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智能電網的研究進展及發展趨勢 |
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[ 通信界 / 張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學研究院，北京市 海淀區 100192） / www.6611o.com / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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甚至在配網側安裝逆功率繼電器，正常時不向電網注入功率。
由分布式發電機組構成的微網，既可與主網相連也可象孤島那樣自治運行。此外，由于技術和自然原因，小型的分布式發電機組不可能持久穩定運行，其產品只能是能量(kWh)而不是功率(kW)。因此，除需研究解決將DG 接入主網所引發的有關問題外，還需研究解決微網許多特殊的運行問題，如應對DG 不同業主的分布決策，微網自由化市場下對DG 的智能控制，以及DG 除向網絡售電外的其他任務(如就地供熱、保持當地電壓一定水平、主網故障時為當地重要負荷提供后備等)[23-26]。
由于這些問題具有分布自主和不定因素等諸多特點，很難采用集中控制管理。因此，具有分布式問題求解(distributed problem solving，DPS)特點的MAS 技術，自然成為解決微網問題的一個新途徑[23]。
2）分布式儲能。
由分布式發電和蓄電池(uninterruptible powersupply，UPS)分布式儲能組成的微網接入主網時，當地負荷同時從主網和本地微電源獲取功率，并能排除電網擾動保證電能質量。主網供電中斷時，微網能平滑地過渡到孤島運行，隨后再重新接入主網。
顯然，UPS 的儲能能力(或者說支持主網停電時間的長短)取決于蓄電池容量的大小。此外，這種直接面向用戶的分布式儲能設備，本身具有一定的損耗。隨著這類用戶的不斷增加，總投資和損耗將大幅度上升。解決這一問題的辦法，就是統一由供方在饋線上安裝能令眾多用戶受益、具有儲能和補償能力的電能質量調整器(power qualityconditioner，PQC)。基于電力電子技術的PQC，是動態電壓恢復器(dynamic voltage restorer，DVR)和配電靜止同步補償器(distribution static synchronouscompensator，DSTACOM)的總稱。
DVR 或串聯接入的PQC 的作用是：當配網瞬間發生失壓、欠壓或過壓擾動時予以補償，防止系統對饋線上的負載產生影響。DSTACOM 或并聯接入的PQC 作用是：當用戶因非線性負載產生諧波、感性負載大或發生閃變時予以補償，防止這些擾動通過配網影響到其他用戶。若同時串并聯接入PQC，則兼有上述雙向補償功能。PQC 用于解決瞬間擾動和波形畸變問題時，采用適當容量的電容器作為儲能設備就已足夠。但若要求DVR 不僅補償瞬間失壓，而且起到UPS 作用，因DVR 與系統具有有功功率交換，其儲能設備就必須采用高能蓄電池或超導蓄能設備，并相應擴大逆變器的容量。
智能電網所關注的不僅是風險環境下的自愈，還包括向用戶提供安全優質的電力。因此，電力電子技術在智能電網中的應用，不僅促使分布式發電與分布式儲能相結合提供自愈基礎，還一并解決了無功調壓、瞬間擾動和波形畸變等電能質量問題。
3）需求響應資源。
對電網而言，分布式發電的啟停可以看成是虛擬負荷的減少和增加。同樣，負荷的減少和增加也可等效于虛擬發電的增減。隨著電力市場的深入發展，負荷相當于潛在的功率產品的價值正在日益凸現。當前，需求響應資源正從需求側管理向需求側競價(demand side bidding，DSB)發展[27]。用戶能夠通過改變自己的用電方式主動參與市場競爭，獲得相應的經濟利益，而不象以前那樣被動地按所定價格行事。
DSB 產品的用途除與發電商之間的雙邊合同外，還包括各種形式的輔助服務(頻率控制、電壓控制、備用和黑啟動)、參與可中斷供電合同或峰谷電價計劃、在平衡市場中競價增減出力以及緩解輸配電阻塞等。
智能電網的任務在于實現需求響應資源的系統集成，使之在正常、緊急和恢復狀態下協調運行。這除了需要研發有關DSB 市場的各種應用，諸如輔助服務、輸電約束、供電合同、平衡市場以及現貨市場外，還需要研發正常、緊急、恢復狀態下的各種運行軟件，諸如正常狀態下的直接負荷控制、固定負荷消費水平、按通知減負荷、分布式發電參與負荷響應程序、緩解輸配電阻塞，緊急狀態下的頻率控制、電壓控制、備用和黑啟動等。
3.3 快速仿真決策技術
基于事件響應的快速仿真決策，既不同于傳統預防性控制的靜態安全分析和安全對策，也較基于PMU 的廣域測量系統所組成的動態安全評估(dynamic security assessment，DSA)有所發展，主要增加故障發展快速仿真的實時預測功能，為調度員提供緊急狀態下的決策支持。
快速仿真與模擬(fast simulation and modeling，FSM)是含風險評估、自愈控制與優化的高級軟件系統(包涵廣義的EMS、DMS 等功能)。它為智能電網提供數學支持和預測能力（而不只是對緊急情況做出反應的能力），以期達到改善電網的穩定性、安全性、可靠性和運行效率的目的。
從目前的發展趨勢來看，基于Agent 的快速仿真決策是未來發展的重要方向。
3.4 基于知識的綜合決策支持
未來智能電網面對的數據和信息將日益復雜并呈幾何級增長，同時各種信息之間的關聯程度也將越來越緊密。例如：調度部門內部的各個職能部門間的信息已經越來越緊密關聯，互通互動；實時信息與離線信息、動態信息與靜態信息、運行信息與管理信息、技術信息與經濟信息等均更加緊密關聯；調度人員既直接對電網運行實施調度控制職能，也需要其他職能部門的支持和配合，需要信息互通。此外電網運行中還包括其他一些相關信息和知識，如天氣預報、雷電觀測、離線計算、歷史事件、專家知識以及電網運行規程和調度員經驗等。
如何有效地從上述海量信息中獲取、發布、共享、管理和利用知識資源，消除信息孤島和知識孤島, 建立實現廣域、多層次的知識資源共享的智能電網知識管理系統，通過知識流與電力流、信息流和業務流的高度一體化融合，實現基于知識的高效的電網智能調度運行與控制，是未來智能電網的必由之路。
4 對我國發展智能電網的建議
在當前的國內外經濟社會形勢下，建設中國智能電網對于促進節能減排，發展低碳經濟，拉動內需，帶動相關產業發展，改善民生，保障經濟社會和諧發展，彰顯大國責任具有重要意義，因此是國家能源戰略的必然選擇。
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作者：張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學研究院，北京市 海淀區 100192） 合作媒體：專網通信世界-中國電力通信網 編輯：顧北 |
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