术框架设计的唯一目的是发挥技术优势，从技术角度提高能源的使用效率。在不存在政策、市场和技术条件限制的前提下，设计满足上述条件的能源互联网技术框架模型，如图2所示。图2所示“能源互联网技术框架”包括“市场环境”、“能源供给、转化和消费”、“信息支持”以及“调度控制”4个部分。市场环境包括能源供给侧市场和能源需求侧市场。其中，能源供给侧市场负责不同种类能源的市场价格信号，调节市场能源供应结构（可以在这个环节使用价格信号或补贴鼓励使用清洁能源，减小环境污染）；能源需求侧市场负责吸引可控负荷和具有反向送电（或其他能源形式）的“发用电联合体”参与需求侧调度控制的价格或其他激励信号，以鼓励负荷参与需求侧响应。能源供给、转化及消费是能源互联网中的能源流，也是整个技术框架的最终优化协调对象。多种能源发出的电、热、冷等能量形式通过输电电网、管网或者运输通道最终抵达用户侧，满足用户的用能需求。能源互联网框架在以上基础上，加强了对分布式电源和微电网的支持，同时应用各种储能以及电转化为气体等技术，结合信息共享和多种能源的成本对比，以电能为中心实现有目标（优化或降低污染、提高清洁能源比例等）的多种能源间的替代和转换。消费环节除了包括传统用户还增加了智能可控用户以及可以反向供能的发用电联合体等。信息共享支持是整个技术框架中的信息流。“高速、可靠和安全”的未来信息网络技术是实现能源互联网技术框架下大量数据采集、传输、分析再到优化计算的基础条件。在信息技术支持下，为保障整个能源框架的安全优化运行，需要设置必要的运营管理机构，对能源进行集中调度管理，这种调度管理可以采用与外部市场环境相适应的商业运营模式并根据能源管理范围进行分级设计。同时针对用户侧可控负荷和具有发电及其他供能（供热、制冷等）能力的“发用电联合体”在自愿的前提下可以直接参与或通过“负荷调度控制”，应用“虚拟发电厂”技术参与能源互联网的调度控制。这种基于信息共享的通过能源整体调度控制实现能源的整体优化利用是能源互联网技术框架的核心内容。

2.3能源互联网优化控制概念模型

在上述能源互联网技术框架内能源消费有如下特性。（1）能源供应能够“互联”。能源互联网技术框架下不同能源间可以相互支持以及一定程度上的替代转换。这种互联可以通过控制系统实现面向用户最终需求的“应用转化”，也可以直接通过能源间的转换与替代实现。（2）能源互联后不影响用户的使用。方便用户安全高效使用，原来互相割裂的能源供应“互联”后应提升用户体验，不影响用户的正常使用。（3）能源互联后能够优化。能源互联网技术框架下的能源供应应该比“互联”之前有更高的效率。可见，能源互联网是一个以对能源进行整体优化为目标的复杂能源供用系统，为了实现整体优化的目的，需要建立相应的优化模型。综上所述，不同种类能源消费行为的成本是变动的，同时，不同种类能源供应对环境的影响不同。再考虑到新型负荷的可控性，建立如下能源互联网优化模型。以上模型的物理意义是在满足能源总供给与需求之间平衡和能源与供给消费约束的前提下，追求能源供应总成本最低或者污染排放最小等优化目标。能源互联网的优化模型根据不同市场运营规则细节上将有所不同，这里讨论的优化模型是对能源互联网技术框架的一种目的性描述，求解该模型需要确定不同能源的成本函数和其他约束条件，这些约束条件与具体的能源互联网运营规则和物理环境密切相关。

3能源互联网研究现状

上述“能源互联网”技术框架是对未来能源整体供用体系的概念性设想，关于未来的能源发展，国内外普遍开展了基于先进信息通信技术的包含能源互动思想（包含能源间的转化和替代）的相关研究。除了文献[1]中关于“能源互联网”的设想外，美国各大研究机构和高校都在进行相关研究。在用户互动方面，美国在需求侧响应方面已经进入实际应用阶段，电网中出现了专职的“调荷服务商”用于为电网提供负荷调度服务；能源的互联与转换方面，美国发电公司长期根据市场需要选择出售天然气与电力的比例。欧盟也在开展“智能能源的未来网络”（FINSENY）项目，研究将能源与信息的整合，汇集了能源和ICT（信息通信技术）行业的关键技术以确定智能能源系统对ICT的要求，从而提供创新性的能源解决方案以优化能源传输，改变人们的能源消费方式，减少CO2的排放，改善生活环境[3]。日本则在微网及分布式电源基础上致力于研究冠名为“电力路由器”的电能控制技术及相关装备[4]。在国内，关于未来能源供应技术的研究一直受到高度重视，国家电网公司明确“能源互联网”是未来的智能电网，智能电网是承载第三次工业革命的基础平台，对第三次工业革命具有全局性的推动作用。目前，国家电网公司已积极开展、部署相关研究工作。北京市科委组织了“第三次工业革命”和“能源互联网”专家研讨会，并启动了相关软课题研究，以期形成详细的能源互联网调研报告和路线图。中国能源发展目前面临总量供应（石油、天然气对外依存度高）、资源配置（能源与生产力分布不均衡）、能源效率（大量煤炭直接燃烧，整体能效偏低）、生态环境（土壤、水质、大气污染）四大问题。针对以上问题，可以采用增加清洁能源发电比例、提高能源效率的方法加以改善。本文所述能源互联网技术框架统一配置能源资源，从能源供给和使用2个方面进行整体优化，基于信息共享建立必要的市场调节机制，优化引导能源的开发和使用，最终实现增加清洁能源发电比例、提高能源效率，以电能为中心统一优化配置能源资源；使能源发展方式由消耗型向可持续、可再生和更环保的发展轨迹过渡；实现能源供应安全、清洁、环保与友好地发展[5-11]。

4结语

第3篇

（1）不断改善用户体验

用户体验游电费价格、停电率、阶梯电价等方面。电力公司需要根据不同的需求进行调整，用户体验的改善也是智能电网的工作目标。

（2）电网自我控制能力的提升

当前，我国电网制动装置还未具有评估事态发展的能力。因此，我们必须不断加强评估动态安全来做好预防性控制。智能电网正是面临系统故障时，能够将该区域予以隔离，有很强的应用价值。

（3）能够切实提高电网运行效率

除去运行优化与资产管理以及降低使用率成本以外，智能电网还通过使用储能、高温超导、电子等新技术对电网进行了改革。以高温超导技术为例，该技术的应用仅通过狭窄通道即可实现电力的大量传输，且电压网损接近零。

2智能电网技术体系主要内容

2.1拓扑结构

我国多年来一直采用较为传统的放射电网，这样的电网如果发生线路方面的故障，很难以最快的速度恢复正常供电。由于智能电网中的灵活的拓扑结构是构建智能电网最为基础的物理结构。一旦出现网络方面的故障，拓扑结构可以迅速的将其控制于最小范围内，给快速恢复供电提供了必要的条件。因此，配电体系的侧面发展循环网络，并设置环形总线与微电网。这样才能控制双向流向，并保证电路间的交换功率。

2.2智能电网中的测量及传感技术

该技术可以实现远程监控、分时段的用户管理。例如：可以对分布式设备进行实时监控，还能及时监控到智能仪表、传感器、测量装置。通过传感器与测量系统的有效结合，可以实现智能控制的目标。智能电网研究中，我们最为急需的就是精度高、能耗低的传感技术与网络测量技术。

2.3智能电网中的专业芯片技术

该技术是智能电网的核心技术部位。电网中的芯片升级后可以实现众多功能。智能芯片所包括的主要种类有：通信体系芯片、控制芯片、时间芯片、计量芯片和驱动芯片等等。

2.4智能电网中的通信技术

智能电网正常构建与运行离不开通信技术。双向、高速集成、实时的通信系统是智能电网正常运行的基本保障。通信技术不但能实现信息的双向传输、实现互动，还能应用量测技术进行连续、实时的检测和校正电网中的各项参数。进而使用相应的信息技术实现系统内部的自愈目的，并接受更加完整的信息。

2.5信息安全与网络安全技术

由于智能化电网是科技化与信息化相结合的系统，其安全内涵较传统电网要高很多。这就对智能电网的网络与信息安全加倍防范。当前较为常见的安全技术有：新密码技术、实时镜像备用、信息信任体系、病毒防护技术、恶意入侵防御技术、数据存储安全、实时主动防护等等。

2.6智能电网中的智能化设备技术

为提升电力系统的工作性能，我们必须在智能电网中使用最新电子设备。新技术与设备的使用能提高功率密度、成产效率、供电可靠性以及输配电系统性能。此外，我们要在负荷特性与电网间寻找出平衡点来提高电能质量。

（1）电力电子技术。该技术主要通过电力电子器件对电能进行控制与变换。当前，半导体功率元器件逐渐向大容量、高压化方向发展，很多电力电子产业都以高压变频作为主要的传动技术。同步开端技术的智能开关。新型超高压的高压直流输电技术，交流柔性输电技术。用户用电技术有动态电压恢复器、静止无功发生器。

（2）分布式的能源接入技术。自我调节能力和智能判断基础上的分布式管理与多能源统一入网，是智能电网系统中的核心部位。这个系统能够实时采集和监控电网与用户用电信息，以输配电方式为终端输送电能时也是最安全和最经济的。分布式电源（DER）的种类主要有：光伏电源、风力发电、燃料电池、小水电、储能装置能等。通过智能自动化系统，可以将多种分布式电源犹记得并入电网之中，并保证运行有很强的协调性。在提高系统工作效率与可靠性的基础上，节省了大量的输电网方面的投资。有力的支持了峰荷电力与电网紧急功率，进而带来更大的经济与社会效益。

2.7发电机功率与预测短期负荷技术

超强的预测力是构建智能电网技术体系的有力保证。实现短期负荷预测和发电机功率预测，必须将只能传感器与先进的信息通信技术作为技术支撑。这样才能实现短期的预测和预警。

2.8蓄能技术

不稳定是可再生能源的最大缺点，因此，智能电网的储能技术室很多单元构成的，例如：电容器储能、超导磁储能、化学电池储能和燃料电池储能等多种形式，这些储能方式的主要特点是：高效、高密度。

2.9电力控制技术

同样，电力控制技术也是智能电网技术体系构建中至关重要的组成部分。该技术可以优化运行系统，很好地完善智能电网体系结构。

3结束语