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智能电网的研究进展及发展趋势 |
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[ 通信界 / 张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192） / www.cntxj.net / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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甚至在配网侧安装逆功率继电器，正常时不向电网注入功率。
由分布式发电机组构成的微网，既可与主网相连也可象孤岛那样自治运行。此外，由于技术和自然原因，小型的分布式发电机组不可能持久稳定运行，其产品只能是能量(kWh)而不是功率(kW)。因此，除需研究解决将DG 接入主网所引发的有关问题外，还需研究解决微网许多特殊的运行问题，如应对DG 不同业主的分布决策，微网自由化市场下对DG 的智能控制，以及DG 除向网络售电外的其他任务(如就地供热、保持当地电压一定水平、主网故障时为当地重要负荷提供后备等)[23-26]。
由于这些问题具有分布自主和不定因素等诸多特点，很难采用集中控制管理。因此，具有分布式问题求解(distributed problem solving，DPS)特点的MAS 技术，自然成为解决微网问题的一个新途径[23]。
2）分布式储能。
由分布式发电和蓄电池(uninterruptible powersupply，UPS)分布式储能组成的微网接入主网时，当地负荷同时从主网和本地微电源获取功率，并能排除电网扰动保证电能质量。主网供电中断时，微网能平滑地过渡到孤岛运行，随后再重新接入主网。
显然，UPS 的储能能力(或者说支持主网停电时间的长短)取决于蓄电池容量的大小。此外，这种直接面向用户的分布式储能设备，本身具有一定的损耗。随着这类用户的不断增加，总投资和损耗将大幅度上升。解决这一问题的办法，就是统一由供方在馈线上安装能令众多用户受益、具有储能和补偿能力的电能质量调整器(power qualityconditioner，PQC)。基于电力电子技术的PQC，是动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)和配电静止同步补偿器(distribution static synchronouscompensator，DSTACOM)的总称。
DVR 或串联接入的PQC 的作用是：当配网瞬间发生失压、欠压或过压扰动时予以补偿，防止系统对馈线上的负载产生影响。DSTACOM 或并联接入的PQC 作用是：当用户因非线性负载产生谐波、感性负载大或发生闪变时予以补偿，防止这些扰动通过配网影响到其他用户。若同时串并联接入PQC，则兼有上述双向补偿功能。PQC 用于解决瞬间扰动和波形畸变问题时，采用适当容量的电容器作为储能设备就已足够。但若要求DVR 不仅补偿瞬间失压，而且起到UPS 作用，因DVR 与系统具有有功功率交换，其储能设备就必须采用高能蓄电池或超导蓄能设备，并相应扩大逆变器的容量。
智能电网所关注的不仅是风险环境下的自愈，还包括向用户提供安全优质的电力。因此，电力电子技术在智能电网中的应用，不仅促使分布式发电与分布式储能相结合提供自愈基础，还一并解决了无功调压、瞬间扰动和波形畸变等电能质量问题。
3）需求响应资源。
对电网而言，分布式发电的启停可以看成是虚拟负荷的减少和增加。同样，负荷的减少和增加也可等效于虚拟发电的增减。随着电力市场的深入发展，负荷相当于潜在的功率产品的价值正在日益凸现。当前，需求响应资源正从需求侧管理向需求侧竞价(demand side bidding，DSB)发展[27]。用户能够通过改变自己的用电方式主动参与市场竞争，获得相应的经济利益，而不象以前那样被动地按所定价格行事。
DSB 产品的用途除与发电商之间的双边合同外，还包括各种形式的辅助服务(频率控制、电压控制、备用和黑启动)、参与可中断供电合同或峰谷电价计划、在平衡市场中竞价增减出力以及缓解输配电阻塞等。
智能电网的任务在于实现需求响应资源的系统集成，使之在正常、紧急和恢复状态下协调运行。这除了需要研发有关DSB 市场的各种应用，诸如辅助服务、输电约束、供电合同、平衡市场以及现货市场外，还需要研发正常、紧急、恢复状态下的各种运行软件，诸如正常状态下的直接负荷控制、固定负荷消费水平、按通知减负荷、分布式发电参与负荷响应程序、缓解输配电阻塞，紧急状态下的频率控制、电压控制、备用和黑启动等。
3.3 快速仿真决策技术
基于事件响应的快速仿真决策，既不同于传统预防性控制的静态安全分析和安全对策，也较基于PMU 的广域测量系统所组成的动态安全评估(dynamic security assessment，DSA)有所发展，主要增加故障发展快速仿真的实时预测功能，为调度员提供紧急状态下的决策支持。
快速仿真与模拟(fast simulation and modeling，FSM)是含风险评估、自愈控制与优化的高级软件系统(包涵广义的EMS、DMS 等功能)。它为智能电网提供数学支持和预测能力（而不只是对紧急情况做出反应的能力），以期达到改善电网的稳定性、安全性、可靠性和运行效率的目的。
从目前的发展趋势来看，基于Agent 的快速仿真决策是未来发展的重要方向。
3.4 基于知识的综合决策支持
未来智能电网面对的数据和信息将日益复杂并呈几何级增长，同时各种信息之间的关联程度也将越来越紧密。例如：调度部门内部的各个职能部门间的信息已经越来越紧密关联，互通互动；实时信息与离线信息、动态信息与静态信息、运行信息与管理信息、技术信息与经济信息等均更加紧密关联；调度人员既直接对电网运行实施调度控制职能，也需要其他职能部门的支持和配合，需要信息互通。此外电网运行中还包括其他一些相关信息和知识，如天气预报、雷电观测、离线计算、历史事件、专家知识以及电网运行规程和调度员经验等。
如何有效地从上述海量信息中获取、发布、共享、管理和利用知识资源，消除信息孤岛和知识孤岛, 建立实现广域、多层次的知识资源共享的智能电网知识管理系统，通过知识流与电力流、信息流和业务流的高度一体化融合，实现基于知识的高效的电网智能调度运行与控制，是未来智能电网的必由之路。
4 对我国发展智能电网的建议
在当前的国内外经济社会形势下，建设中国智能电网对于促进节能减排，发展低碳经济，拉动内需，带动相关产业发展，改善民生，保障经济社会和谐发展，彰显大国责任具有重要意义，因此是国家能源战略的必然选择。
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作者：张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192） 合作媒体：专网通信世界-中国电力通信网 编辑：顾北 |
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