智能電網(wǎng)與微電網(wǎng)

智能電網(wǎng)與微電網(wǎng)第一節(jié)概述能源是現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，是人類生命存在和繁衍的生命線。傳統(tǒng)化石能源的逐步耗竭，使能源危機(jī)已逐步逼近。中國(guó)21世紀(jì)的能源工業(yè)將是能源資源利用與環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的改造型新工業(yè)，因此，合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力開發(fā)可再生能源和其它新能源，走多元化潔凈能源發(fā)展道路，是我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前，節(jié)能減排、綠色能源、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。人類能源發(fā)展面臨的第一挑戰(zhàn)，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的創(chuàng)新體系。就如，目前我國(guó)約有三分之一的風(fēng)電機(jī)組，由于本地負(fù)荷不足和外送通道受限等原因，處于停運(yùn)狀態(tài)，造成極大的資源浪費(fèi)。智能電網(wǎng)，基于先進(jìn)的信息技術(shù)和通信技術(shù)，徹底改造現(xiàn)有的能源利用體系，最大限度地開發(fā)電網(wǎng)體系的能源效率。智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)向更靈活、清潔、安全及經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展的電網(wǎng)。其以包括發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對(duì)象，通過不斷研究新型的電網(wǎng)控制技術(shù)，并將其有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)是通過將電力系統(tǒng)與先進(jìn)的通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而得到的智能網(wǎng)絡(luò)，能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障和失去控制之前進(jìn)行預(yù)測(cè)和自愈，具有更高的靈活性；而對(duì)于用戶而言，智能電網(wǎng)提供的電力具有更高的可靠性和安全性能，能源消耗降低，智能電網(wǎng)能以較低成本提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，配電網(wǎng)需要從被動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)向主動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，這種網(wǎng)絡(luò)利于分布式發(fā)電的參與，能更有效地連接發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)，使得雙方都能實(shí)時(shí)地參與電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效的方式。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，使傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能網(wǎng)絡(luò)的過渡。微電網(wǎng)是一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置，它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低及污染低等特點(diǎn)。微電網(wǎng)是大電網(wǎng)的有利補(bǔ)充，通過發(fā)展微電網(wǎng)可以經(jīng)濟(jì)有效地解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電，避免單一供電模式造成的地區(qū)電網(wǎng)薄弱和大面積停電事故，提高供電系統(tǒng)的安全性、靈活性和可靠性；可以延緩電網(wǎng)投資，有效減少電能的遠(yuǎn)距離傳輸、多級(jí)變送的損耗，有利于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)；可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；可以促進(jìn)電力市場(chǎng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)利益主體多元化；可以提高供電可靠性和電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)為不同要求的電力用戶提供不同的電能質(zhì)量，即：定制電力，有利于提高供電企業(yè)的服務(wù)水平。第二節(jié)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)歐美各國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究開展較早，且已經(jīng)形成強(qiáng)大的研究群體。由于各國(guó)的具體情況不同，其智能電網(wǎng)的建設(shè)動(dòng)因和關(guān)注點(diǎn)也存在差異。美國(guó)主要關(guān)注電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級(jí)更新，同時(shí)最大限度地利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能對(duì)人工的替代。歐洲則重點(diǎn)關(guān)注可再生能源和分布式能源的發(fā)展，并帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變。一、 美國(guó)的研究及實(shí)踐2006年，美國(guó)IBM公司與全球電力專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。電力公司可以通過使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動(dòng)監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對(duì)電力使用的管理也可細(xì)化到每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的裝置。2009年2月，IBM與地中海島國(guó)馬耳他簽署協(xié)議，雙方將建立一個(gè)“智能公用系統(tǒng)”，以實(shí)現(xiàn)該國(guó)電網(wǎng)和供水系統(tǒng)的數(shù)字化，其中包括在電網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。2008年9月，谷歌與通用電氣對(duì)外宣布共同開發(fā)清潔能源業(yè)務(wù)，核心是為美國(guó)打造國(guó)家智能電網(wǎng)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)，21世紀(jì)的電力系統(tǒng)必須結(jié)合先進(jìn)的能源和信息技術(shù)，而這正是通用電氣和谷歌的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。2009年2月10日，谷歌表示已開始測(cè)試名為谷歌電表(PowerMeter)的用電監(jiān)測(cè)軟件。該公司還向美國(guó)議會(huì)進(jìn)言，要求在建設(shè)智能電網(wǎng)時(shí)采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。2009年1月25日，美國(guó)白宮最新發(fā)布的《復(fù)蘇計(jì)劃尺度報(bào)告》宣布：將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國(guó)家庭安裝智能電表。美國(guó)還將集中對(duì)落后的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代，建立美國(guó)橫跨四個(gè)時(shí)區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng)，逐步實(shí)現(xiàn)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿慕y(tǒng)一入網(wǎng)管理。美國(guó)能源部西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在協(xié)助建立電網(wǎng)智能化聯(lián)盟并進(jìn)行實(shí)地示范，如近期完成的高級(jí)需求響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)太平洋西北電網(wǎng)智能化試驗(yàn)臺(tái)。在該項(xiàng)目中，通過英維思控制器(InvensysControls)將家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到裝有IBM軟件的新型高級(jí)儀表和可編程恒溫器上，將112個(gè)家庭與實(shí)時(shí)電力價(jià)格信息聯(lián)系起來。最終結(jié)果表明，參與者節(jié)約了約10%的能源費(fèi)用，并且需求響應(yīng)良好。二、 歐洲的研究及實(shí)踐歐盟第6次框架計(jì)劃(FP5)(1998—2002)中的“歐洲電網(wǎng)中的可再生能源和分布式發(fā)電整合”專題下包含50多個(gè)項(xiàng)目，分為分布式發(fā)電、輸電、儲(chǔ)能、高溫超導(dǎo)體和其他整合項(xiàng)目5大類，其中多數(shù)項(xiàng)目于2001年開始實(shí)施并達(dá)到了預(yù)期目的，被認(rèn)為是發(fā)展互動(dòng)電網(wǎng)第一代構(gòu)成元件和新結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)。其中主要項(xiàng)目有Dispower和Microgrids。歐盟第6次框架計(jì)劃(FP6)(2002—2006)，強(qiáng)調(diào)高效運(yùn)行控制器，基于新型通信技術(shù)的控制策略，即插即用技術(shù)對(duì)大電網(wǎng)的影響、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益等歐盟第7次框架計(jì)劃(EP6)(2007—2013)，強(qiáng)調(diào)再生發(fā)電技術(shù)、燃料電池和智能電網(wǎng)2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》明確強(qiáng)調(diào)，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。目前英、法、意等都在加快推動(dòng)智能電網(wǎng)的應(yīng)用和變革，意大利的有關(guān)電網(wǎng)2001年已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了智能化。三、 日本的研究與實(shí)踐目前，日本在微電網(wǎng)示范工程的建設(shè)方面處于世界領(lǐng)先地位。日本政府十分希望可再生能源（如風(fēng)能和光伏發(fā)電）能夠在本國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮越來越大的作用，但是這些可再生能源的功率波動(dòng)性降低了電能質(zhì)量和供電的可靠性。微電網(wǎng)能夠通過控制原動(dòng)機(jī)平衡負(fù)載的波動(dòng)和可再生能源的輸出來達(dá)到電網(wǎng)的能量平衡，例如配備有儲(chǔ)能設(shè)備的微電網(wǎng)能夠補(bǔ)償可再生能源斷續(xù)的能量供應(yīng)。因此從大電網(wǎng)的角度看，該微電網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)恒定的負(fù)荷。這些理念促進(jìn)了微電網(wǎng)在日本的發(fā)展。四、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀華東電網(wǎng)公司于2007年在國(guó)內(nèi)率先開展了智能電網(wǎng)可行性研究，并設(shè)計(jì)了2008—2030年“三步走”的行動(dòng)計(jì)劃，在2008年全面啟動(dòng)了以高級(jí)調(diào)度中心項(xiàng)目群為突破的第一階段工作，以整合提升調(diào)度系統(tǒng)、建設(shè)數(shù)字化變電站、完善電網(wǎng)規(guī)劃體系、建設(shè)企業(yè)統(tǒng)一信息平臺(tái)為4條主線，力爭(zhēng)到2010年全面建成華東電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心，使電網(wǎng)安全控制水平、經(jīng)營(yíng)管理水平得到全面提升。2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設(shè)的一部分一一華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過專家組驗(yàn)收。這套系統(tǒng)將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺(tái)間頻繁切換，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外，該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場(chǎng)品質(zhì)分析平臺(tái)，能有效提升調(diào)度部門對(duì)并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。在輸電網(wǎng)建設(shè)方面，2006年底交流特高壓示范工程奠基，2008年8月正式建成投運(yùn)。我國(guó)電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力明顯增強(qiáng)。在控制系統(tǒng)新技術(shù)方面，由中國(guó)電力科學(xué)研究院等單位承擔(dān)、周孝信院士擔(dān)任首席科學(xué)家的國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“提高大型互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的基礎(chǔ)研究”研究人員開展了基于智能和專家系統(tǒng)的電力系統(tǒng)故障診斷和恢復(fù)控制技術(shù)研究，為智能型的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制提供了基本的分析工具，開發(fā)成功電網(wǎng)在線運(yùn)行可靠性評(píng)估、預(yù)警和決策支持系統(tǒng)平臺(tái)，為新的智能化電網(wǎng)運(yùn)行控制開發(fā)提供了系統(tǒng)的研發(fā)平臺(tái)。國(guó)家電網(wǎng)公司推行了SG186一體化平臺(tái)建設(shè)，山東、浙江、江蘇、上海等各?。ㄊ校╇娏径挤e極推動(dòng)用電信息采集系統(tǒng)、營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息化建設(shè)等項(xiàng)目，并取得了突出成果。在可再生能源發(fā)電方面，國(guó)家也啟動(dòng)了多項(xiàng)863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，在“十一五”期間，在三大先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域設(shè)立重大項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目，包括：以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)示范工程，MW級(jí)并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)，太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范等項(xiàng)目。電力是山西主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?！笆晃濉币詠恚轿麟娋W(wǎng)累計(jì)完成投資300多億元，初步形成縱貫山西南北三回500千伏骨干電網(wǎng)和中南部雙環(huán)網(wǎng)，500千伏變電容量和線路長(zhǎng)度分別翻了兩番和一番。特別是起點(diǎn)在山西長(zhǎng)治的全國(guó)首個(gè)1000千伏特高壓交流輸電示范工程的投運(yùn)，更加凸顯了山西電網(wǎng)在全國(guó)電力市場(chǎng)中優(yōu)化配置的作用與地位提升了山西資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化力和電力產(chǎn)業(yè)對(duì)全省國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)力。結(jié)合山西當(dāng)前電源形式以火電為主的實(shí)際情況，今后山西應(yīng)通過建設(shè)智能電網(wǎng)大量接入風(fēng)電、水電、煤層氣電等清潔能源。智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)提高電力安全可靠輸送，增強(qiáng)高危用戶供電可靠性、滿足電力用戶多樣化需求，適應(yīng)大規(guī)模清潔能源接入，提高能源綜合利用效率，促進(jìn)節(jié)能減排降耗，減少溫室氣體及污染物排放，推動(dòng)電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升山西傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)普及率等具有重要作用。第三節(jié)發(fā)展目標(biāo)一、 智能電網(wǎng)的內(nèi)涵智能電網(wǎng)的定義，艮即堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”是高度一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。內(nèi)涵包括：1、 堅(jiān)強(qiáng)可靠的實(shí)體電網(wǎng)架構(gòu)是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展的物理基礎(chǔ)；2、 經(jīng)濟(jì)高效是對(duì)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展的基本要求；3、 清潔環(huán)保是經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本訴求；4、 透明開放是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展理念；5、 友好互動(dòng)是中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的主要運(yùn)行特征。二、 發(fā)展目標(biāo)智能電網(wǎng)是堅(jiān)強(qiáng)可靠、高效、環(huán)保的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)要達(dá)到這一目標(biāo)需要先進(jìn)的技術(shù)支持。在未來五年內(nèi)，中國(guó)處于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的全面建設(shè)階段，要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備的重大突破和廣泛應(yīng)用。1、 發(fā)輸配用各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)用的技術(shù)，包括可再生能源發(fā)電技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、特高壓輸電技術(shù)、高效變壓器、緊湊型線路、智能電器等。2、 二次側(cè)新技術(shù)，包括先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、AMI等。3、 控制中心的電網(wǎng)運(yùn)行控制與管理技術(shù)，包括先進(jìn)的信息處理技術(shù)、先進(jìn)控制理論、新型管理技術(shù)等。第四節(jié)相關(guān)技術(shù)一、先進(jìn)的發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)風(fēng)電、太陽能發(fā)電等不可控能源的接入給電力系統(tǒng)帶來了很多的影響，作為應(yīng)對(duì)不可控發(fā)電的重要手段之一，儲(chǔ)能技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支持。1、 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能具有清潔無污染、可再生等優(yōu)點(diǎn)，但具有不穩(wěn)定性和分布不均衡的特點(diǎn)。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的增加，必須考慮風(fēng)對(duì)電網(wǎng)的影響。要加大風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的研究、風(fēng)電低電壓穿越技術(shù)的研究及無功功率控制問題的研究，制定風(fēng)電機(jī)組的電網(wǎng)故障運(yùn)行能力的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，以減小風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的影響。2、 太陽能光伏發(fā)電太陽能具有能量密度小，利用成本較高，受氣象條件影響大，在夜間無法使用的特點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)光伏陣列多采用最大功率跟蹤技術(shù)以提高太陽能轉(zhuǎn)化效率，隨著技術(shù)的發(fā)展，需要繼續(xù)研究提高轉(zhuǎn)化效率的方法。目前光伏電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其對(duì)電網(wǎng)的影響日益凸顯，需要重點(diǎn)研究光伏系統(tǒng)的控制和穩(wěn)定性問題以及對(duì)電力系統(tǒng)的影響。3、 清潔煤技術(shù)在今后一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)火力發(fā)電，在我國(guó)發(fā)電量構(gòu)成中，仍將占很大比重。為此，為達(dá)到智能電網(wǎng)要求，必須積極采用先進(jìn)技術(shù)，采用大容量、高參數(shù)、高效節(jié)能發(fā)電機(jī)組，加大對(duì)老機(jī)組的技術(shù)改造力度，提高機(jī)組效率，同時(shí)要對(duì)發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫、工業(yè)廢水進(jìn)行有效處理。此外多投建利用煤砰石等發(fā)電的機(jī)組，提高煤炭綜合利用率。4、 其它新能源發(fā)電技術(shù)1） 燃料電池燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高、功率密度高、響應(yīng)速度快、啟動(dòng)時(shí)間短、清潔、無污染、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，既可用于集中供電也可用于分散供電。為此，我省要大力加強(qiáng)燃料電池研究，其中包括基本理論，燃料電池機(jī)構(gòu)、材料應(yīng)用及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方面的研究。2） 生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能具有可再生、低污染和二氧化碳零排放等特點(diǎn)；與其它可再生能源相比，具有資源豐富、分布面廣、用途廣泛及可控等特點(diǎn)。需要重點(diǎn)加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的研究，特別是其作為一種可控能源，對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響方面的研究。5、 儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能技術(shù)是電力系統(tǒng)中很多技術(shù)問題的瓶頸。要發(fā)展智能電網(wǎng)，不能忽視儲(chǔ)能技術(shù)重要性。重點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)的研究，如微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)、超級(jí)電容器等。二、 能夠降低損耗的輸配電技術(shù)1、 特高壓輸電技術(shù)研究特高壓輸電技術(shù)目的是提高輸電能力，實(shí)現(xiàn)大功率的中、遠(yuǎn)距離輸電，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。特高壓輸電技術(shù)包括設(shè)備研制、線路絕緣設(shè)計(jì)以及運(yùn)行控制等技術(shù)。研究線路過電壓、潛供電流等因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性等的影響。2、 高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)超導(dǎo)特性是指部分導(dǎo)體在某一特定溫度下電阻為零的特性。最近幾年，交流高溫超導(dǎo)電纜經(jīng)完善的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后已經(jīng)逐步走向并網(wǎng)運(yùn)行階段。要加大對(duì)高溫超導(dǎo)的研究，研究高溫超導(dǎo)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，主要包括其在遠(yuǎn)距離、大容量輸電、為大城市和特殊場(chǎng)合供電、變電站內(nèi)的大電流傳輸母線、電網(wǎng)間能源交換等方面應(yīng)用的研究。三、 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)是采用功率半導(dǎo)體器件對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換、控制和優(yōu)化利用的技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和電力系統(tǒng)運(yùn)行要求的不斷提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用等各個(gè)環(huán)節(jié)，在新能源接入方面等都得到了廣泛的應(yīng)用，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為智能電網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)的基本技術(shù)之一。1、 電力電子技術(shù)在新能源接入方面的應(yīng)用大部分的新能源發(fā)電技術(shù)所發(fā)出的電能在頻率和電壓水平上均不能滿足現(xiàn)有互聯(lián)電網(wǎng)的要求，不能采用直接接入電網(wǎng)的方式，而需通過電力電子設(shè)備才能接入電網(wǎng)。為此要大力加強(qiáng)對(duì)電力電子技術(shù)的研究包括整流一逆變器和直接逆變器器件及性能的研究。同時(shí)要對(duì)提高整流、逆變器的轉(zhuǎn)化效率，減少諧波，有效控制電壓和無功等方面進(jìn)行研究。2、 電力電子技術(shù)在智能輸配電領(lǐng)域的應(yīng)用電力電子技術(shù)在輸電領(lǐng)域的研究應(yīng)該重點(diǎn)放在柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）和高壓直流輸電（HVDC）等方面。3、 電力電子技術(shù)在智能用電領(lǐng)域的應(yīng)用研究采用電力電子技術(shù)節(jié)約電能的節(jié)能措施。如：采用變頻調(diào)速技術(shù)控制壓縮機(jī)，使它能夠根據(jù)熱負(fù)荷對(duì)房間自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷或制熱量，可比傳統(tǒng)不變速空調(diào)節(jié)能15%?20%。應(yīng)加大變頻技術(shù)在節(jié)能方面的研究。四、 先進(jìn)的信息技術(shù)研究利用先進(jìn)的信息技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)(SCADA)和廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)，以及相應(yīng)的信息支持平臺(tái)包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和自適應(yīng)通信平臺(tái)，提高智能電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。包括采集電力系統(tǒng)突然變化的暫態(tài)數(shù)據(jù)信息，用于繼電保護(hù)系統(tǒng)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)；采集電力系統(tǒng)緩慢變化的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)信息用于安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)和電能計(jì)量結(jié)算管理系統(tǒng)。五、 控制與管理新技術(shù)研究智能電網(wǎng)先進(jìn)的管理調(diào)度模式，如虛擬發(fā)電廠、微電網(wǎng)和需求側(cè)管理等，要特別加強(qiáng)對(duì)智電網(wǎng)控制與管理新技術(shù)的研究。六、 微電網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，配電網(wǎng)需要從被動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)向主動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，這種網(wǎng)絡(luò)利于分布式發(fā)電的參與，能更有效地連接發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)，使得雙方都能實(shí)時(shí)地參與電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。微電網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效的方式。微電網(wǎng)的出現(xiàn)將從根本上改變傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的方式，其在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等具有巨大潛力。目前，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的前沿技術(shù)。1、 微電網(wǎng)的硬件研究微電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要有先進(jìn)的設(shè)備作支持。這包括微電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，需要開發(fā)智能電表、向量測(cè)量單元、廣域測(cè)量系統(tǒng)等，研發(fā)合適的硬件設(shè)備，使微電網(wǎng)具有即插即用的能力。研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。2、 微電網(wǎng)建模研究開發(fā)可用于對(duì)逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具；建立微電網(wǎng)內(nèi)部各元件的模型，包括分布式電源和負(fù)荷的模型;建立微電網(wǎng)整體模型，包括總體模型結(jié)構(gòu)、等效靜態(tài)模型、等效電機(jī)模型等。3、 微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的影響研究微電網(wǎng)的接入必然會(huì)對(duì)大電網(wǎng)造成影響，需要研究：微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn)行下的穩(wěn)定性分析;微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行的影響，包括地區(qū)性的和大范圍的影響；微電網(wǎng)能給電網(wǎng)在供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗和環(huán)境等方面帶來的改善；微電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)電網(wǎng)發(fā)展的影響等。微電網(wǎng)中的微電源，如風(fēng)電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設(shè)備的引入很可能會(huì)帶來一些諧波方面的問題。對(duì)于微電網(wǎng)諧波問題需要做進(jìn)一步的探討和研究。4、 微電網(wǎng)的控制策略微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間存在一種最優(yōu)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下微電網(wǎng)和大電網(wǎng)都能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)微電網(wǎng)的控制的目標(biāo)就是讓微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。為此，必須研究微電網(wǎng)控制技術(shù)，其中包括：各微電源之間的協(xié)調(diào)控制、電力電子設(shè)備的智能控制和最優(yōu)控制、微電網(wǎng)和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制等，研究孤島和互聯(lián)的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、基于先進(jìn)通信技術(shù)的控制策略等；研究創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用等。5、其它微電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)還需要很多方面的支持：需要制定微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；需要做好各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的整合；需要做好現(xiàn)有的小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性分析；需要建立微電網(wǎng)示范工程及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)等。第五節(jié)關(guān)鍵技術(shù)1、 智能電網(wǎng)架構(gòu)定義研究通過定義架構(gòu)，將智能電網(wǎng)劃分為一系列的組件，并得到組件的總體構(gòu)成以及組件之間關(guān)系，可以有效的指導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，可以打破原有系統(tǒng)之間的界限，從而實(shí)現(xiàn)高度的信息共享和互操作性，能夠協(xié)調(diào)不同的標(biāo)準(zhǔn)，便于標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和集成，可以對(duì)可能出現(xiàn)的新需求變化制定出合理的應(yīng)對(duì)措施。2、 智能電網(wǎng)互操作性智能電網(wǎng)的互操作性，是通過引入標(biāo)準(zhǔn)框架，保證智能電網(wǎng)中組件間協(xié)同工作的能力?；ゲ僮餍詫?duì)智能電網(wǎng)建設(shè)、集成、有效操作和互聯(lián)電力網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)元件的雙向通信都有著非常重要的作用。有效的互操作性是建立在統(tǒng)一的接口、協(xié)議和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)框架之上的。3、 電力混成控制論與先進(jìn)能量管理系統(tǒng)智能電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)多方面的價(jià)值，如“更堅(jiān)強(qiáng)、更可靠、更經(jīng)濟(jì)、更高效、更環(huán)境友好”等。在這些價(jià)值中，有些甚至是互相矛盾的，如要“更環(huán)境友好”，則需要吸納大規(guī)模的可再生能源；而可再生能源的大量吸納，會(huì)給電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)、可靠運(yùn)行帶來一定的挑戰(zhàn)。電力混成控制論使得“將整個(gè)電力大系統(tǒng)控制得如同一臺(tái)智能廣域機(jī)器人（SmartWideAreaRobot，簡(jiǎn)稱Smart-WAR）^成為可能。但要真正實(shí)現(xiàn)Smart-WAR，在一些關(guān)鍵技術(shù)上還要有較大的突破，主要包括如下幾個(gè)方面。（1） 智能電網(wǎng)基礎(chǔ)測(cè)量設(shè)施與動(dòng)態(tài)SCADA系統(tǒng)的建立實(shí)際運(yùn)行中的電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)的狀態(tài)每時(shí)每刻都在發(fā)生變化。但SCADA等數(shù)據(jù)采集技術(shù)目前只能做到每隔4~8s獲得一次RTU的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；PMU等量測(cè)設(shè)備可以做到0.02s獲得一次系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，但目前安裝數(shù)量較少，且獲得的信息與SCADA系統(tǒng)所獲得信息分屬于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，兩者無法融合，使得難于獲得系統(tǒng)的全狀態(tài)。在風(fēng)能、太陽能等大型可再生能源基地接入電網(wǎng)后，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化更為隨機(jī)，其不可控性也大大增強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)Smart-WAR，需要研發(fā)新型智能電網(wǎng)基礎(chǔ)量測(cè)設(shè)施，并在此基礎(chǔ)安裝建立動(dòng)態(tài)SCADA系統(tǒng)，以快速獲得系統(tǒng)全狀態(tài)。（2） 新型狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)電網(wǎng)基礎(chǔ)量測(cè)設(shè)施和SCADA系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)信息，給出電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)較為準(zhǔn)確的估計(jì)值，同時(shí)