智能电网关键技术研究展望

智能电网关键技术研究展望寿颐如（上海市电力公司市东供电公司， 上海 200122）【摘要】世界范围内众多电网企业正积极推进技术革新和管理转变，应对能源危机与提高电力运行稳定运行水平，应将智能电网作为未来电网发展的重点。

本文主要介绍了智能电网的概念，剖析了智能电网的基本特征。

依据智能电网发展的趋势对关键技术进行分析和研究，给出了发展建议。

【关键词】智能电网；关键技术；电力系统；安全电站，使消费者能够对家庭能源进行自动化操作；支持独立一、简介近些年来能源价格的不断增长以及互联电网灾难性事故的发电和储电设备的接入。

的频发，敲响了世界范围内众多国家电力行业经济稳定运行因此，智能电网实现的基础就是必须建立完善的智能通的警钟。

国内外电力企业、研究机构和学者开展了一系列研讯网络。

以智能电网为蓝本的下一代电网，给全球电信产究与实践，积极寻求新型能源发电技术，发展可持续发电技业，信息产业及所有相关产业带来了巨大的商机。

术研究；借助通讯和计算机技术的发展，提高电力系统运行2、智能电力设备的研制的稳定水平；推进电力工业市场化的进程，科学引导电力消2006年，美国西北国家实验室（PNNL）研究人员改造了费理念。

众多国家和组织在研究、探索和实践的过程中都不该州许多热水器和烘干机等大功率家用电器，以测试联网技约而同地提出要发展具有灵活、清洁、安全、经济、友好等术如何发挥节省家庭电费开支和减轻电网压力的双重作用。

性能的智能电网（Smart Grid）的要求，将智能电网作为未科学家希望通过向现有的电力基础设施中安装远程通讯设来电网发展的远景目标之一。

备、传感器和计算机装置来改进国家电网的工程，以减少电简单说，智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连费开支，减轻电网负荷。

研究人员把主要电器与因特网联接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分网，监控实时电价，并在其他电器上安装专门芯片，追踪电析，以此来降低成本，提高有效率，提高整个电网的可靠网稳定性。

他们希望借此翻新陈旧的电力设施，改善电力实性，使运行和管理达到最优化。

智能电网打破了原有的电力时追查系统，以优化能源使用。

公司单向生产、传输和销售电力产品的模式，用户也能看到国内外众多大公司在智能电网概念提出的初始就看到了整个城市的电力供求情况，根据市场价格调整自己的用电策最大的商机，纷纷展开智能电力设备的研究和开发工作，经略，实现了双向、经济和灵活的电力消费模式。

过严格的生产管理和测试，逐步投入应用。

智能电力设备不仅仅是指智能用电器，还包括智能度量表计，智能监控设备二、智能电网定义2003年美国电科院经过长期深入的研究和探索，率先提等。

目前正在建设的智能电网已经应用的智能电力设备主要出了智能电网研究和实施的技术框架，给出了智能电网的科包括智能电表和智能家电。

学定义：综合应用现代通讯、计算、控制等技术的电网，能智能电表是指能测量电量使用又能作为互联网路由器够持续不断地适应各种正常操作、运行方式调整的优化运（可内置无线网络），能够让电力部门以及终端用户进行通行，并能主动预测和应对电网扰动。

信。

电力部门能够远程监控电量使用情况，能够在故障的时欧洲在2006年推出了研究报告“欧洲智能电网技术框候不需要派车到现场，仅需远程检查就可获得信息。

对于终架”，全面阐述了智能电网的发展理念和思路，对智能电网端用户，则能够在任何时候都准确知道他们的电费，可以在的定义是：将电力与通信和计算机控制连接在一起，以获取高峰时段调整他们的用电习惯。

在供电可靠性、传输容量和客户服务等方面的巨大效益。

在3、新能源技术研究这个完全自动化的供电网络中，每一个用户和节点都得到了根据经济社会可持续发展的战略要求，人们迫切呼唤建实时的监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点立以清洁、可再生能源为主的能源结构逐渐取代以污染严上的电流和信息的双向流动。

重、资源有限的化石能源为主的能源结构，智能电网正是依托新能源发电技术提出来的。

三、智能电网主要特征智能电网主要具有稳定性、可持续性、自愈性、灵活性（1）风力发电作为一种新兴的，快速发展的新能源类和经济性等特征。

下面主要就稳定性、可持续性和自愈性展型正在被广泛的开发和利用。

近几年来作为能源高度依赖进开阐述：口的发达工业国家德国，正在大力发展风力发电，近两年德1、稳定性国风力发电增长44%，风力发电能力高达两万兆瓦，年发电当前电网都是朝着互联模式和远距离传输模式发展，在量达三百亿度，可满足数百万个家庭的电力需求。

我国拥有电网发生大扰动和故障时，电网事故具有影响范围广、事故18000公里的狭长海岸线，风能资源丰富，发展潜力巨大。

发展速度迅速和恢复缓慢等特点。

越来越多极端气候条件和（2）太阳能全世界范围大部分国家都资源丰富，发展自然灾害、以及政治目得的恐怖活动也在一定程度上威胁电潜力巨大。

世界上利用太阳能发电最多的国家是日本，日本网的安全运行，智能电网必须能考虑到这些潜在危害，发现大阳电池的产量已达千兆瓦，而在美国，预测到2020年全国问题，维持安全稳定运行。

电力需求总量的15%可能将由现代太阳能光电转换生产的电2、可持续性力来保证。

德国从1998年就开始实施“10万屋顶计划”，目越来越多的新能源技术被研究和应用，新型能源能最大前德国已有约0.9%的家庭使用太阳能发电装置，居民白天程度降低对环境的破坏和污染，发展可持续能源利用策略。

把屋顶太阳能电能高价卖给电网，晚上平价买电使用，居民3、自愈性成为电能的生产者和消费者，智能电网运行模式已经基本诞电网主要运行和调度中心具有实时、在线连续的安全评生。

估能力；广域系统在线监视和保护系统；故障隔离和系统自此外，地热、海洋、生物、河流等都可能和可以作为再我恢复的能力。

事故发生之后，智能网络能迅速隔离故障，生能源用来发电。

大力开发和利用可再生能源发电，将是优最大程度恢复供电能力；能快速接入分布式电源，提供电源化能源结构，改善环境，促进智能电网健康发展的必要基支撑，自我恢复。

础。

四、智能电网关键技术4、智能电网管理体制构建智能电网不能仅仅停留在花里胡哨的概念和幻想上，而各国都在处在大力推行发展智能电网的浪尖上，但是首是需要积极将互联网的精神贯彻到电力行业，用技术的智能先需要明确的是谁来制定运行规则，谁是智能电网的运行管化实现电力行业的市场化，从而极大的缓解电力紧张和电力理者，法律机构、电力公司还是智能电网的用户？传统的电中断问题。

智能电网建设是一项规模宏大、长期艰巨的发展力网络的管理模式是电力公司代替政府执行电网的运行、管任务，智能电网的发展将是一个持续、渐进、丰富和完善的理和维护工作，用户仅仅需要遵守规则付钱买单即可。

但是长期进程。

智能电网主要需要解决下述几个关键技术：有了智能网络，分布式能源也可以接入到电力网络，个人也1、智能通讯网络的建设成为了电网的销售者，智能电网提供了一个更为广阔的电力与传统电网管理模式相比，智能电网实现对电力客户、交易平台。

个人是否也可以参与到智能电网的管理中呢？资产及运营的持续监视，提高管理水平、工作效率、电网可由于智能电网有了更多的信息交互，信息就要更加开靠性和服务水平。

智能电网是一个完整的企业级信息架构和放，接口需要更加丰富，这也给智能电网的安全与稳定带来基础设施体系，实现对电力客户、资产、运营的持续管控。

了一定的挑战。

这些都需要事先制订完善的法律制度和运行智能电网关键技术包括智能通讯网络的建设，必须实现规则，寻找合适的管理体制，只有这样才能最大程度合理利信息实时、高速、双向地传输并与电网互联的测量系统；能用智能电网，发展智能电网。

够远程监控并进行实时的信息搜集和发布的综合自动化的变五、结论（下转43页下）4443科技促进发展2009年06月稳态特性图，采用插值法求得压气机流量、效率、涡轮效率均值模型还要好一些，说明采用做功持续期内做功的平均值及涡轮流量系数等参数，并据此计算其它参数。

代替整个循环的平均值而形成的做功脉冲并没有造成模型误压气机气体出口温度和吸收的扭矩：差的增大。

分缸模型的误差变化趋势与平均值模型的误差变-μ化趋势一致，在额定工况下较小而低负荷时较大，这是因为温度：T =T{1+[1-π]/η} （12）tc a k c -μ模型参数是根据额定工况选择的。

与容积法模型相比，平均扭矩：T = c m T [1-π]/ (ηn ) （13）c p c a k c tc 值模型和改进模型的精度都稍差，特别是在低负荷时，其原式中：η为压气机效率；n 为涡轮增压器转速；π为c tc k 因在于容积法模型在低负荷时将自动启动电动风机，而平均增压比；T 为压气机进口温度；T 为出口温度；T 为压气机a tc c 值及改进模型则不包括电动风机模型。

吸收扭矩；μ=(k-1)/k，k为空气的绝热指数；c 为空气定压p 表1 模型仿真结果验证比热。

通过涡轮的空气质量流量： （14）式中：μ为流量系数；F 为涡轮喷嘴当量面积；ψ为t TA 通流函数，根据压比和废气绝热指数计算。

涡轮发出的扭矩为：-μe T = ηc m T [1-π]/n （15）t t pe t e t tc 式中：T 为涡轮的驱动扭矩；c 为废气定压比热；η为t pe t 表2 模型在不同持续角的稳态仿真结果涡轮效率；μ=(k -1)/k ，k 为废气的绝热指数。

e e e e 根据牛顿运动定律得到涡轮转子动力学模型： （16）式中：J 为涡轮转子转动惯量，η为涡轮增压器机械tc m 效率。

5、中冷器中冷器可作为一个节流降压降温环节来处理，气体出口温度为： T =T -η(T -T ) （17）im tc s tc cwi 式中：T 为冷却水入口温度；η为冷却效率。

cwi s 6、转速根据牛顿第二运动定律，柴油机转速为： 图3 不同做功持续角时的指示扭矩 （18）式中：J 为柴油机及负载转动惯量；T 为负载扭矩；T 为e l f 摩擦扭矩。

三、模型仿真与验证图2是改进模型的SIMULINK 仿真框图，包括转速设定、调速器、动力学、扫气箱、排气管、中冷器、涡轮增压器和气缸模块。

气缸模块根据外界的输入分别计算各缸的性能并合成得到柴油机气缸的整体输出参数。

图4 不同做功持续角时的转速波动表2为选择不同的做功持续角度时模型的稳态参数。

可以看出，做功持续角度对模型整体稳态性能的影响不显著。

不同做功持续角使转速波动的上下限略有变化，但规律不明显，差异不显著。

图3、图4分别是一个循环内柴油机的指示扭矩和转速，其中取不同的做功持续角，“●”线为做功持续角等于70度曲轴转角的情况，“○”线为功持续角等于90度曲轴转角的情况。

可以看出，一个循环中，柴油机指示扭矩和转速分别有六个波峰和波谷，显然比传统平均值模型的一条直线更符 图2 改进平均值模型仿真框图合实际情况。