中國儲能網(wǎng)訊：國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展概況
美國于2011年EPRI提出“intelligrid”研究計劃，致力于開發(fā)智能電網(wǎng)架構(gòu)；2004年完成了集成能源及通信系統(tǒng)以西結(jié)構(gòu)（IECSA）研究（4卷）；2005年發(fā)布的成果中包含了EPRI成為“分布式自治實時架構(gòu)（DART）”的自動化系統(tǒng)架構(gòu)；2009年美國政府制定了一系列智能電網(wǎng)建設(shè)和實施計劃，制定了智能電網(wǎng)成熟度模型，進入快速發(fā)展時期。
歐洲早在2002年就提出“智能電網(wǎng)遠景”（SmartGridsVision）；2007年推出第一份智能電網(wǎng)研究議程，明確了歐洲在短期和中期內(nèi)的主要研究領(lǐng)域；2008年9月發(fā)布的《歐洲未來電網(wǎng)發(fā)展策略》提出了歐洲智能電網(wǎng)戰(zhàn)略部署文件，啟動“創(chuàng)新能源”知識和創(chuàng)意社區(qū)（KIC）并建立歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)平臺（ETP）。
2009年的5月，中國的國家電網(wǎng)公司正式發(fā)布統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)的研究報告；2009年6月，在天津大學(xué)舉辦了“第一屆智能電網(wǎng)研究學(xué)術(shù)論壇”，探討領(lǐng)域包括了智能電網(wǎng)的基本理念、技術(shù)組成、設(shè)備需求等；2009年8月，確定第一批4個配電自動化試點項目；2010年2月，確定第二批19個重點城市的試點項目的建設(shè)計劃。
智能配電的特征及需求
智能配電網(wǎng)的特征如下：
（1）更高的配電可靠性：具有自愈（故障重構(gòu)）功能；分布式電源微網(wǎng)保護重要用戶的供電。
（2）更優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量：實現(xiàn)電壓、無功的優(yōu)化控制；實現(xiàn)敏感用電設(shè)備的不間斷連續(xù)供電。
（3）更好的兼容性：支持大量的分布式發(fā)電單元、儲能裝備、可再生資源，與配電網(wǎng)實現(xiàn)無縫隙連接于“即插即用”；支持微網(wǎng)運行，有效地增加配電網(wǎng)運行的靈活性和對負(fù)荷供電的可靠性。
（4）更強的互動能力：通過智能電表計和用戶通信網(wǎng)絡(luò)，支持用戶需求響應(yīng)；實現(xiàn)從以電力企業(yè)為中心向以用戶為中心的轉(zhuǎn)變。
（5）更高的電網(wǎng)資產(chǎn)利用率：支持配電系統(tǒng)快速仿真、模擬；合理控制潮流，提高系統(tǒng)容載比，充分利用系統(tǒng)容量。減少投資，減少設(shè)備折舊，使用戶或得更廉價的電力。
（6）集成的可視化管理平臺：實時采集電網(wǎng)及其設(shè)備運行數(shù)據(jù)；提供潮流、負(fù)荷、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電能質(zhì)量、故障位置、停電范圍等實時信息；解決配電網(wǎng)“盲管”問題。
智能配電網(wǎng)的功能需求包括：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可靠而靈活的分層、分布局的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；運行控制，正常運行時可靠地系統(tǒng)監(jiān)視、隱患預(yù)測、智能調(diào)節(jié)、緊急恢復(fù)、檢修維護控制能力；通信，建立在開放的通信架構(gòu)和統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的高速、雙向、集成的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施；軟件組成，基于UNIX/WINDOWSNT平臺的完整系統(tǒng)，高度集成SCADA/PAS/DA/DMS。
智能配電的關(guān)鍵技術(shù)
（1）高級配電自動化技術(shù)
對此，美國的EPRI的定義是：配電網(wǎng)革命性的管理與控制方法，實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面控制與自動化并對分布式電源進行集成，使系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化。
（2）自愈控制技術(shù)
自愈控制目標(biāo)：正常運行時，通過配電網(wǎng)運行優(yōu)化和預(yù)防矯正控制，來避免故障發(fā)生；故障發(fā)生時，通過緊急恢復(fù)控制和檢修維護控制，使得故障后不失去負(fù)荷或失去盡可能少的負(fù)荷。
（3）分布式電源并網(wǎng)技術(shù)
其重點任務(wù)是提升并網(wǎng)分析能力，增強間歇電源可控性，實現(xiàn)靈活、可靠接入，提高配電網(wǎng)供蓄能力。其關(guān)鍵技術(shù)有接入電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型與仿真技術(shù)，接入配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、含分布式電源與儲能系統(tǒng)的配電網(wǎng)優(yōu)化運行技術(shù)。
（4）配電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)
電氣設(shè)備檢修作為生產(chǎn)管理工作的重要組成部分，對提高設(shè)備健康水平、保障電網(wǎng)的安全、可靠運行具有重要意義。配電設(shè)備檢修模式發(fā)展歷程分別為故障檢修、計劃檢修和狀態(tài)檢修。
故障檢修的缺點是：不可預(yù)見、造成損失；搶險性質(zhì)、易出事故；亡羊補牢，成本增加；就事論事，難以杜絕。
計劃檢修的缺點是：停電檢修不客觀；不符合設(shè)備壽命規(guī)律；周期性停運影響點我那個運行；檢修工作可能造成電網(wǎng)設(shè)備損壞；過度檢修易引起安全事故；具有一定盲目性，成本增加；配點設(shè)備種類多，計劃難以制定。
而狀態(tài)檢修的有點是：及時處理設(shè)備隱患；克服計劃檢修的盲目性；既不過剩也不缺檢修；減少人力投入；保證設(shè)備精細化管理；提高資產(chǎn)可用性；降低維修成本。
（5）智能配電調(diào)度技術(shù)
智能配電調(diào)度技術(shù)是現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)EMS、配電管理系統(tǒng)DMS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA、虛擬電廠VPP等技術(shù)的再升級和結(jié)合。其實現(xiàn)功能包括：可視化互操作平臺；預(yù)測功能；交易和調(diào)度功能；快速安全穩(wěn)定分析功能；智能保護整定；預(yù)警報警與事故處理，虛擬電廠、鏡像備用等。
（6）信息與通信技術(shù)
通信系統(tǒng)特點是通信終端節(jié)點數(shù)量多、通信距離近、通信數(shù)據(jù)量不大。
智能配電技術(shù)發(fā)展展望
（1）直流配電技術(shù)
所謂直流配電技術(shù)，是指將直流電直接分配給用電裝置的配電網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展其必要性在于：分布式電源增多節(jié)省交流器件，如光伏、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電等接入直流配電網(wǎng)能夠省略直—交逆變器的使用；用戶用電形式的新發(fā)展：如含直流環(huán)節(jié)的電氣增多、使用直流的電器增多。
（2）柔性配電技術(shù)
柔性配電技術(shù)是柔性交流輸電技術(shù)在配電網(wǎng)的延伸，簡稱為DFACTS。柔性配電技術(shù)是配電網(wǎng)中具有柔性（即動態(tài)、靈活、精確、平滑）控制能力以提高配電網(wǎng)運行可控性、安全性、可靠性、抵御事故能力，以及支持電力市場順利營運的所有新型電力電子設(shè)備及其協(xié)調(diào)控制技術(shù)。
柔性配電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括：解決配電網(wǎng)電能質(zhì)量問題；解決分布式電源并網(wǎng)問題。如提供動態(tài)無功補償、調(diào)節(jié)與控制有源配電網(wǎng)潮流。
（3）柔性配電設(shè)備
柔性配電設(shè)備包裹固態(tài)開關(guān)、動態(tài)不間斷電源、動態(tài)電壓恢復(fù)器、靜止同步補償器。
固態(tài)開關(guān)是應(yīng)用電力電子器件構(gòu)成的開關(guān)設(shè)備，分為固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、和固態(tài)斷路器兩種。他們利用電力電氣器件導(dǎo)通與截止速度快的特點，解決傳統(tǒng)機械開關(guān)動作時間長（達數(shù)個周波）帶來的問題。
DUPS由STATCOM和一個直流儲能系統(tǒng)構(gòu)成，其中STATCOM作為一個信號發(fā)生裝置使用，在供電中斷時將儲存的直流能量轉(zhuǎn)換成有功電流，維持一段時間的供電。
DVR由直流儲能電路、功率逆變器（PWM）和串接在供電線路中的變壓器組成。DVR在測出電壓瞬降低后，立即直流電源通過PWM輸出交流電壓，與系統(tǒng)電源電壓相加（串聯(lián)），使負(fù)載上的電壓維持在合格的范圍內(nèi)，直至系統(tǒng)電壓恢復(fù)到正常值。
STATCOM又稱靜止無功發(fā)生裝置。它是一個基于脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的無功功率發(fā)生器，通過自動調(diào)節(jié)注入到系統(tǒng)中去的無功電流，實現(xiàn)對瞬間無功功率控制，從而達到一直電壓波動、閃變、諧波的目的。
最后，配電網(wǎng)消納間歇能源講由被動到主動，而信息與物理模型的深度融合是未來發(fā)展方向。
原文摘自2012第七屆中國電工裝備創(chuàng)新與發(fā)展論壇專輯，作者系中國電力科學(xué)研究院配電研究所所長 盛萬興
