我國智能電網研究主要的十項關鍵技術

　　電力系統是一個技術密集型的行業，新技術的應用與電力系統發展是密切相關的，也是推動電網發展的強大動力。我們國家現在的電網發展已經進入了一個新的發展階段，建成了一個特高壓的骨干網架，根據電網電壓協調發展的堅強智能電網正在穩步推進。要實行電網智能話發展，存在很多技術性問題和挑戰。

　　要解決風電場大規模并網，給電力系統安全穩定性評估分析及對策等問題。解決變電站自動化調度中心自愈能力。分布式發電并網、需求式管理。攻克新型直流輸電、大規模儲能，超導電力等技術問題。在電力市場方面，要解決市場體系設計、電價機制設計、電力發展機制等問題。

　　中國電力科學院總工程師印永華介紹，目前我國智能電網研究主要關注以下十項關鍵技術上：

　　1、特高壓交、直流輸電技術

　　(1)2011年12月份，特高壓科技工程順利投入運行，特高壓交流輸電技術順利通過了500萬千瓦的輸電能力考驗，具備了大電源在集體外送輸電工程中往外運送的條件，我們一期工程最大只能輸送240萬千瓦左右的能力，經過擴建以后，增加了變壓器，輸送能力超過了500萬千瓦12月8日12時~15時，工程在電網全接線運行方式下，穩定運行在500萬千瓦水平，平均功率518.7萬千瓦。其中14時12分~48分，進行了超500萬千瓦功率運行實驗，平均功率533.8萬千瓦。

　　(2)大容量特高壓開關

　　我國在國際上率先建立了63千安特高壓開關的試驗能力，并首次研制成功電力等級最高、電流開斷能力最強的特高壓開關，實現了世界高壓開關試驗和制造技術的重大突破。

　　(3)特高壓升壓變壓器

　　能源基地大型發電機組通過特高壓升壓變壓器直接接入電網，有利于提高電源送出通道輸送能力，發揮特高壓大容量書店的優勢。特高壓升壓變壓器屬世界首次研制，國網公司組織三大變壓器廠聯合攻關，在世界上首次研制成功額定容量100萬千伏安的雙柱特高壓變壓器，代表了國際同類設備制造的最高水平。

　　(4)特高壓同塔雙回輸電技術

　　特高壓同塔雙回路的走廊寬度與兩個單回路相比，可以從140米下降至80米，結合后續特高壓工程，對特高壓同塔雙回輸電的關鍵技術進行了深入研究，功課了過電壓絕緣配合、導線排列、雷電防護、潛供電流、桿塔設計等關鍵技術。目前，已在安徽淮南—上海特高壓輸電工程中得到應用。

　　(5)特高壓可控高抗技術

　　采用可控高抗技術，能夠動態補償輸電系統的柔性輸電功率，調節系統電壓，可以限制系統的高電壓，提高系統的安全性。特高壓可控高抗技術在世界上屬于首次研制。目前已經全面突破系統集成等關鍵技術。

　　(6)±1100kV特高壓直流輸電技術

　　±1100kV特高壓直流輸電關鍵技術研究已經取得重大進展，技術規范已正式發布，為全面開展設備研制和成套設計和試驗打下了堅實的基礎。

　　(7)特高壓多段直流輸電技術

　　特高壓多段直流輸電技術研究已全面展開，主回路結構、主接線方式、過電壓及絕緣配合、系統運行方式及控制策略等試驗研究工作已取得初步成果。在能源基地多個電源協調外送，向多個受端系統供電等方面具有應用價值，將提高特高壓直流輸電系統的靈活性和安全性。

　　2、智能輸變電裝備技術

　　裝備技術是實現智能電網的基礎，通過將智能技術整合到輸變電裝備中，使其向大容量、低損耗、環境友好、智能化方向發展，是提高供電可靠性的重要保障。

　　(1)變壓器

　　朝著高可靠性、安全(難燃、低噪聲)、低損耗、智能化及緊湊化方向發展，其技術經濟指標將會進一步提高，隨著未來新材料和新技術的發展，變壓器也將隨之出現變革。

　　(2)斷路器

　　SF6斷路器繼續在高電壓、大電流、高可靠性和選相控制的方向發展。真空斷路器會繼續向高電壓發展，固態斷路器將主要應用在一些需要高性能開斷和投入的場合。在直流輸電領域，高壓直流斷路器的研制和應用，將推動多段直流輸電的發展，推進電網形態發生變革。

　　(3)電子式互感器

　　電子式互感器將得到廣泛應用，研究的重點包括：技術規范化和智能化;外國相關技術;功能拓展等等。

　　(4)輸變電設備在線監測及故障診斷技術

　　變電站和輸電線路的在線監測和智能維護技術將迅速發展，全面采用智能傳感技術和自動實時的預警機制。逐步實現變電站一次主設備的全息監測和實時狀態評價，在輸電線路中安裝監測導線、桿塔、絕緣子的電、熱、力、像等傳感器，實現在線監測。

　　(5)輸電設備新材料

　　為了進一步節約走廊、提高輸送容量、減小損耗，輸電設備大量采用節能、環保的新材料，輸電導線的電、熱、機械性能將進一步提高。大截面導線、耐熱導線、復合材料芯導線、復合絕緣子、高強度鋼材和鋼管桿塔將廣泛應用;高壓復合材料桿塔將開始研制。隨著超導材料技術的突破，遠期超導輸電技術將逐步得到應用。

　　3.新型電力電子器件及應用技術

　　電力電子技術和裝備應用于交、直流輸電系統，可以顯著提高電網發、輸、配、用各個環節的可控性，推動風能、太陽能等可再生能源的開發和利用，是實現堅強智能電網的重要保障。隨著材料技術的發展，電力電子器件級的技術會響應取得突破，對輸電技術體系產生巨大影響，將促進電力系統實現整體技術提升。

　　3.1柔性交流輸電技術

　　國家電網公司編制了“電力系統電力電子關鍵技術研究框架”，加緊開展柔性交流輸電技術的研發。目前基于晶閘管半控器件的FACTS裝置已推廣應用;基于全控器件的靜止同步補償器(STATCOM)也取得了重大技術突破，逐步得到應用。

　　3.2柔性直流輸電技術

　　國家電網公司于2006年5月制訂了《電壓源換相高壓直流輸電系統關鍵技術研究框架》，全面啟動了該技術的系統研究。目前，上海南匯風電場VSC-HVDC示范工程已投入運行;大連1000MW級VSC-HVDC工程進入建設階段;舟山VSC-HVDC工程也開始前期工作。

　　(1)電壓源換相高壓直流輸電技術(VSC—HVDC)

　　采用新型全控型電力電子器件IGBT構成換流器，其主要特點如下：可以對有功和無功功率進行精確控制。無需外部交流網提供換相電壓，不會發生換相失敗。可以很好地解決換流器諧波問題。大大減少無功補償容量和換流站占地位置。大大減少無功補償容量和換流站占地面積。

　　(2)電壓源換相高壓直流(VSC-HVDC)配電網

　　采用VSC-HVDC技術，構成配電網，能夠實現對電網參數，網絡結構的靈活快速控制，輸送功率的合理分配。這屬于前瞻性配電網技術，目前處于基礎理論研究階段，尚無工程應用。

　　4.大規模交、直流混合電網安全穩定控制技術

　　電力系統被譽為最復雜的人造系統，也是可靠性要求極高的龐大系統，必須應用現金的安全穩定控制技術，建立完善的大規模交直流混合電網電網協調控制體系。

　　大規模交直流混聯電網安全穩定控制技術體現在以下幾個方面：

　　(1)建立在線安全分析、評估和決策理論，構建防范電網大面積停電的在線實時預警和防御體系。

　　(2)智能PSS和TCSC、SVC等FACTS設備推廣應用，達到對網絡潮流和母線電壓的快速、平滑調節與控制。

　　(3)應用現金控制及信息技術，針對交直流混合、多滯留虧饋入和新能源發電并網等，構建具有高度適應性的電網安全控制系統。

　　5.電網調度的全局優化與協調控制技術

　　電網智能化調度在智能電網體系中起到“神經中樞”的作用。借助先進的計算機、通信、電力系統分析和控制理論及技術，實現對電網調度的全局優化與協調控制，保證大電網的安全、經濟運行。

　　(1)構建智能調度中心

　　在信息支撐方面，建立分布式一體化數據和參數共享平臺，實現基于三維可視化的智能互動式人機交互系統;在電網安全防御方面，建成在線安全評估和預警防控體系;實現基于PMU的高級應用和廣域安全穩定監控;在電網運行優化方面，實現計劃和調度的時空優化協調，實現基于全局信息優化的有功、無功閉環控制。

　　(2)建立適應新能源發電的新型能量管理系統

　　隨著風、光、儲系統和電動汽車等大規模商業化運行，建立與之相適應的新型能量管理系統。對接入電網的發、用、儲等設備進行統一調度管理，有效平衡間歇性發電功率和電網負荷狀態之間的不同步性，提高接納間歇性可再生能源發電的能力。

　　6.可再生能源發電友好接入技術

　　開發和應用間歇性電源友好接入技術，將直接推動風電、太陽能等可再生能源的開發利用。實現各種類型可再生能源發電過程建模，掌握可再生能源大規模接入后的系統運行特性。建立可再生能源發電的功率預測系統和現金的運行控制裝置，實現對大規模間歇式電源有功、無功等物理量的全面控制。

　　7.大容量儲能技術

　　主要著眼于最有可能出現突破并世紀推廣應用的大容量電池儲能技術。該項技術一旦突破，將使目前的配用電體系發生重大變革，并且也將對風電、太陽能等可再生能源的間歇性問題提供一種可行的解決方案。

　　8.智能配電網和微網技術

　　著力于提高配電網的智能化水平，重點是配電網對分布式電源、微網、電動汽車等新型配用電設備或系統的接納和適應。開發高級配電自動化系統，適應分布式電源、儲能系統、用戶定制電力技術、電動汽車充放電設施等方面的要求;構建智能配電終端軟、硬件平臺，實現短路接地故障的快速自愈，以及電壓和無功綜合優化控制等功能。

　　9.靈活接入、雙向互動的綜合用戶服務技術

　　智能用電技術實現在供電側與用戶之間的雙向互動，從用戶的角度來看，未來電網不再局限于傳統的“供電”，而形成即是綜合供能的現代能源網絡，又能提供信息服務等新型功能的綜合網絡。

　　10.低碳、高效的電力市場技術

　　建設低碳環保、開放有序、競爭充分、搞笑協調、促進安全、服務用戶的電力市場。將可再生、分布式新能源與電動汽車、儲能元件等新型市場成員納入市場配置平臺，提供安全、清潔、優質的電能服務。

　　為保障國民經濟發展和人民生活水平的提高，我國電網正處于加快發展的關鍵時期，必須加強新技術和新裝備的研發，為建設安全可靠、經濟高效、清潔低碳、靈活智能的現代化電網提供堅強的保障。

作者：