智能电网在新能源发电中的应用研究

智能电网在新能源发电中的应用研究

张弓

国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司，河北省秦皇岛市066000

摘要：进入新世纪以后，能源可持续发展和利用成为国际社会普遍关注的焦点，智能电网构建对于新能源发展和环境可持续发展具有十分重要的意义。本文首先简要阐述了智能电网的相关内容，之后对智能电网和新能源发电二者之间的相互促进关系进行了分析，最后详细论述了智能电网在新能源发电中的具体应用。

关键词：智能电网；新能源发电；应用

当前阶段，化石能源过度消费导致常规能源短缺和环境问题突出，世界上大部分国家都将风能、太阳能等新能源开发利用作为应对能源安全和气候变化双重挑战的重要手段。“十三五”时期是落实习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源发展战略的关键时期，新能源的开发和利用刻不容缓。但是，新能源的推广和应用必然会对电网带来一定的影响，因为风能、太阳能等的绿色能源通常具有一定的随机性和间歇性，这使得电网运行控制的难度出现了大幅度的提高，同时也影响到电网运行的安全稳定。在这样的情况下，必须构建智能电网，为新能源产业发展奠定坚实的基础。

1、智能电网概述

1.1、智能电网的由来

自第二次工业革命以来，电力就成为人们生产生活中不可缺少的重要能源，且随着社会经济以及科学技术的发展，人们对电力能源的依赖程度也在不断增加。当前阶段，对于任何一个国家而言，电力工业都是其能源产业的核心，然而人类社会的发展大量消耗自然资源，导致化石能源无法支撑人类进一步发展，同时也对环境带来了巨大的威胁。在这样的情况下，电力系统节能减排受到了人们的广泛关注。同时，个行业对供电可靠性及电能质量要求的日益提高也对电网建设提出了更高的要求[1]。

另一方面，电网改造升级也是保障社会经济与科技健康持续发展的基础。基于此，人们提出了对下一代电力系统的展望，即智能电网。智能电网并不是一个单独的设备、应用、系统或是网络，关于智能电网的定义，学术界还未达成统一。其中美国能源部和电力公司普遍认为智能电网利用通信技术和信息技术对从供应者到消费者的电力传输和配电过程进行优化。在我国，有的学者认为智能电网是一种高度自动化且广泛分布的能量交换网络，主要涉及到了信息和电力的流动传输，能够实现对发电厂到用户电器之间所有元件的监控。而根据国家电网有限公司的定义，智能电网则是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的网架为基础，基于通信平台涵盖所有发电环节和电压等级的现代电网。

1.2、智能电网的特点分析

其一，坚强、智能。坚强指的是智能电网的安全稳定性很高，拥有高强的风险抵御能力。智能指的是电网自动化水平较高，且能够自我修复。其二，自愈。智能电网能够对自身运行状态进行实时监测评估，有针对性的采取的防控措施，有效消除电网存在的安全隐患。即使发生故障，智能电网也能够自动进行故障隔离和自我恢复。其三，互动。智能电网可以为供电商和消费者之间的信息联系提供支持，供电商可以将电价、停电信息等在内的服务信息传递给用户，另一方面，用户也可以将自己的用电计划反馈到供电商处，这样就可以实现供需关系的平衡，为电网的稳定运行创造良好条件。其四，优质电能供应。现阶段，广大用户对供用电质量的要求越来越高，而智能电网则可以根据用户的实际需求为其提供相应的供电方案，同时还能够实现对电能质量问题的快速诊断和解决，促进电能质量的提高[2]。其五，对于各类发电和储能系统具有良好的兼容性。智能电网可以兼容大规模集中式的电厂以及不断增多的分布式能源。其六，活跃市场。智能电网加强了供电企业和电力用户之间的联系沟通，通过双方的有效互动使得广大用户能够参与到电力市场中，共同推动电力市场的发展。

2、智能电网与新能源发电二者之间的相互关系

2.1、新能源开发推广是智能电网建设的驱动力

近些年来，能源危机已经成为人类社会发展面临的重要问题，同时化石能源的大量消耗也造成了严重的环境污染。在这样的时代背景下，积极发展新能源是可持续发展的必然趋势。智能电网作为未来社会能源基础设施，必须顺应历史发展的要求[3]。基于此，想要实现新能源发电，必须构建高效、安全、坚强、可靠的智能电网，换而言之，智能电网的发展必须和新能源发展相适应。

2.2、智能电网构建是新能源革命的基础

风能、光能等新能源发电都具有随机性和间歇性，传统电网根本无法适应新能源发现这种模式，只有构建智能电网才能使新能源发电成为可能。一方面，智能电网可以对间歇性新能源发电的峰和谷做出即时反应。在智能电网中，通信系统和自动控制系统可以将所有元件连接在一起，对不同地区的供电进行平衡。通过接通当地分布式发电和其它发电资源网络的方式根据间歇性新能源发电的峰和谷作出适应性调整。另一方面，智能电网可以充分发挥出新能源发电的效能，智能电网的构建加强了供电企业和用户之间的联系，用户可以自行选择不同价格的电力，这样一来，在间歇性新能源发电的低谷期，就可以通过提高电价的方式降低电力需求，并在电力供应充足时回调，这样就可以保障系统平稳运行的基础上推广新能源。

3、智能电网在新能源发电中的具体应用分析

3.1、利用智能电网提高新能源发电的稳定性

电力生产是一个连续不间断的过程，发电和负荷及损耗之间必须保持基本平衡[4]。但是电力用户的用电需求具有较强的波动性，这就需要采取一定的措施来维持这种平衡。在新能源发电受资源约束背景下，气候和天气因素的影响十分显著，因此出力的控制难度较高。在这样的情况下，可以采用备用储能装置，一方面实现对新能源发电自身出力进行有效控制，利用储能元件对机组的出力曲线进行调整，最大程度的减少出力变化对电网运行的负面影响。另一方面，在电力充沛的情况下，可以对多余的电能进行储备，以更好的应付负荷高峰期。现阶段广泛应用的储能装置，根据转化能源类型的不同，可以分为机械储能、电化学储能、电磁储能等几种类型。例如，国家风电储输一期示范工程，就是我国首个集风力发电、太阳能光伏发电、储能和智能输电“四位一体”的新能源综合利用功能。依托储能技术（磷酸铁锂电池储能系统、全钒液流电池储能系统），通过对电站削峰、调谷，解决了新能源电站并网的世界级技术难题。

3.2、利用智能电网提高新能源发电的经济性

通过我国新能源分布以及负荷需求状况比对分析来看，二者呈现出逆向分布的特征，因此需要通过远距离输电将新能源发电电能输送到负荷需求区，在此过程中产生的损耗不容小觑。对此，可以结合间歇性新能源出力具有的随机性和波动性的特点，有针对性的制定相应的输电规划，在保障电力系统安全运行的基础上，科学设置供电距离和接入电压等级，将相似电源特性的电站“打捆”后集中外送，能够提高经济性能。此外还需注意的是，要对不同种类新能源以及新能源和常规能源的配比进行合理的设置，同时对大规模新能源的送端电源结构和布局进行优化，这样可以降低间歇性新能源的出力波动，提高传输通道的利用率。

3.3、利用智能电网提高新能源发电调度的准确性

首先，智能电网可以对大规模新能源发电功率进行较为准确的预测，这可以为电力生产和消耗的动态平衡提供依据，保障电力系统的安全稳定运行。部分新能源，如风力、太阳能等，在发电的过程中，其输出功率往往具有较强的波动性，将其和常规能源发电并网之后，将会对电力系统的生产和运行产生较大的影响，为了最大程度的降低这种波动带点来的影响，就需要引入大规模新能源发电功率预测技术，提高电网运行的可靠性，推动新能源发电的普及。其次，虚拟发电厂。虚拟发电厂即是指一系列分布式发电和可控负荷的集合，该集合由一个中央控制中心统一调控。在这种统一调控模式下，交易中心和调度中心不需要分别采集每个分布式发电资源的信息，通过对虚拟发电厂中央控制中心的调控就可以实现对各个分布式发电资源的调控。由此可见，这种虚拟发电厂实现了对分布式发电资源的整合，大幅度提升了对风能、太阳能等新能源发电的控制力度，为电力系统的稳定运行作出了巨大贡献。另一方面，对于拥有分布式发电的用户而言，可以结合自身需求合理选择虚拟发电机供电，自身收益也可以得到保障。

4、结语

综上所述，我国将全面推进风电和太阳能发电的开发和利用，实现可再生能源结构性占比再提升。但是，要推动新能源发电，必须构建坚强智能电网，最大程度的消除间歇性出力产生的不良影响，保障电力系统的安全稳定运行，为广大电力用户提供更加人性化的供电服务。

参考文献：

[1]王振.智能电网技术现状与发展趋势[J].企业科技与发展，2011（05）：16-18.

[2]李乃湖，倪以信，孙舒捷，姚美齐.智能电网及其关键技术综述[J].南方电网技术，2010，4（03）：1-7.

[3]高财根，宋常青.浅析智能电网技术在我国的发展及应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（01）：279-282.