浅析智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用
中图分类号：TM732 文献标识码：A
随着人类社会发展程度的提高，作为社会发展动力之一的能源却越来越紧缺，一些不可再生的能源已经濒临殆尽。人类社会生产力的发展与能源紧缺的掣肘之间的矛盾日渐突出。为了应对当今社会能源日益短缺的窘境，可持续发展的理念已经成为世界各国的发展共识。能源产业特别是清洁能源产业成为世界各国争相发展的重点产业之一。电力，作为一种清洁绿色的可再生能源越发得到人们的关注。经过多年的发展，从电网发展的基础来看，绝大多数国家的电力需求已经趋于饱和状态，电力网络经过多年的持续、快速发展，其架构也已经趋于稳定、成熟，大多已经具备较为充裕的输、配电供应能力，因此，如何提高能源的利用效率，确切地说是如何提高电网的运转效率成为电力领域竞争的关键。于是，智能电网的概念逐渐走进世界各国人们的视野，智能电网在提高电力能源利用效率、节约能源方面所具有的无与伦比的作用，也使得各国在能源方面的竞争发展在电力领域一定程度上集中在对智能电网的研究与开发上。
一、对智能电网的概念认知
智能电网始于2005年，它出现的标志是埃贝尔发明的一种利用群体群体行为原理使得一幢大楼的所有电器相互协调的一种技术和无线控制器。发展到现在，智能电网已经取得长足进步，它一般由智能变电站、智能配电网、智能电能表、智能交互终端、智能调度、智能家电、智能用电楼宇、智能城市用电网、智能发电系统和新型储能系统组成。虽然智能电网的发展十分的迅猛，但是从全世界范围内来看尚属于起步阶段，因此并没有一个权威、准确的定义。我们不妨通过列举不同研究者对于智能电网的概念表述来探讨下智能电网的内涵。
美国能源部曾给智能电网下过这样一个描述：智能电网是一个能够监视和控制每一个并发用户和电网中的节点，以保证从电厂输出开始到终端用户的整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动的完全自动化的电力传输网络。
在我国，国家电网中国电力科学研究院是这样描述智能电网的：智能电网是以特高压电网为骨干网架的，它涵盖了我国所有的电压等级，是各个电网协调发展的坚强电网。它综合运用了了先进的现代传感测量技术、现代通信技术、现代信息技术、计算机技术和现代控制技术，并且与物理电网高度集成。它可以充分地满足用户对电力的需求和对资源的优化配置，不仅可以确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展的要求，还可以实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
通过以上两个概念表示我们不难得出智能电网有着如下几个特点：
（一）智能电网是多种现代技术的综合体，多种现代高等技术的运用集中体现在了“智能”二字上，具体地说，体现在如下几个方面：
1.智能电网是集成并且协调、优质的。智能电网在在配电、发电、变电、输电以及用电的几大环节上，它可以实现电力流、信息流、业务流的高度集中一体化，它可以通过自动管控和自我调节，协调好各个环节的能耗，保证在最大限度上用最低的能源损耗来实现最好的预期目标。也就是说通过智能电网来规划电力系统，它的运作过程是集成的，而实现的目标确实是最优的。
2.智能电网是“坚强”并且可以“自愈”的。智能电网的发展是以市场变化为基础的，这就注定了智能电网一定是最优选择项。它的发展基本上代表了现代电网的发展方向和发展需求。具体地说，智能电网的抵御能力是非常之高的，它具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，可以避免像普通电网那样受到物理攻击或者是网络攻击就会被破坏乃至整个系统瘫痪的情况，同时，智能电网是能够“自愈”的，这里的“自愈”是指智能电网在各个环节中即使其中一个环节出错，某些原件受到损坏也会自动将出错或者是受损的那一部分从整个系统中隔离开来，而不会影响整个电力系统的正常运转。
（二）智能电网是优质、绿色、清洁、可再生的能源载体。这显然符合当今社会倡导绿色生活，减少环境污染，促进持续、快速、可持续发展的时代要求。
二、智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用分析
运用各种先进技术对电力系统进行合理规划是顺应时代发展潮流的需要。集成了诸多先进技术的智能电网是未来电力系统发展的大势所趋。智能电网在电力技术及电力系统规划中有如下应用：
（一）高速、双向、实时、集成的通信技术
智能电网的数据获取、保护和控制都需要高速、双向、实时、集成的通信技术的支撑，这样可以使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力的交换互动平台。通过这一技术，智能电网可以连续不断地进行自我监测和校正，通过使各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平，实现其“自愈”。该技术的有效运用可以极大地提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。
（二）智能固态表计
该技术主要用于评估电网设备的健康状况和电网的完整性，通过进行表计的读取、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来极大的提高整个电网的安全系数。除此之外，它还可以保护电网元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统正常运行。 （三）大容量储能技术
发电的高质量存储一直是电力系统提高输电效率，提高经济效益的关键之一。大容量储能技术的有效运用可以提高电网输送容量和可靠性，有效的缓解电力供求之间的紧张关系，在一定程度上实现供电和输电之间的动态平衡。
（四）专家系统
“专家系统”是一种先进的控制技术，通过专家系统不但可以分析、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，还可以通过收集数据和监测电网元件、分析数据、诊断和解决问题、执行自动控制的行动，为运行人员提供信息和选择等步骤，对任何事件都能够快速诊断、反应、分析并提出解决方案。有了“专家系统”可以极大地降低损耗，其精密的控制技术一定程度上保证了智能电网的智能化。
（五）超导技术
众所周知，超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电在智能电网中一定可以得到广泛运用。因此，要充分应用在超导方面的最新研究成果，提高传输功率的密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。
结语
近几年，国家陆续出台政策扶持智能电网的发展。如今，我国智能电网进入全面建设阶段，智能电网的发展促使智能电表招标采购活动上升，加速了我国智能电表市场的增长。电网规划和管理是关系到日常生产和居民生活的重要工作，坚持智能电网的发展和建设，提升电网输送效率，降低线损，支持清洁能源机组大规模入网，加快清洁能源发展，推动我国能源结构的优化调整，实现电网与用户有效互动，推广智能用电技术，提高用电效率，使得电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面，可以提高能源利用效率，促进节能减排，为国民经济发展、能源生产和利用、环境保护等方面带来巨大效益。
