智能電網(wǎng)中的電網(wǎng)友好技術(shù)電網(wǎng)友好用電技術(shù)

作為電力系統(tǒng)瞬時(shí)平衡的主動(dòng)方，用電設(shè)備的負(fù)荷特性及用戶的負(fù)荷需求很大程度上決定著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。

1、改善用電設(shè)備的負(fù)荷特性

（1）改善負(fù)荷的時(shí)間特性

現(xiàn)有改善負(fù)荷時(shí)間特性的方法主要有2種：

一是應(yīng)用峰谷分時(shí)電價(jià)，緩解高峰時(shí)段電網(wǎng)調(diào)峰壓力，提高負(fù)荷率；

二是開發(fā)利用可中斷負(fù)荷（interruptible load，IL）。

這2種方法從技術(shù)手段和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)來講，都可認(rèn)為是電網(wǎng)友好的用電技術(shù)。

削峰填谷不僅能夠使負(fù)荷曲線平坦，有效地降低損耗，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，還可以延緩、減少電力設(shè)備投資。如蓄冰空調(diào)利用用電低谷時(shí)期儲(chǔ)存的能量滿足負(fù)荷高峰期的制冷需求，較好體現(xiàn)了轉(zhuǎn)移用電負(fù)荷和平衡用電負(fù)荷的削峰填谷思路，可較為明顯地降低城市夏季高峰負(fù)荷。但由于其安裝成本較高，因此該技術(shù)的大力推廣仍需要相關(guān)配套政策的扶持。

作為電網(wǎng)的緊急備用發(fā)電容量資源和輸電容量資源，IL對(duì)供電可靠性的要求不高，在一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償或賠償條件下，對(duì)小概率停電事故可以容忍。當(dāng)電網(wǎng)高峰期或遇到重大沖擊時(shí)，調(diào)用IL比調(diào)用電源更具有時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。由于國內(nèi)電力市場(chǎng)開放程度有限，目前Il尚未組織市場(chǎng)交易，僅由調(diào)度機(jī)構(gòu)按照“有序用電”的相關(guān)措施按需調(diào)用。

（2）改善負(fù)荷的頻率特性

電網(wǎng)友好的用電技術(shù)考慮用電設(shè)備主動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)頻率。如在部分用電設(shè)備（如熱水器、電動(dòng)汽車充電負(fù)荷）中加裝控制裝置，當(dāng)電網(wǎng)中負(fù)荷或發(fā)電機(jī)出力變化，造成頻率偏移超出正常允許范圍且偏移量持續(xù)一定時(shí)間，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅時(shí)，用電設(shè)備中的控制裝置能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)并判斷頻率的變化，分析并判斷當(dāng)前電網(wǎng)頻率偏移的程度，自主選擇相應(yīng)的調(diào)整控制策略，短期內(nèi)調(diào)整用電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，提高電網(wǎng)保持平衡的能力。這樣，不僅節(jié)省了通信時(shí)間和費(fèi)用，更因其短暫的響應(yīng)時(shí)間，不會(huì)降低用戶的用電體驗(yàn)，真正體現(xiàn)了友好的含義。

應(yīng)用電網(wǎng)友好頻率響應(yīng)技術(shù)后，用電設(shè)備不僅可以作為電力系統(tǒng)的備用負(fù)荷，還可以幫助實(shí)現(xiàn)頻率管理，在容量市場(chǎng)中起到與發(fā)電機(jī)類似的作用，這將為電力系統(tǒng)的控制增加更多的靈活性。

（3）改善負(fù)荷的電壓特性

改善負(fù)荷的電壓特性、避免節(jié)點(diǎn)電壓降低時(shí)，用電設(shè)備消耗更多的無功功率。不同的用電設(shè)備具有不同的電壓特性，其中，空調(diào)負(fù)荷是近年來城市電網(wǎng)中負(fù)荷比例較高、電壓特性不利于電壓穩(wěn)定的代表，且空調(diào)負(fù)荷一般是非剛性需求。因此，改善負(fù)荷電壓特性，較多以空調(diào)負(fù)荷為研究對(duì)象?，F(xiàn)有分散型和集中型的低壓減載技術(shù)不能兼顧響應(yīng)動(dòng)作的可靠性、時(shí)效性及經(jīng)濟(jì)性，并且還會(huì)給用戶帶來不同程度的不便。

從負(fù)荷側(cè)考慮，當(dāng)電網(wǎng)電壓的偏移幅度和偏移持續(xù)時(shí)間超出了正常范圍，電網(wǎng)有可能失穩(wěn)時(shí)，如果受端電網(wǎng)中的負(fù)荷能夠主動(dòng)響應(yīng)，短時(shí)微調(diào)其運(yùn)行參數(shù)，將有利于電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。例如上文中提及的電網(wǎng)友好控制裝置可根據(jù)不同用電設(shè)備的負(fù)荷特性自行設(shè)定電壓偏移門檻值和電壓異常持續(xù)時(shí)間門檻值，當(dāng)控制裝置監(jiān)測(cè)出物理量的偏移（偏移幅度、持續(xù)時(shí)間）達(dá)到了響應(yīng)門檻值，即可根據(jù)相應(yīng)的控制策略自行切除部分負(fù)荷，尤其是電壓特性較為突出的用電設(shè)備負(fù)荷（如空調(diào)類負(fù)荷）。在電網(wǎng)發(fā)生過載、電壓穩(wěn)定受到威脅時(shí)，借助城市民用或商用負(fù)荷在城市電網(wǎng)負(fù)荷中的重大比例，即可及時(shí)調(diào)整城市電網(wǎng)電壓水平，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

電網(wǎng)友好用電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在這方面展開了積極嘗試。如美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室（pacific northwest national laboratory ，PNNL）已著手研發(fā)一種新型控制器，該控制器嵌入用電設(shè)備中，能夠監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，適時(shí)響應(yīng)，以平衡電網(wǎng)的供需關(guān)系。該控制器的研發(fā)基于美國現(xiàn)有電力市場(chǎng)的電價(jià)機(jī)制，從電力設(shè)備端出發(fā)，維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）綜合改善負(fù)荷特性

對(duì)用電負(fù)荷的研究離不開用電環(huán)境，目前，城市熱島效應(yīng)、溫濕效應(yīng)和累積效應(yīng)及其對(duì)用電負(fù)荷的影響逐步成為新興的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

可研究不同用電環(huán)境下，城市電網(wǎng)的負(fù)荷結(jié)構(gòu)、負(fù)荷水平以及不同用電設(shè)備的負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，綜合分析上述改善負(fù)荷特性的思路，提出電網(wǎng)友好的用電方式。制定各種緊急情況時(shí)的響應(yīng)控制策略，協(xié)助電網(wǎng)快速恢復(fù)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。同時(shí)，新型的用電方式支持分時(shí)電價(jià)、階梯電價(jià)以及節(jié)能減排政策，可有效地降低電力用戶成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。進(jìn)一步，亦可考慮研究不同用電設(shè)備間的協(xié)調(diào)響應(yīng)控制策略，分析多種響應(yīng)模式，提出優(yōu)化方案，真正地達(dá)到電網(wǎng)友好、安全用電、經(jīng)濟(jì)用電的目標(biāo)。

2、電網(wǎng)友好用電技術(shù)的支撐性技術(shù)

（1）高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)技術(shù)

電網(wǎng)友好用電技術(shù)要求用電設(shè)備實(shí)時(shí)獲取并及時(shí)分析處理精確、可靠的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息（如頻率、電壓等）。而作為電網(wǎng)友好的支撐性技術(shù)，高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)具有電能計(jì)量以及用電信息采集、處理、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、資源調(diào)度等功能，可最大限度地滿足電網(wǎng)友好用電技術(shù)的要求。

全面考慮國內(nèi)分時(shí)電價(jià)和階梯電價(jià)的電力市場(chǎng)現(xiàn)狀，在現(xiàn)有智能電表、柔性電力負(fù)荷控制等技術(shù)的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性研發(fā)新型高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)技術(shù)，開發(fā)家庭控制網(wǎng)關(guān)、智能插座等電網(wǎng)友好裝置。通過家庭控制網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別，支持電器電能計(jì)量、功率測(cè)量等功能。通過智能插座可以及時(shí)感知電網(wǎng)異常運(yùn)行狀態(tài)，使用電設(shè)備主動(dòng)響應(yīng)。

上述研究不僅可以輔助電網(wǎng)友好技術(shù)的實(shí)施，二者的配合還將真正地實(shí)現(xiàn)信息一體化和用電智能化，有利于推動(dòng)智能家居、智能樓宇及智能小區(qū)的建設(shè)。

（2）用戶用電互動(dòng)平臺(tái)

電網(wǎng)友好技術(shù)的內(nèi)涵之一是“靈活互動(dòng)”。國內(nèi)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電力營銷流程標(biāo)準(zhǔn)化，建立了客服中心，開展了有序用電、IL等需求側(cè)管理實(shí)踐，但在提升用戶服務(wù)體驗(yàn)、優(yōu)化用戶用電方式以及提高終端用能效率等方面仍存在較大不足。

為徹底貫徹電網(wǎng)友好的內(nèi)涵，有必要研發(fā)可正確引導(dǎo)用戶靈活選擇用電方式、鼓勵(lì)其主動(dòng)參與供需平衡的用戶用電互動(dòng)平臺(tái)，開發(fā)用電方式選擇、響應(yīng)激勵(lì)措施、遠(yuǎn)程繳費(fèi)、報(bào)修等多種互動(dòng)服務(wù)功能模塊，以提升用電設(shè)備的用能效率，實(shí)現(xiàn)電能量交互，滿足電力用戶的個(gè)性化、差異化服務(wù)需求。作為用電技術(shù)中一項(xiàng)重要的支撐技術(shù)，該平臺(tái)不僅體現(xiàn)了智能用電的互動(dòng)性，還將為調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、精細(xì)的調(diào)度提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在互動(dòng)平臺(tái)的支持下，電網(wǎng)友好用電技術(shù)將有效優(yōu)化用戶用電行為，加強(qiáng)能效管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、用戶經(jīng)濟(jì)用電、發(fā)電部門酌情發(fā)電的三贏局面。

電網(wǎng)友好發(fā)電技術(shù)的研究主要集中于新能源發(fā)電方面，提高其可預(yù)測(cè)性、穩(wěn)定性和可調(diào)可控性，減少對(duì)電網(wǎng)的不利影響，提高電網(wǎng)接納波動(dòng)式新能源的能力和電網(wǎng)的平衡能力。

1、提高新能源發(fā)電的可預(yù)測(cè)性

對(duì)新能源發(fā)電進(jìn)行不同時(shí)間尺度的電力、電量預(yù)測(cè)，并努力提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，可降低電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的備用需求，在保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的同時(shí)降低發(fā)電成本與能耗。

考慮到新能源發(fā)電的隨機(jī)性較大，一般以短期和超短期出力預(yù)測(cè)為主。目前較為成熟的預(yù)測(cè)方法主要有隨機(jī)時(shí)間序列法、卡爾曼濾波法、模糊邏輯法、決策樹算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及支持向量機(jī)等。

光伏、風(fēng)力、生物質(zhì)能等新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)中環(huán)境、氣象等不確定因素較多，單一的預(yù)測(cè)方法已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)調(diào)度對(duì)于并網(wǎng)電量預(yù)測(cè)的要求。從預(yù)測(cè)精度出發(fā)，多種方式混合預(yù)測(cè)的方法將成為功率預(yù)測(cè)的發(fā)展方向。如將具有混沌特性的時(shí)間序列重建為一種低階非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合智能化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可極大地提高發(fā)電功率短期預(yù)測(cè)的精度，有望在光伏、風(fēng)力發(fā)電等方面發(fā)揮重要作用。

還可利用卡爾曼濾波法動(dòng)態(tài)修改預(yù)測(cè)權(quán)值的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合時(shí)間序列法建立優(yōu)化模型，保證預(yù)測(cè)精度。同時(shí)，作為新興的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，支持向量機(jī)技術(shù)因其易獲全局最優(yōu)解、推廣性強(qiáng)、方便控制等特性，將在新能源發(fā)電并網(wǎng)的功率預(yù)測(cè)中發(fā)揮重要作用。

目前，以提高新能源發(fā)電預(yù)測(cè)為主要目的的電網(wǎng)友好發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)得到了初步研究和應(yīng)用。2010年11月，中國首座電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)在大唐新能源赤峰公司東山風(fēng)電場(chǎng)建成，其精確的風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)48h內(nèi)的短期功率預(yù)測(cè)和15min至4h的超短期功率預(yù)測(cè)。

2、提高新能源發(fā)電的穩(wěn)定性

新能源發(fā)電的穩(wěn)定性包括暫態(tài)穩(wěn)定性和發(fā)電功率的穩(wěn)定性。在提高新能源發(fā)電暫態(tài)穩(wěn)定性方面，應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)的低電壓穿越技術(shù)是目前較為熱門的電網(wǎng)友好技術(shù)，不僅確保了電壓波動(dòng)時(shí)風(fēng)機(jī)不解列，避免連鎖故障，還有效地提高了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

增加新能源發(fā)電功率的穩(wěn)定性主要有2種方法：

一是利用其資源特點(diǎn)形成互補(bǔ)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，如風(fēng)光互補(bǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，不但彌補(bǔ)了新能源獨(dú)立發(fā)電在資源上的缺陷，獲得較穩(wěn)定的功率輸出，提高了系統(tǒng)供電可靠性，更顯著降低了儲(chǔ)能裝置的配備容量，使系統(tǒng)成本趨于合理。

二是建設(shè)大型儲(chǔ)能電站，采用復(fù)合式儲(chǔ)能提高其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，協(xié)助新能源發(fā)電保持出力穩(wěn)定，為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)配置一定容量的旋轉(zhuǎn)備用?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，飛輪、超導(dǎo)和超級(jí)電容器儲(chǔ)能具有響應(yīng)速度快、輸出功率大、儲(chǔ)能效率高、循環(huán)壽命長的特性;蓄電池類儲(chǔ)能則具備能量密度高、自損耗小、儲(chǔ)能時(shí)間長的優(yōu)勢(shì)。

在此基礎(chǔ)上，可利用高溫超導(dǎo)塊材式的懸浮現(xiàn)象，研發(fā)高溫超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能，使其控制更簡單，儲(chǔ)能密度更大;或?qū)⒊瑢?dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能或超級(jí)電容器與鉛酸電池、液流電池或鈉硫電池等技術(shù)相結(jié)合，可以最大限度地發(fā)揮各種儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，降低全壽命周期費(fèi)用，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

3、增強(qiáng)發(fā)電的可調(diào)可控性

利用各種先進(jìn)的管理技術(shù)和控制策略，對(duì)新能源發(fā)電實(shí)施有效的調(diào)控措施，提高新能源發(fā)電的可調(diào)可控性，在提高其供電可靠性的同時(shí)提高電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作的效率。如利用先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)海流能發(fā)電系統(tǒng)采取有效的在線監(jiān)控、狀態(tài)估計(jì)、出力預(yù)測(cè)、短期調(diào)度等能量優(yōu)化控制和管理。考慮兼顧系統(tǒng)調(diào)頻需求的分布式風(fēng)電分散自治調(diào)控策略，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行兼顧系統(tǒng)某些特殊運(yùn)行需求的有限自治，配合電力系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度。同時(shí)，還可采取風(fēng)機(jī)單機(jī)調(diào)控、風(fēng)電場(chǎng)調(diào)控、電網(wǎng)側(cè)調(diào)控的三級(jí)調(diào)控措施，利用先進(jìn)的風(fēng)電機(jī)組技術(shù)、電網(wǎng)友好型電源等技術(shù)，通過堅(jiān)強(qiáng)的受端同步電網(wǎng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制具有波動(dòng)性、不確定性的電功率，使大規(guī)模同步電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可結(jié)合最大功率跟蹤控制、負(fù)載功率跟蹤控制等電網(wǎng)友好先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率、運(yùn)行特性、系統(tǒng)配套儲(chǔ)能方案進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，建立風(fēng)光互補(bǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的一體化集中監(jiān)控系統(tǒng)。

東山電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)中采用了集中優(yōu)化配置的有功功率和無功功率控制系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制。

大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的迅猛發(fā)展，遠(yuǎn)距離交直流混聯(lián)輸電的出現(xiàn)，多樣化電力負(fù)荷的快速增長，大規(guī)模波動(dòng)式能源集中并網(wǎng)，高密度、高滲透率的分布式電源的廣泛應(yīng)用，使電力系統(tǒng)不確定、不可控的因素增多，增加了大面積停電的風(fēng)險(xiǎn)。因此，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)的智能電網(wǎng)已成為國內(nèi)電力研究的重點(diǎn)，已有眾多概念和技術(shù)被提出。其中，比照“環(huán)境友好”而提出的“電網(wǎng)友好”概念越來越受到重視。

電網(wǎng)友好一詞最早由瑞典教授Thiringer于2002年提出，但并未明確其含義。電力系統(tǒng)中，電源和負(fù)荷是維持系統(tǒng)瞬時(shí)平衡的主體，在智能電網(wǎng)的體系框架下，電網(wǎng)友好被賦予了新的內(nèi)涵。其技術(shù)核心是電源和負(fù)荷分別主動(dòng)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)，更經(jīng)濟(jì)、快捷、可靠地提高電力系統(tǒng)的平衡能力。電網(wǎng)友好技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，是智能電網(wǎng)發(fā)電和用電環(huán)節(jié)各種關(guān)鍵技術(shù)的高度概括。

電網(wǎng)友好發(fā)電技術(shù)的提出主要是針對(duì)波動(dòng)式新能源發(fā)電并網(wǎng)難的問題。圍繞提高電網(wǎng)平衡能力的核心問題，對(duì)新能源電源而言，主要是提高其發(fā)電的可預(yù)測(cè)性、穩(wěn)定性、可調(diào)可控性，在各種工況下以有利于電網(wǎng)穩(wěn)定的方式運(yùn)行，如低電壓穿越;對(duì)傳統(tǒng)電源而言，主要是提高爬坡能力、調(diào)峰能力、調(diào)頻能力等可調(diào)可控能力。

負(fù)荷是電力系統(tǒng)平衡的主動(dòng)方，電網(wǎng)友好的用電技術(shù)主要體現(xiàn)在改善負(fù)荷的時(shí)間特性、頻率特性和電壓特性，以提高電力系統(tǒng)不同時(shí)間尺度的平衡能力，如目前歐美普遍開展的需求側(cè)響應(yīng);同時(shí)，用電設(shè)備盡可能降低對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響。智能電網(wǎng)中的電網(wǎng)友好技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是主動(dòng)參與、靈活互動(dòng)和高度協(xié)調(diào)。本文在歸納整理現(xiàn)有電網(wǎng)友好技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析電網(wǎng)友好發(fā)電技術(shù)和用電技術(shù)的發(fā)展思路，提出其長遠(yuǎn)發(fā)展框架。

要實(shí)現(xiàn)真正意義上的電網(wǎng)友好，必須加大對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，落實(shí)新技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)政策。電網(wǎng)友好技術(shù)的推廣機(jī)制是一個(gè)需要研究的重要問題。電網(wǎng)友好技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用具有周期長的特點(diǎn)，且具有“正外部性”，如何將電網(wǎng)友好的外部性內(nèi)化，形成激勵(lì)相容的推廣機(jī)制，是電網(wǎng)友好技術(shù)能否真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

在發(fā)電技術(shù)方面，應(yīng)繼續(xù)完善新能源發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行頻率控制、繼電保護(hù)配置、信息采集、自動(dòng)化、通信、電能質(zhì)量等的智能一體化發(fā)展。同時(shí)，隨著電網(wǎng)友好的發(fā)電技術(shù)研發(fā)、推廣應(yīng)用，提高電網(wǎng)接納新能源發(fā)電的能力，實(shí)現(xiàn)低碳電力。進(jìn)一步，針對(duì)傳統(tǒng)電廠，研發(fā)低成本改造升級(jí)技術(shù)，也將是下一步電網(wǎng)友好技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

用電技術(shù)中亦可從負(fù)荷的諧波特性入手改善負(fù)荷特性，如盡量避免各種用電設(shè)備產(chǎn)生諧波、電壓畸變等；在改善負(fù)荷的時(shí)間特性方面，可進(jìn)一步研究負(fù)荷的時(shí)間彈性。在控制裝置研發(fā)上，應(yīng)著力研制低成本的智能控制裝置，在不影響用戶用電體驗(yàn)的前提下，實(shí)現(xiàn)自主監(jiān)測(cè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息，主動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，維持電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在平臺(tái)開發(fā)上，除全面考慮用戶的個(gè)性化需求外，還應(yīng)為功能升級(jí)預(yù)留一定的空間。 2100433B

我國已經(jīng)建立了系統(tǒng)的特高壓與智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，編制相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)，特高壓交流電壓已成為國際標(biāo)準(zhǔn)電壓。

國際電工委員會(huì)主席克勞斯·武赫雷爾表示，中國的特高壓輸電技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先水平，這種能夠減少長距離輸電損耗的技術(shù)，在世界其他地區(qū)也將有廣泛的應(yīng)用前景。

智能電網(wǎng)新型配電技術(shù)的應(yīng)用

未來的配電技術(shù)必須具有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)快速自愈、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)、提供優(yōu)質(zhì)電力、與用戶互動(dòng)等。這些智能電網(wǎng)配電技術(shù)都會(huì)促進(jìn)云計(jì)算數(shù)據(jù)機(jī)房的供電系統(tǒng)更加安全可靠。

1、同步開斷技術(shù)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，由于電力需求量大，常涉及到高壓供電。高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時(shí)間長、分散性大。這種慢過程的機(jī)械開斷容易引起操作過電壓，加速設(shè)備老化或者直接損害設(shè)備。同步開斷，又稱智能開關(guān)，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。采用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)，在理論上應(yīng)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(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。

2、故障電流限制技術(shù)

由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，數(shù)據(jù)中心的用電電流是很大的，短路電流也呈日益增大的趨勢(shì)，如果不采取有效的抑制短路電流的措施，一旦發(fā)生短路故障，開關(guān)及用戶設(shè)備將是無法承受的。隨著電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等的發(fā)展，限制短路電流已成為可能，這就依賴于故障電流限制器（FaultCurrentLimiter,FCL）的研制和開發(fā)。國外對(duì)超導(dǎo)FCL和電力電子FLC研究較多，這可以在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中借鑒和應(yīng)用。

3、主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)

未來“主動(dòng)配電網(wǎng)”可能采取類似英特網(wǎng)的形式，即分布式?jīng)Q策和雙向潮流。在遍布全系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)上都將有控制設(shè)備。主動(dòng)配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶需求有效連接起來，允許雙方共同決定如何最好地實(shí)時(shí)運(yùn)行。要達(dá)到這一要求，控制水平要遠(yuǎn)高于配電網(wǎng)的水平。這包括潮流評(píng)估、有競(jìng)爭(zhēng)力的電壓控制和保護(hù)技術(shù)，以及比配電網(wǎng)擁有更多的傳感器和自動(dòng)裝置的新型通信控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的主動(dòng)預(yù)警，負(fù)載均衡和三相平衡等。

4、儲(chǔ)能技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運(yùn)行過程中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。

儲(chǔ)能技術(shù)可用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急供電狀況，以及充分利用當(dāng)?shù)氐姆骞入妰r(jià)差。現(xiàn)有的電能存儲(chǔ)方式主要可分為機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等。超導(dǎo)儲(chǔ)能由于超導(dǎo)體電流大，能量密度高，存取快速，可作為理想的電磁能儲(chǔ)藏器，超導(dǎo)材料臨界溫度低一直是超導(dǎo)儲(chǔ)能應(yīng)用的限制因素，直接冷卻超導(dǎo)儲(chǔ)能（HTc-SMES）的研究受到了美日等國的高度重視，但絕大部分超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置為低溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

智能電網(wǎng)新型用電技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)的框架下，需要新型用電技術(shù)提高電力需求彈性，提升電力需求側(cè)管理的智能化水平，幫助電力用戶與智能電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心更加方便、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的管理用電。

1、先進(jìn)傳感器技術(shù)

未來的數(shù)據(jù)中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風(fēng)、火、水、電、氣、溫度、濕度、煙霧、二氧化碳等都是傳感器的采集對(duì)象。傳感器不僅可以分析和提取數(shù)據(jù)中心環(huán)境的特征數(shù)據(jù)，而且可以和特定的數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，可以對(duì)數(shù)據(jù)中心的日常數(shù)據(jù)、整體效能和環(huán)境指數(shù)提供整體分析和科學(xué)評(píng)估。

2、先進(jìn)用電監(jiān)控技術(shù)

用電監(jiān)控技術(shù)分為兩個(gè)層面：用電監(jiān)測(cè)技術(shù)和用電控制技術(shù)。新型用電監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)用戶的電力消費(fèi)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，幫助用戶了解自身的詳細(xì)用電信息，以指導(dǎo)用戶優(yōu)化系統(tǒng)的用電行為。新型用電控制技術(shù)在信息獲取的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的用電需要，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心用電系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)電能更合理的分配。

智能電網(wǎng)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

目前，物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，協(xié)助實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的智能控制和優(yōu)化配置，提高電力規(guī)劃的管理能力。

第一：發(fā)電環(huán)節(jié)。對(duì)常規(guī)能源發(fā)電的機(jī)組的運(yùn)行情況、設(shè)備之間的互動(dòng)以及各種參數(shù)指標(biāo)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)風(fēng)力、太陽能發(fā)電進(jìn)行電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行穩(wěn)定性分析預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電環(huán)節(jié)的自動(dòng)、穩(wěn)定和高效。

第二：輸送環(huán)節(jié)。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的監(jiān)控能力，對(duì)整個(gè)輸送線路上的導(dǎo)線溫度、線路電容、絕緣子污穢以及線路風(fēng)振進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，并作出評(píng)估和診斷。由于智能電網(wǎng)具有自愈的特性，對(duì)發(fā)現(xiàn)破壞或者不正常的情況進(jìn)行自我治愈，對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。

第三：變電環(huán)節(jié)。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到智能電網(wǎng)后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器對(duì)重要變電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳送到管理終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站的實(shí)時(shí)檢修，對(duì)周圍的安全進(jìn)行防護(hù)，更好地提高變電環(huán)節(jié)的可靠性和智能化水平。

第四：配電環(huán)節(jié)。由于我國國土廣闊，所以配電規(guī)模和配電設(shè)備數(shù)量都十分巨大。物聯(lián)網(wǎng)可靠傳遞特性恰好可以針對(duì)這一情況實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)中的配電現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及運(yùn)行狀態(tài)信息的有效傳遞并進(jìn)行安全防護(hù)，避免大規(guī)模人力、物力的投入。

第五：用電環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與門禁系統(tǒng)、防盜防火系統(tǒng)以及有情境控制的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)。革新電力服務(wù)的傳統(tǒng)模式為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，提高了人民生活質(zhì)量。2100433B

“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”的高度一體化融合，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)。因此，“堅(jiān)強(qiáng)”和“智能”是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本內(nèi)涵。只有形成堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建“堅(jiān)強(qiáng)”的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的“智能”技術(shù)特征，才能充分發(fā)揮堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的功能和作用。特高壓就為發(fā)展智能電網(wǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們提出的目標(biāo)是加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。我們將要建設(shè)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，是一個(gè)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)。在這個(gè)目標(biāo)的指導(dǎo)下，國家電網(wǎng)將按照統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、試點(diǎn)先行、整體推進(jìn)的原則，加快建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流構(gòu)成的特高壓骨干網(wǎng)架，在實(shí)現(xiàn)各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)，圍繞發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等主要環(huán)節(jié)和信息化建設(shè)等方面，分階段推進(jìn)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展。到2020年，將全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全穩(wěn)定水平、以及電網(wǎng)與電源和用戶之間的互動(dòng)性得到顯著提高，使“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”在服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。2100433B

《區(qū)域智能電網(wǎng)技術(shù)》緊隨靠前發(fā)展動(dòng)向，反映了當(dāng)今在工程研制中的很新研究成果，圖文數(shù)據(jù)、技術(shù)方法經(jīng)得起推敲和檢驗(yàn)，對(duì)智能電網(wǎng)一線科研和工程人員具有直接指導(dǎo)作用，能積極推進(jìn)我國智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及與靠前接軌，具有很高的學(xué)術(shù)及應(yīng)用價(jià)值。能為智能電網(wǎng)專業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而對(duì)全社會(huì)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展起到積極作用。