張建華：智能電網如何“智能”
http://www.debgrams.com 2009-08-27 09:40 來源：《中國能源報》
張建華，華北電力大學輸配電系統研究所所長、科技部973計劃能源領域專家咨詢組成員
中國能源報：您最近研究的幾個課題都與智能電網有關，能簡單介紹一下嗎？
張建華：最近承擔了幾個課題，如國家科技部“863”計劃項目“分布式電源和微型電網的接入、控制和保護”，微型電網和傳統電網有較大區別，也是智能配電網的一個組成部分。我們正在進行智能電網規劃平臺的開發，電網建成之后可靠性提高多少？供電能力和轉供能力在多大程度上得到改善？新能源如分布式電源的接入怎樣布局，如何應對和監控？其接入標準和原則應怎樣考慮？這些問題都納入到了規劃平臺之中。與過去相比，規劃平臺更多考慮了分布式電源接入的因素。這些工作應該說跟智能電網多少都有些關系。此外我們在城市電網規劃、電網的安全評價和應急機制建設等方面也承擔了不少企業和政府委托的科技項目。
中國能源報：國網提出的“統一堅強智能電網”與歐美電網建設的發展思路有何區別？
張建華：按照國網的提法，“統一堅強智能電網”是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的、具有“四化”功能的堅強電網?！八幕钡母拍罹褪侵鸽娋W的數字化、信息化、自動化、互動化，這是一個比較大的概念和框架。歐美智能電網的概念與此有一定區別，像美國GRID2030計劃，其主要的目標是要建設一個堅強的電網，提高服務水平。GRID2030計劃從三個方面來達到目標，一是提高電網的可靠性，二是降低電網運行的損耗，三是充分利用可再生能源。大規模可再生能源如風電、太陽能發電等的接入會對電網穩定運行造成一定沖擊，這就需要提高電網的抗沖擊能力和應對新能源接入的可靠性水平。從配電網的角度來講，要提高用戶的用電質量，必須實現電網和用戶之間的互動。美國在主干電網建設的發展方向上強調了超導輸電技術的應用，該計劃預計在未來二、三十年內超導技術能夠獲得突破性進展，在美國建成實用化的超導電網。當然建設超導電網的主要目的是節能，其可行性還值得研究。
中國能源報：從技術上來講，目前我國發展智能電網所要突破的難點在哪？
張建華：這要看我國智能電網發展的目標是什么。如果像美國的GRID2030計劃那樣發展超導電網，就應該在技術上有質的飛躍，是電力史上的一場革命。按照目前我們國家的智能電網發展計劃，在技術上并沒有太多的障礙。
從長遠的目標來看，分布式電源一定要解決儲能問題，大容量的儲能關鍵技術若不能得到解決的話，對可再生能源的利用會有較大影響。國家支持的基礎研究中，儲能技術是非常重要的一環。要妥善解決風電、光伏發電的波動性和隨機性對電網運行造成的影響，使可再生能源順利接入電網，儲能技術是必須克服的難點。
同時我們應積極關注美國等發達國家超導技術的發展，美國GRID2030計劃提出，2030年在全美建成超導電網，由此可以推斷超導技術的突破應該在不遠的將來能夠實現。
在主干電網的智能化方面，需要深入開展廣域測量技術的應用研究，實現對電網安全穩定運行工況進行實時的動態監控。在柔性輸電方面，電力電子技術的應用可以大幅度提高電網的控制水平和安全穩定運行水平。國內目前在進行這些靈活交直流輸電裝置的研發工作，還沒有大規模的應用，而且設備也比較昂貴。
中國能源報：上海世博園區正在開展智能電網的試點工作，請問智能電網規劃在傳統電網基礎上將增加哪些新內容？
張建華：電網的智能化工作我們在幾年前就已經展開，只是沒有提升到智能電網的高度，如我校教師研制的調度機器人，實際上就是調度智能化的雛形；此外像電網的故障診斷、應急處理、自動抄表等都是智能化電網的一部分。智能電網的試點工作，應該解決綠色能源的大規模應用問題。這包括分布式能源如風電、太陽能等的接入問題、接入之后的監控問題和發生故障后的保護問題、分布式電源與主電網的協調運行問題等。智能電網發展的目標決定了其策略和側重點也將有所不同。
總的來說，智能電網規劃將涉及到以下幾個問題：一是調整原來電網的網架結構，新的規劃要充分論證網架結構的合理性。過去我們的一些電網網架結構不太合理，如供電范圍、供電半徑、設備選型等都沒有考慮到未來20～30年負荷的發展，這些問題在規劃時將充分考慮。
二是分布式電源的接入問題，分布式電源是歐美智能電網發展的一個重要基礎。
三是全面提升配電網監測和控制的智能化水平。目前主電網的監控手段已經非常先進，如光纖通信、無人值守變電站、數據自動采集等，但是配電網的監測控制水平還較差。配電網通信的重要性在于，它能采集到配電網末端的信息，從而使配電網達到可觀可控的狀態。美國目前在底特律等三個城市進行“百萬級節點”配電網監測系統的試點工作，該系統能夠使處于配電網末梢的每個用戶信息都處于“可觀”狀態。我國目前尚不能達到這種水平，一般配電網信息的監測只能達到變電站的10kV出線側，在10kV的末端只有計量電費的電表，不具備實時反饋功能。因此智能電網建設的很大一部分工作將是搭建配電網的通信網絡，完善數據的監測，實現實時監控。從技術上來講這并不難實現，但由于配電網點多面廣，所需要的資金投入是非常巨大的。因此只有在資金允許的情況下，才能全面解決配電網的通信和數據采集等問題。
中國能源報：從政策層面上來說，發展智能電網應做好哪些政策支持？
張建華：一方面要理順電價機制，電力作為特殊商品，具有天然的壟斷性，電力市場的改革也一直進展緩慢。
我們以前提出提高用戶的用電可靠性，但可靠性沒有電價的支撐。在新加坡、美國等國家，供電可靠性與電價密切相關，優質優價。
國家要推動新能源的發展，需要在新能源接入和電網自身的利益上求得平衡，因此需要有政策的合理引導。像目前對太陽能發電，政府有相應補貼，但還沒有針對電網的激勵機制，這實際上影響了電網接納新能源發電的積極性，因此需要有政策的合理引導。
新能源發電具有較大的波動性，會對電網平穩運行形成較大沖擊。電網在接納這些電能時要對這種波動進行調節，這就需要火電或其他常規機組留有足夠的備用。
以風電為例，風電是清潔能源，但從電網角度來看，風電的波動性和隨機性實際上是對電網供電質量的“污染”。因此大規模風電的接入對電網供電可靠性、潮流分布等都有較大的影響。
如果風電滿發，那么火電等其他常規機組必須留有一定的熱備用，一旦沒風時能夠馬上提高出力，保證電網穩定運行。這種熱備用必須足夠，才能保證不會在風電并網后由于其波動性對用戶造成影響。在歐洲也有類似的情況。有專家認為新能源發電上網占總容量的20%左右將會對電網運行產生較大影響，并且必須為新能源發電留有足夠的備用。
熱備用意味著火電等常規機組的經濟效益將有所下降，這種損失怎么補償目前還沒有相關的機制。當然從節能角度來講，或者說從國家利益層面來看，利用常規機組的熱備用來多發風電和太陽能光伏發電是合理的。
從投資角度來講，智能電網的投資涉及到社會投入和產出的問題，即付出多少和得到多少回報的問題。智能電網的建設將降低一次性能源資源的消耗，這要求電網企業乃至全社會都有參與其中的積極性，充分利用可再生能源。但電網企業乃至全社會參與其中都有一個利益考量的問題，比如說電網企業可能很難承擔接入大規?？稍偕茉此韪冻龅拇鷥r，但在發展電動汽車等項目中又有積極參與的動力，因為更多的電動汽車投入使用意味著加油站將逐漸被充電站所替代，因此也就成了電網公司的利益增長點。
專家簡介
張建華，華北電力大學電氣與電子工程學院教授，博士生導師，輸配電系統研究所所長，科技部973計劃能源領域專家咨詢組成員，中國工程建設標準化協會電氣工程委員會委員，全國石油和化學工業電氣技術委員會委員，中國水電工程學會計算機專委會委員，IEE資深會員（IEE Fellow）。
主要研究方向為供配電系統自動化、人工智能在電力系統中的應用。長期從事電力系統運行與控制、動態無功補償技術、配電網自動化等方面的研究工作。主持完成“城市配電網供電能力和可靠性評估”、“地區電網無功優化規劃研究”等科技成果和10KV TSC動態無功補償裝置、10KV新型TCR無功補償與濾波裝置的研發工作；近三年來，主持完成了“北京電網電壓穩定研究”、“北京電網解環后的安全穩定運行分析”、“地區配電網自動化規劃”等多項科技項目；作為主研人承擔了兩項國家自然科學基金項目。
編輯精選
