智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電

1、智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電技術(shù)摘 要：伴隨著我國特高壓電網(wǎng)的大力建設和電力行業(yè)體制改革的不斷推進，著力發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)成為我國電網(wǎng)未來探索的新領域。本文主要簡述了智能電網(wǎng)的概念及特點，并指出了目前國內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過分析我國智能電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)有條件以及未來的發(fā)展趨勢，提出國內(nèi)新能源未來的發(fā)展規(guī)劃，以期實現(xiàn)新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)建設資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會的基本目標，爭取早日實現(xiàn)我國未來社會、經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。關鍵詞：智能電網(wǎng)；新能源；協(xié)調(diào)發(fā)展Smart Grid and New Energy Power Generation Technology(Industrial

2、Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,.)Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditions of th

3、e development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, to achiev

4、e the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible.Key words:Smart grid; new energy; coordinated development引言：智能電網(wǎng)(smart power grids)，也就是電網(wǎng)智能化，它的基礎是建立在集成、高速、雙向的通信網(wǎng)絡，并通過先進的傳感測量技術(shù)及先進的設備技術(shù)、控制方法等，以達到可靠、安全、經(jīng)濟、高效的電網(wǎng)使用環(huán)境。智能電網(wǎng)技術(shù)有機融合了高級傳感、通信、自動

5、控制等技術(shù)，具有自我管理與恢復、兼容性強等特點，其快速發(fā)展為分布式能源的無縫并網(wǎng)提供了良好的技術(shù)保障。通過合理利用各類高級控制技術(shù)，能推動各類分布式能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的有機融合，實現(xiàn)“即插即用”、實時互動和協(xié)調(diào)運行。目前，分布式能源的開發(fā)利用多處于自治運行模式，缺乏一個長遠的具體發(fā)展模式，進而實現(xiàn)分布式能源的大規(guī)模的開發(fā)利用。因此，積極研究智能電網(wǎng)環(huán)境下的分布式能源發(fā)展模式對未來實現(xiàn)分布式能源大規(guī)模的開發(fā)，緩解能源危機等戰(zhàn)略目標具有重要的意義。智能電網(wǎng)作為未來電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，以及新能源發(fā)展的有力平臺，促進智能電網(wǎng)的發(fā)展相應地也會促進新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是可持續(xù)發(fā)展的基本要求。首先，智能電網(wǎng)經(jīng)

6、過近些年的發(fā)展和改進，其配置與容納能力得到較大提高，能夠保證新能源合理入網(wǎng)及利用；其次，不斷發(fā)展的新能源相關產(chǎn)業(yè)同時也為智能電網(wǎng)的大力發(fā)展提供強有力的技術(shù)保障，兩者相互促進、相輔相成，共同發(fā)展與完善。我國新能源近年發(fā)展迅速，由于新能源發(fā)電具有隨機性、波動性和間歇性，其接入電網(wǎng)會影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運機“智能電網(wǎng)”的提出，有利于促進可再生能源的發(fā)展，實現(xiàn)可再生能源與電力系統(tǒng)有機融合，相對徹底的解決目前困擾新能源發(fā)電入網(wǎng)等技術(shù)問題。1 智能電網(wǎng)的概念及發(fā)展現(xiàn)狀1.1 智能電網(wǎng)的概念 國家電網(wǎng)公司對中國智能電網(wǎng)有一個概述:智能電網(wǎng)要求發(fā)、輸、變、配、用電各個環(huán)節(jié)都能得到實時監(jiān)控，每個點上的電流和信

7、息得到雙向流動，通過通信系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)上的各個設備及用戶無縫連接和實時互動;在發(fā)生電力故障時，電網(wǎng)具有足夠的自愈能力保障系統(tǒng)的安全運行。智能電網(wǎng)就是所謂的電網(wǎng)的智能化，它是以精確的、集成的、高速雙向的通信網(wǎng)絡為基礎，借助于先進的設備、先進的控制方法、先進的傳感測量技術(shù)、先進的信息技術(shù)以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)，達到電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)保的基本要求。要實現(xiàn)智能電網(wǎng)的這些功能，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，首先要將資產(chǎn)和設備通過傳感器有效地連接起來，使電網(wǎng)達到較高的數(shù)字化程度;然后建立行之有效的數(shù)據(jù)和信息的收集體系，確保每個信息精確無誤;最后智能電網(wǎng)系統(tǒng)應具備完善的信息分析能力，即對已經(jīng)收集到或

8、掌握的數(shù)據(jù)及信息進行分析處理，優(yōu)化資源配置，提高智能電網(wǎng)的管理能力，使電力資源的使用效率達到最高。1.2 智能電網(wǎng)的特征 智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。其主要目標是實現(xiàn)電網(wǎng)運行的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全，電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標，就可以稱其為智能電網(wǎng)1。1.2.1 智能電網(wǎng)的可靠性 相比于

9、普通的電網(wǎng)，智能電網(wǎng)顯得更加的可靠，因為智能電網(wǎng)不管在何時何地，都能為客戶提供穩(wěn)定的電力供應。它能經(jīng)受大多數(shù)電網(wǎng)干擾而不會斷電，且它在用戶斷電之前就能自行采取快速有效的措施使其校正，讓用戶盡可能的不受到供電中斷的影響。1.2.2 智能電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性 智能電網(wǎng)對物理和網(wǎng)絡的進攻有很好的承受能力，不會出現(xiàn)大面積停電的現(xiàn)象，因此也不會為此付出昂貴的電力恢復費用。同時智能電網(wǎng)抵御自然災害的能力也很強。對公眾和電網(wǎng)公人，智能電網(wǎng)也有很好的保護措施，確保不傷害人，這一點是普通電網(wǎng)所不及的。另外，智能電網(wǎng)的運行在供求平衡的基本規(guī)律下，用電價格很公平并且電力供應充足，這體現(xiàn)了智能電網(wǎng)的經(jīng)濟性。 智能電網(wǎng)

10、的高效性 智能電網(wǎng)通過投資、成本的控制，并在電力輸送和分配時，最大程度的減少電力的損耗，使得電力資產(chǎn)的利用更具有效率。同時智能電網(wǎng)通過控制潮流法，減少了電力輸送功率的擁堵，并允許低成本的電源的接入，體現(xiàn)了智能電網(wǎng)的高效性。1.3 國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 我國智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國電力工業(yè)面臨的情況:在宏觀政策層面，電力行業(yè)需要滿足建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求，適應氣候變化;在市場化改革層面，交易手段與定價方式正在改變，市場供需雙方的互動將會越來越頻繁。這說明智能電網(wǎng)建設也將成為我國電網(wǎng)發(fā)展的一個新方向。目前，中國發(fā)展智能電網(wǎng)的條件已經(jīng)具備，通過智能電網(wǎng)建設，電力各領域都將發(fā)

11、生飛躍和提升，電網(wǎng)的發(fā)展也將隨之深刻變化2。 我國發(fā)展智能電網(wǎng)與其他國家有所差別。外國智能電網(wǎng)更多地關注配電領域。目前，我國需要更多地關注智能輸電網(wǎng)領域，把特高壓電網(wǎng)的發(fā)展融入其中，保證電網(wǎng)的安全可靠和穩(wěn)定，提升駕馭大電網(wǎng)安全運行的能力。另外，我國電網(wǎng)企業(yè)正在轉(zhuǎn)變電網(wǎng)發(fā)展方式，用戶的用電行為也在發(fā)生變化。以建設智能電網(wǎng)為抓手，能夠比較方便地建成滿足未來需要的下一代電力網(wǎng)絡。 要實現(xiàn)電網(wǎng)智能化目標，有許多技術(shù)需要進行研究。其中輸電網(wǎng)中基于相量測量單元的廣域測量系統(tǒng)、柔性交流輸電和配電網(wǎng)中分布式發(fā)電、自動抄表、需求側(cè)管理等很多技術(shù)，在智能電網(wǎng)概念提出前就已經(jīng)在研究，并且取得了不錯的成績。智能電網(wǎng)的

12、發(fā)展，會讓這些技術(shù)提高到新的層次，并使研發(fā)工作更有用武之地。此外還要開發(fā)諸如儲能技術(shù)、先進的雙向式白動計量表計設施、風能和太陽能等可再生能源的接入技術(shù)、微電網(wǎng)等一系列新的技術(shù)6。1.3.2 國外智能電網(wǎng)發(fā)展形勢 就國際形勢而言，由于國外一些國家在電網(wǎng)方面的起步比較早，并且結(jié)合各自有利的技術(shù)優(yōu)勢，國外形成了比較先進的智能電網(wǎng)技術(shù)。 在亞太地區(qū)，日韓作為亞洲智能電網(wǎng)的領先者，各自的發(fā)展具有強烈的個性色彩。就日本而言，迫于2011年的核危機，日本不得不“棄核”，這或許是其智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重要機遇，日本立足于在儲能方面的技術(shù)優(yōu)勢，致力于與美國的項目合作，大力發(fā)展太陽能并網(wǎng)和電動汽車的相關產(chǎn)業(yè)。 就韓

13、國而言，智能電網(wǎng)的發(fā)展是建立在其IT技術(shù)優(yōu)勢之上的，對外加強試點工作，推進智能電表等用電側(cè)的發(fā)展;對內(nèi)積極研發(fā)新的IT技術(shù)，促進輸配電技術(shù)的發(fā)展。印度作為亞太地區(qū)智能電網(wǎng)的新參與者，其研究重點主要是分布式能源的接人和能效管理3。歐洲地區(qū)的智能電網(wǎng)建設是以英、法、德等北海國家為主要代表，其他國家起輔助作用。各國都在充分考慮本國實際情境的基礎上，積極按照歐盟委員會的統(tǒng)籌和部署開展智能電網(wǎng)的相關工作。2 新能源發(fā)電特點及發(fā)展現(xiàn)狀2.1 新能源發(fā)電概述20世紀以來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，使人們對能源的需求量不斷增長。同時由于化石能源資源的有限性，以及他們在燃燒過程中對全球氣候和環(huán)境所產(chǎn)生

14、的影響日益為人們所關注，因此從資源、環(huán)境、社會發(fā)展的需求來看，開發(fā)和利用新能源和可再生能源是必然的趨勢。利用清潔的可再生能源來加以替代，是人類迫切希望，同時也意味著目前正處于能源變革的過渡時期。新能源是指常規(guī)能源之外的太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等一次能源，是在高新技術(shù)基礎上開發(fā)利用的可再生能源，它的開發(fā)利用不會污染環(huán)境，是清潔的能源。因此新能源發(fā)電是當今能源發(fā)展的希望行業(yè)，并將在未來能源市場中扮演重要的角色。2.2 新能源發(fā)電的特點能源按其使用性質(zhì)分為一次能源和二次能源，具體分類如圖1所示。圖1新能源，人們又稱非常規(guī)能源，指的是傳統(tǒng)能源以外的其他各種能源形式，也指剛開始開發(fā)利用或正

15、在積極研究、有待推廣的能源形式。新能源種類較多，目前人類已知的主要包括太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)能、潮汐能、核能、氫能等。其中，中國新能源分類如圖2所示。圖2 新能源具有以下幾個特點: （1）新能源儲量巨大，普遍具備可再生特性，可以為人類生產(chǎn)生活提供持續(xù)不斷的動力。 （2）新能源的能量密度分布相對比較低，大力開發(fā)和利用新能源資源可能會需要比較大的空間。 （3）新能源大部分屬于綠色無污染的能源，產(chǎn)生較少的污染排放物，對環(huán)境影響小，尤其是對溫室效應的影響幾乎可以忽略不計。 （4）新能源分布范圍較廣，難以大規(guī)模集中利用，小規(guī)模分散開發(fā)利用可能是比較明智的選擇。 （5）間斷式供應，穩(wěn)定性較差

16、，持續(xù)利用存在較大困難。 （6）新能源除水力發(fā)電外，開發(fā)和利用新能源資源的成本會比普通的常規(guī)能源高。2.3 新能源發(fā)展現(xiàn)狀目前，中國正處于新能源發(fā)展的重要時期，國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要有政府行政和市場導向兩個方面。政府強制性新能源政策主要是指對能源生產(chǎn)者和消費者實行強制性的行政命令，從而直接對新能源市場進行干涉。以市場導向為主，并輔以相應的行政手段的新能源政策主要是通過市場的導向來引導市場參與者的市場行為，并輔之相應的激勵政策和懲罰措施，如對企業(yè)不合法的排污行為進行罰款或責令整改，以及對一些新能源優(yōu)秀的企業(yè)給予稅收和貸款的優(yōu)惠政策等。我國新能源資源豐富，依托此背景，大力發(fā)展新能源對我國的能源安

17、全、環(huán)境污染和促進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有重要的戰(zhàn)略意義。但是基于不同的國情考慮，中國與發(fā)達國家在發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)方面的側(cè)重點有所不同。因此，應立足基本國情，因地制宜，走一條中國特色的新能源發(fā)展之路是時下較為明智的選擇。中國的能源生產(chǎn)和消費總量位居世界前列，但是能源消耗仍以傳統(tǒng)能源為主，而新能源產(chǎn)業(yè)基礎還相對薄弱，原有的能源生產(chǎn)供需矛盾日益突出，進口量不斷增大，能源短缺問題已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟快速發(fā)展的瓶頸。綜上來看，我國面臨的能源危機尤為突出，函待優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加大開發(fā)新能源產(chǎn)業(yè)的投入，大力發(fā)展新能源技術(shù)，提高新能源的利用效率，建立以新能源為主體的綠色環(huán)保的能源消費體系，保證能源持續(xù)安全供應與消費

18、，確保我國的能源產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展，為早日實現(xiàn)偉大的中國夢做出應有的貢獻4。2.4 新能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 雖然新能源的發(fā)展有許多的優(yōu)點，但是由于現(xiàn)階段科學技術(shù)水平的限制以及人們對能源的認識還有一定局限性，因此新能源發(fā)電還面臨著許多挑戰(zhàn)。 （1）調(diào)峰、調(diào)頻問題。為了滿足電力系統(tǒng)實時供需平衡的要求，必須利用其他電源的互補特性來抑制新能源發(fā)電帶來的電網(wǎng)隨機波動性。水電和火電是互補電源的最優(yōu)選擇。我國火電至今仍在總裝機容量中占據(jù)主導地位。所以，我國新能源發(fā)電在發(fā)展過程中必要要依賴火電的快速深度調(diào)峰。 （2）新能源電力消納問題。新能源具有分散性的特點，以我國風能發(fā)電為例，風能主要分布在西北地區(qū)。然而，西北

19、地區(qū)經(jīng)濟欠發(fā)達，發(fā)電量沒法被全部消納，只有利用西電東送的發(fā)展戰(zhàn)略輸送給東部地區(qū)?？梢灶A測，未來的電網(wǎng)發(fā)展模式將不再僅僅依賴于大電網(wǎng)的獨立運行，而是和分布式小規(guī)模電網(wǎng)協(xié)調(diào)共存。 （3）繼電保護遇到的挑戰(zhàn)。與同步電機相比，異步發(fā)電機在發(fā)生短路故障時無法提供可持續(xù)、穩(wěn)定的電流別。所以，新能源發(fā)電繼電保護設計的難點之一就是怎么讓相關的繼電保護裝置依據(jù)不持續(xù)的短路電流來判定故障的發(fā)生，準確快速的切除故障，最大程度的消除事故對電力系統(tǒng)安全運行的影響。 （4）電網(wǎng)安全問題。大規(guī)模新能源電力輸出功率的隨機波動性、難以準確預測性以及用于并網(wǎng)的電力電子變換器對電網(wǎng)擾動的敏感，使電力系統(tǒng)安全面臨新的挑戰(zhàn)，事故頻發(fā)，

20、并且電力系統(tǒng)的大型互聯(lián)帶來了局部干擾演變成全網(wǎng)故障的潛在威脅。（5）對電網(wǎng)運行經(jīng)濟性的影響。由于新能源的隨機性、間歇性，現(xiàn)在只能把新能源電力供應作為未知因素考慮。為了避免并網(wǎng)對電力系統(tǒng)造成的影響，需要額外增添一定容量的旋轉(zhuǎn)備用。新能源并網(wǎng)既分擔部分負荷，降低電力系統(tǒng)的燃料成本，又增加了電力系統(tǒng)的可靠性成本。2.5 新能源發(fā)展趨勢 針對目前新能源發(fā)展所面臨的的一些問題，未來新能源發(fā)展將會有以下趨勢： （1）大力發(fā)展儲能技術(shù)。隨著新能源的日益普及以及電網(wǎng)調(diào)峰、提高電網(wǎng)可靠性和改善電能質(zhì)量的迫切需求，電力儲能系統(tǒng)的重要性日益凸顯。電力儲能技術(shù)為實現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展目標、解決電量供需不平衡矛盾和提高供電

21、可靠性問題提供了一攬子解決方案，采用大規(guī)模儲能裝置，提高現(xiàn)有電力設備的利用率和供電可靠性，降低發(fā)電煤耗、供電線損。 （2）超導技術(shù)。超導電力技術(shù)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、大容量輸送和短路故障保護等方面的應用具用顯著的優(yōu)勢，因而，如果超導技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中得到廣泛應用將引起電力行業(yè)的重大變革，也為新能源電網(wǎng)的發(fā)展提供先進的技術(shù)力量。通過試點和示范工程加速超導電力技術(shù)在我國電力實用化進程。 （3）輸能管網(wǎng)技術(shù)。輸能管網(wǎng)技術(shù)的核心理念就是利用同一超導管線網(wǎng)絡實現(xiàn)輸電和液態(tài)氫的同時輸送別。利用高壓直流超導電纜輸送電能，而液態(tài)氫在電纜芯的管道中流動。 （4）靈活多變的輸電系統(tǒng)。先進的輸電方式既能增強電網(wǎng)的輸送

22、能力又能實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。根據(jù)多種輸電方式共存和新能源發(fā)電的分散性特點，構(gòu)建分層分區(qū)、區(qū)域解藕互聯(lián)的大電網(wǎng)構(gòu)架，實施電力就地消納和特高壓遠距離輸送相互補的電網(wǎng)模式。3 智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展3.1 新能源在智能電網(wǎng)發(fā)展中的地位 近年來，世界范圍內(nèi)能源危機日益加劇，能源的開采和使用加速了人類生存環(huán)境的惡化。人類必須在有限資源和環(huán)境保護要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟。因此，作為一次能源的最大使用者，電力行業(yè)綜合利用各種新能源具有非常重要的意義。與此同時，以集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)為主要特性的電力系統(tǒng)的弊端也日益呈現(xiàn)，如技術(shù)復雜、不能靈活跟蹤負荷的變化、局部的偶然事故極易擴散，導致大面積停電

23、等等。因此，各國不約而同的地提出要建設靈活、清潔、安全、經(jīng)濟、友好的智能電網(wǎng)，將具有智能電網(wǎng)視為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，我國也提出了建設堅強智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略部署。國際上發(fā)展智能電網(wǎng)的初衷也許不盡相同，但是有一個共同點就是都把新能源的發(fā)展涵括進來并把新能源的利用作為了智能電網(wǎng)發(fā)展的核心部分。國家電網(wǎng)公司正在實施“一特四大”的發(fā)展戰(zhàn)略，將國家電網(wǎng)建設成為以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動化和互動化特征的堅強智能電網(wǎng)，促進大煤電、大水電、大核電和大型可再生能源基地的集約化開發(fā)利用5。3.2 新能源發(fā)電對智能電網(wǎng)的影響 由于新能源發(fā)電有其穩(wěn)定性差、位置偏遠、并網(wǎng)困難等特點，因此新能源對智

24、能電網(wǎng)會有一定的影響。 （1）對電能質(zhì)量的影響目前發(fā)展比較好的新能源發(fā)電是風力發(fā)電和光伏發(fā)電。由于受天氣影響均具有間歇性和波動性特點，且一般配有整流一逆變設備和大量的電力電子設備，會產(chǎn)生一定的諧波和直流分量。諧波電流注入電力系統(tǒng)后，會引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電能質(zhì)量，造成測量儀表不準確、加重負荷，還會造成電力系統(tǒng)繼電保護、自動裝置誤動作，影響電力系統(tǒng)安全運行。由于其并網(wǎng)電量隨機波動較大、可調(diào)節(jié)性差，并網(wǎng)時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，從而會引起電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動與閃變，引起饋線中的潮流發(fā)生變化，進而影響穩(wěn)態(tài)電壓分布和無功特性，使電的不可控性和調(diào)峰容量余度增大。新能源發(fā)電單元的頻繁啟動會使配電線路的負

25、荷潮流變化大，從而加大了電壓調(diào)整的難度。由于發(fā)電設備采用大量的電力電子裝置，電壓的調(diào)節(jié)和的控制方式也與傳統(tǒng)電網(wǎng)方式有很大不同。雖然一般新能源的發(fā)電裝置上裝有逆功率繼電器，正常運行時不會向電網(wǎng)注入功率，但當配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，短路瞬間會有電流注入電網(wǎng)，增加配電網(wǎng)開關電流，可能使配電網(wǎng)的開關短路電流超標，影響電網(wǎng)安全運行。 （2）對電網(wǎng)系統(tǒng)的實時監(jiān)控的影響 現(xiàn)行的配電網(wǎng)是一個無源的放射形電網(wǎng)，信息采集、開關的操作、能源的調(diào)度等相應比較簡單，其實施監(jiān)測、控制和高度是由供電部門統(tǒng)一來執(zhí)行的。新能源的接入使此過程復雜化，特別需要對新能源接入后可能出現(xiàn)的“孤島”現(xiàn)象進行監(jiān)測預防。當新能源的本電網(wǎng)與主配電網(wǎng)

26、分離后，仍繼續(xù)向所在的獨立配電網(wǎng)輸電，就會形成“孤島”現(xiàn)象。所謂孤島效應是指當電網(wǎng)的部分線路因故障或維修而停電時，停電線路由所連的并網(wǎng)發(fā)電裝置繼續(xù)供電，并連同周圍負載構(gòu)成一個自給供電的孤島的現(xiàn)象。孤島中的電壓和頻率不受電網(wǎng)控制，如果電壓和頻率超出允許的范圍，會對用戶設備造成損壞;如果負載容量大于孤島中逆變器容量，會使逆變器過載，可能會燒毀逆變器。同時，會對檢修人員造成危險;如果對孤島進行重合閘操作，會導致該線路再次跳閘，而且負荷可能出現(xiàn)供需不平衡，將嚴重損害電能質(zhì)量，從而降低配電網(wǎng)的供電可靠性。3.3 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展 實現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略的基礎，大力

27、發(fā)展作為今后電網(wǎng)發(fā)展方向的智能電網(wǎng)，是提升電網(wǎng)資源優(yōu)化配置，滿足新能源分布式發(fā)電大規(guī)模集中接入的需求。3.3.1 智能電網(wǎng)與新能源發(fā)展瓶頸 智能電網(wǎng)與新能源產(chǎn)業(yè)，作為兩個門類來講發(fā)展歷史較短，基礎設施和相應技術(shù)開發(fā)不全面，因此造成了智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電兩者在規(guī)劃上不協(xié)調(diào)、運行管理方法不一致、技術(shù)標準不統(tǒng)一、項目審批建設政出多門等問題，嚴重制約了智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的普及和發(fā)展。3.3.2 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展 實現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展需要從政策支持、發(fā)展速度、發(fā)展規(guī)模、開發(fā)技術(shù)等方面得到保障。新能源的發(fā)展應該在發(fā)展速度上與智能電網(wǎng)的速度匹配，在開發(fā)技術(shù)上，提升自身發(fā)電的可靠性與可控性

28、，滿足智能電網(wǎng)分布式發(fā)電集中式接入的需求，提升電網(wǎng)的靈活度。智能電網(wǎng)應在建設為友好電網(wǎng)的前提下，在建設規(guī)模上與新能源產(chǎn)業(yè)均衡，平衡新能源發(fā)展的要求，為今后在政策配套的基礎上，新能源發(fā)電的并網(wǎng)提供條件8。3.3.3 智能電網(wǎng)與新能源協(xié)調(diào)發(fā)展體系 智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展，是在發(fā)展方式上的協(xié)調(diào)，是以發(fā)展為基礎，通過整合兩者和各自內(nèi)部資源的前提下的良性循環(huán)，其強調(diào)在發(fā)展過程中的整體的和諧一致、綜合上的有序配合、資源分配和發(fā)展規(guī)模速度的均衡發(fā)展，突破單一要素的獨立發(fā)展，著眼于多方面、多系統(tǒng)、多要素在共同目標下的協(xié)調(diào)發(fā)展。其具有以下幾個特點: （1）系統(tǒng)性。從電力系統(tǒng)大環(huán)境下，系統(tǒng)的將智能電網(wǎng)和新能源

29、發(fā)電作為其重要的組成部分，在資源分配和運行管理上統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展; （2）全面性。兼顧在電力系統(tǒng)發(fā)展過程中的宏觀規(guī)劃和微觀實施，協(xié)調(diào)發(fā)展在建設過程中所涵蓋的政策法規(guī)、技術(shù)規(guī)范、管理條例、資源處置等多方面; （3）科學性。在智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展中，對指標的設置既要便于測量比較，又要易于統(tǒng)計整理;既要符合各學科理論原來，又要反應實際情況?？傊?，智能電網(wǎng)與新能源作為未來電力系統(tǒng)的重要組成部分，將會涉及到分布式發(fā)電、集中式接入、調(diào)度等環(huán)節(jié)。只有將兩者全面發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展，科學發(fā)展才能使之彼此適應、彼此融合，最終實現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的全面協(xié)調(diào)發(fā)展7。3.4 新能源發(fā)電接入智能電網(wǎng)技術(shù)研究

30、智能電網(wǎng)解決新能源發(fā)電并網(wǎng)問題，將主要應用兩個方面的先進技術(shù):電力電子技術(shù)和大容量儲能技術(shù)。通過電力電子技術(shù)，對電力設備和電網(wǎng)進行改造，來提高電能質(zhì)量，提升電網(wǎng)輸送容量和可靠性;通過引進許多新的儲能設備和電源，來平衡和調(diào)節(jié)新能源發(fā)電及電力需求的穩(wěn)定性。（1）電力電子技術(shù) 電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)，節(jié)能效果可達10%-40%，可以減少機電設備的體積并能夠?qū)崿F(xiàn)最佳工作效率。目前，半導體元器件向高壓化、大容量化發(fā)展，電力電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以交換虛擬電路為代表的柔性交流輸電技術(shù)、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)、以高壓變頻為代表的電氣傳動技術(shù)和以智能開關為代

31、表的同步開斷技術(shù)等。 高壓直流輸電技術(shù)。高壓直流輸電技術(shù)對于遠距離輸電，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。其中，輕型直流輸電系統(tǒng)采用門控晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管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(tǒng)供電，未來還可用于城市配電系統(tǒng)，接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。輕型直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清潔能源上網(wǎng)穩(wěn)定性。 柔性交流輸電技術(shù)。柔性交流輸電技術(shù)是新能源、清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關鍵技術(shù)之一，將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，通過對電力系統(tǒng)主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進行靈活快

32、速的適時控制，以實現(xiàn)輸送功率合理分配，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(tǒng)穩(wěn)定水平。除此之外，更重要的是網(wǎng)絡本身的設計，要變得更加柔性、靈活，由于分布式電源以及儲能系統(tǒng)的引入，電網(wǎng)的設計需要在達到“即插即用”要求的同時，還要考慮對周邊設施沖擊最小。 高壓變頻技術(shù)。高壓變頻技術(shù)是在高壓大容量電能變換及高品質(zhì)控制方面應用電力電子技術(shù)，對電力系統(tǒng)的頻率和幅值直接實施變壓變頻控制，從而大幅降低損耗。特別是新型多電平電壓型高壓變頻產(chǎn)品，隨著以IGBT，IGCT（絕緣柵雙極型晶體管、集成門極換流晶閘管）為代表的性能優(yōu)異的復合器件的快速發(fā)展，和相應的各種PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制算法的不

33、斷深入研究，使多電平結(jié)構(gòu)逐步走向應用化。 同步開斷（智能開關）技術(shù)。同步開斷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(xiàn)準確的定相開斷。實現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關，在理論上應用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓，這樣由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，設備的損壞也大大減少。 (2)大容量儲能技術(shù) 大容量儲能技術(shù)對智能電網(wǎng)意義重大，在最新的理論探討中，其作為解決新能源并網(wǎng)及整合分布式能源方面具有獨特的優(yōu)勢。一是能夠及時應對電力需求的變化;二是能夠彌補可再生能源發(fā)電的不確定性所帶來的不足;三是滿

34、足插充式電動汽車的用電需求;四是推遲輸電線路的建設投資，特別是在發(fā)生輸電線路停電故障后可以滿足用電需求;五是能夠為電力調(diào)度、電力交易提供輔助服務。儲能技術(shù)種類多且可以適應不同的環(huán)境，目前很多智能蓄能技術(shù)都在發(fā)展之中，巨型電池、飛輪蓄能都是隨時能夠投入發(fā)電也隨時都能進行蓄能，有利于電網(wǎng)的運行，受到電網(wǎng)企業(yè)的支持。還有以ABB公司輕型靜止無功補償系統(tǒng)為代表的將電池技術(shù)和新型電力半導體技術(shù)相結(jié)合，作為靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)的一部分，可以有效提高輸電系統(tǒng)輸送能力和安全性、靈活性9。4 結(jié)束語 綜上所述，在大力發(fā)展智能電網(wǎng)的前提下，要深刻地認識智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展，要結(jié)合各自的特點，綜合運用創(chuàng)新

35、的思維，對其進行合理的規(guī)劃與配置，取長補短，使各自優(yōu)勢的發(fā)揮程度達到最大化，完成智能電網(wǎng)的新使命。其中智能電網(wǎng)的新使命包括: （1）新能源產(chǎn)業(yè)的電力輸配網(wǎng)絡。統(tǒng)一接收大規(guī)模集中式和分布式等各種方式的可再生能源的電力資源，使其成為新能源電力的輸送和分配網(wǎng)絡。 （2）高效靈活的智能能源網(wǎng)絡。分布式的電源、規(guī)范化的儲能裝置、能源綜合高效利用系統(tǒng)與電網(wǎng)達到有機合理的融合、相互交流互動，提高終端能源資源的利用效率，形成效率高、靈活性好的智能能源網(wǎng)絡。 （3）供電的可靠性高。智能電網(wǎng)的供電可靠性要極高，大面積停電的事故概率要接近于零，使其成為更加合理、安全、高效的能源分配和供應系統(tǒng)。 （4）形成綜合的服務

36、體系。爭取使電網(wǎng)形成與高科技信息通信系統(tǒng)廣泛結(jié)合的能源資源、電力資源、信息資源的綜合服務體系。智能電網(wǎng)產(chǎn)生與發(fā)展基于現(xiàn)代高科技技術(shù)的發(fā)展，符合低能耗、低成本、高效率的基本發(fā)展要求。促進智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展有利于改善環(huán)境污染問題，是經(jīng)濟增長和社會發(fā)展的需要，也是實現(xiàn)國內(nèi)外經(jīng)濟、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。參考文獻 References1 李興源，魏巍，王渝紅，穆子龍，顧威堅強智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)的研究J電力系統(tǒng)保護與控制，2009(17) Li Xingyuan, Wei Wei, Wang Yuhong, Mu Zilong, Gu Wei, research on the development technology of the strong smart grid J. power system protection and control, 2009 (17)2 王振銘我國熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展C熱電聯(lián)產(chǎn)學術(shù)交流會論文集，1996，6 Wang Zhenming, China's development of combined heat and power cogeneration academic