科技文献检索-关于智能电网

智能电网需求侧管理下高度集成的开放式通信系统大爷哦郑州轻工业学院 电气信息工程学院，郑州 摘要：该文概述了智能电网技术和分布式能源的基本情况，并以此为基础，总结提出了智能电网框架下三具体的分布式能源发展方式。各级电网协调发展的坚强电网之路。基于对我国智能电网建设的必要性和基础的分析，重点探讨了我国发展智能电网应关注的4 个方面，即建设具有中国特色的坚强的智能电网、科学规划输配电系统智能化时序、超前谋划智能电网与信息化建设的融合，以及牢固树立智能电网与电源和谐发的科学规划输配电系统智能化时序、超前谋划智能电网与信息化建设的融合，。我们本文主要对智能电网的先进的监控软件和辅助决策体系及分布式能源管理系统两方面进行深入探讨和研究。关键词：智能电网；分布式发电；关键技术；特征；中图分类号：TM551 智能电网及分布式能源概述1.1 智能电网智能电网即将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、减小对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、实现与用户间的互动和为用户提供增值服务等多个优点1。智能电网的智能化主要体现在以下几方面：可观测采用先进的量测、传感技术；可控制对观测状态进行有效控制；嵌入式自主处理技术；实时分析完成数据到信息的提升；自适应和自愈等几个方面。当前我国发展智能电网的推动因素可归结为电网安全、新能源发展、市场需求等方面，具体包括：满足电力负荷高速增长需求，确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，积极发展可再生能源，适应电力市场化改革要求等。1.2 分布式能源目前, 常见的分布式能源有太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等，而分布式能源的利用主要是通过分布式发电来实现。太阳能发电技术较成熟、应用较广泛的是太阳能光伏发电技术，即利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。风力发电即将风能转化为电能,其输出功率由风能决定。风速作用在风力机的叶片上产生转矩,该转矩驱动轮盘转动,通过齿轮箱高速轴、刹车盘和联轴器再与异步发电机转子相联,从而发电运行。生物质能发电即先将生物质转化为可驱动发电机的能量形式（如燃气、燃油、酒精等），再按照通常的发电技术进行电能输出。速发展等这些成就。正因为这些努力才产生了智能电网的概念。1.3 智能电网的概念与结构目前，由于各国根据自身国情对智能电网的需求和考虑不尽相同，智能电网尚未有一个统一、明确的定义从广义上来说，智能电网包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统7。图1 展示了未来智能电网的基本结构，电能不仅从集中式发电厂 研究者们发现，智能电网与当前的电力系统相比，它的优势主要体现在：（1）在初期就能检测电网问题并实施校正措施；（2）接受更加大量的数据信息并做出响应；（3）系统快速恢复的能力；（4）迅速适应电网变化并进行拓扑重构；（5）为运行人员提供高级的可视化辅助系统。2 智能电网实现的关键技术问题2.1 分布式能源的智能管理系统分布式能源(DR)是指安装在用户端的能源综合利用系统，主要包括分布式电源(DG)和分布式储能系统，同时还包含负荷侧能量管理系统和热电联产系统(CHP)。其中，分布式电源的形式包括风力发电、光伏发电、微型燃汽轮机和小水电等，分布式储能系统则包括燃料电池、蓄电池等。近年来，分布式能源技术发展迅速，在丹麦、芬兰、挪威等北欧国家，现有的分布式发电装机容量已超过其总装机容量的30%。可以预见，在不久的将来，分布式能源将走进千家万户。然而，当融入大量的分布式能源后，电网的结构、能量形式、功率流动、信息交换和控制方式的复杂程度大大增加。因此，针对分布式能源带来的问题，可以从以下几个方面展开研究。（1）分布式能源的运行管理优化。一方面，风电、光伏发电等分布式电源因为具有能源间歇性的特点，必须通过实时、精确的发电和负荷预报，优化分布式电源的调度和管理，以保证电网安全稳定运行，提高供电的可靠性；另一方面，通过分布式储能装置维持电网发电和负荷的动态平衡，分布式储能装置除了大容量的蓄电池外，大量的混合动力汽车电池也将是分布式储能的一种重要形式，同时也是一种新型负荷，它既可以作为储能装置在电网负荷高峰时对发电量进行补偿，又能在负荷低谷时吸收和储存电能，因此，对大量汽车电池进行监控和调度管理也将是分布式能源管理的一个重要内容。（2）分布式能源的接入标准和规划方案。基于现有的分布式电源接入标准IEEE1547 系列，考虑不同类型、容量和数量的分布式电源接入电网后的影响，对相关标准进行完善和补充。同时，由于大量的分布式能源接入中低压配电网，电网结构不再是由发电、输电到配电的垂直辐射式，而是类似于因特网的信息传递模式，出现了能量双向流动的新布局，因此必须合理规划和设计分布式电源的类型、安装地点和容量等，有效发挥分布式能源和提高供电可靠性。（3）新的保护方法和技术。大量分布式能源的接入，潮流的双向流通，导致继电保护的工作原理和动作逻辑变得更加复杂，传统的故障检测方法和保护原理将不再满足要求。因此，必须改造现有的保护系统，当电网发生扰动或故障时，迅速适应变化，实现 灵活的网络拓扑重构，将故障影响范围局限在最小范围，并可迅速通过其他连接恢复对其他部分的供电。（4）对于输电成本高、对电能质量要求高的集中电力用户区，将分布式能源以微网（Micro Grid）的形式接入大电网，是对分布式电源利用效能最高的一种方式。微网是指由分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行14。实现微网技术所需要解决的关键问题包括：高渗透率下微网与大电网的相互作用机理；微网内部各种分布式电源的协调控制；微网与大电网之间的保护和控制系统等。2.2 高度集成的开放式通信系统为了能够实时监视和控制电网运行，清晰掌握电网的状态，预防事故发生和及时清除故障，智能电网应该具备高速、双向的数字化通信系统。遍布整个电网的通信设备将信息在各种测量装置、控制设备和执行元件之间进行相互传递，以保证电网安全、可靠、经济地运行。具体来说，智能电网的通信系统应解决以下几个关键问题：（1）开放式的数据通信。当前电力系统不同的企业、部门之间信息共享受到限制、不同应用软件无法相互兼容，然而智能电网要求其通信系统必须是开放式的，不同企业、部门之间的数据可以完全实现共享。 （2）完备的通信标准。智能电网对现有的SCADA 数据采集系统、需求侧能量管理、电网规划、运行调度、电力市场操作等方面的通信系统都将产生影响15，因此需要根据电网中的新变化制定相应的通信标准。（3）数据通信网络与智能设备的高度集成，即智能电网中的信息网络能够与各种物理设备如智能仪表系统、智能控制系统等集成为一体化的通信系统。3中国的智能电网的基本条件和必要性3.1智能电网的选择是由中国的基本条件和内部动力原因是中国的能源资源距离负荷中心远。事实上，大容量能源已被远距离转移并且伴随较低的损失。我们希望特高压输电的出现5将提供机会以更好地实现电力资源和大型能源基地在较大范围内分配。但是，电压水平的提升，只是电网的发展外部表现。它的内部驱动力包括了控制的灵活性，管理的高效率和消费者，从而推动了智能电网的形成互动。首先，在建设智能电网的先进技术和设备的工作过程，将有助于形成一个稳定的电网安全运行和重大平台，提高电网最小系统的容量。其次，在建设智能电网，该系统的优化运行过程中，资源和生命周期资产管理的优化，可通过先进的理念物化的利用率，提高员工的专业素质整合，对企业内部资源和挖掘企业的内部潜力。第三，公用事业和消费者之间的有效互动操作办法的DSM积极的贡献，移峰填谷负载的负载，降低系统储备和减少经营成本，提升了电网承载能力，提高电网投资的利用率。3.2中国智能电网的基础建设智能电网中的某些领域的工作已经在中国进行。更具体地说，这项工作可分为三类，即，发电，输配电和消费。发电集团包括分布式发电，可再生能源发电，节能技术和节能型调度自动发电控制。D组的T特高压交流和特高压直流输电，事实，数字化变电站技术，电源管理单元为基础的广域测量系统，管理事务司，国家为导向的维护和生命周期资产管理等组成。功率消耗组包含的制定。电源，自动测光和自动转录等。此外，大多数电力公司都让自己更多的数字和信息共享，它建立了一个智能电网建设的基础。客观地说，中国智能电网基础正在形成，这可以通过以下证明：特高压电网作为骨干和各级电网协调发展的在不同级别仍在建设。广域网分配的能力需求进一步改善。在全国范围内统一电力市场正处于初级阶段，交易机制和价格政策仍远未成熟。因此，清洁能源，分布式发电参与市场竞争的基本条件尚未成熟。在电力市场的效率和效益没有得到充分显现出来。电力用户没有享受到与电网的相互作用而产生的好处他们可以接受的，是一个单向的被动服务。电表只能自动读取。一个工程需求许多工作要做并且引导电力用户的消费习惯和消费需求。政府没有有关的政策或有关智能电网的法律出台。政府应该是在引导智能电网建设提供很大的支持。这是一项系统工程，涉及各行各业，需要在规划和发展的总体安排。特别是政策鼓励用户加入了节约能源和公布减轻温室气体排放做出的努力。4 结论本文基于当今电力系统中存在的种种问题，指出了发展智能电网的重大意义和必要性。首先介绍了智能电网的概念、特征和基本结构，然后详细阐述了实现智能电网所必须解决的关键技术问题：分布式能源的智能管理系统、高度集成的开放式通信系统、高级的智能仪表体系和需求侧管理、先进的监控软件和辅助决策体系以及新型的电网元件技术等。这些关键技术问题的解决，将为智能电网的最终实现提供软件和硬件保障。参考文献1 盛鹍，孔力，齐智平，等新型电网-微电网（Micro grid）研究综述J继电器，2007，35(12): 75-81SHENG Kun, KONG Li, QI Zhen-ping, et al. 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Based on the necessity and based on analysis of the smart grid construction in China, focusing on four aspects of the development of the smart grid in China should be concerned about, and that is a strong smart grid construction with Chinese characteristics, intelligent timing of the transmission and distribution system of scientific planning ahead plan for the integration of smart grid information construction, and firmly establish smart .Intelligent timing of scientific planning and transmission and distribution systems, smart grid and the integration of information construction pl