广西广信电力设计有限公司530000
摘要：智能电网建设是一项高度复杂的系统工程，智能电网的电力设计更是关系经济社会发展和国计民生的根本。本文以智能电网的电力设计为主线，结合智能电网的相关理论，从电网智能化的需要出发，进行了相关的电力设计工作研究。
关键词：智能电网；电力设计；研究
前言
随着电网规模日益扩大，一方面有利于提高资源优化配置能力，有利于大规模可再生能源的接入和传输；另一方面，电网运行与控制的复杂程度越来越高，发生大面积停电的风险也日益加大，对实现电能的安全传输和可靠供应提出重大挑战，电网设计的坚强可靠成为普遍关注的焦点。尤其是在科技发展日新月异的今天，将先进技术与传统电力技术有机高效融合，实现技术转型，全面提高资源优化配置能力，保障安全、优质和可靠的电力供应，提供灵活、高效和便捷的优质服务，是新形势下智能电网面临的新课题。
1.智能电网概述
1.1智能电网的概念
智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。
智能电网的智能化主要体现在：①可观测——采用先进的传感量测技术，实现对电网的准确感知；②可控制——可对观测对象进行有效控制；③实时分析和决策——实现从数据、信息到智能化决策的提升；④自适应和自愈——实现自动优化调整和故障自我恢复[1]。
1.2智能电网的特点
一般来说，智能电网的特征主要包括以下几个特点：
①坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。
②自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。
③兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。
④经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。
⑤集成和优化。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。同时优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。
2.智能电网条件下的电力系统设计应注意的问题
2.1电源规划
促进新能源发展是智能电网的目标之一。电源的结构因新能源的发展而发生变化，电源规划内容也随之发生变化。目前发展较快、影响最大的新能源是风电和光伏发电。风电和光伏发电均是间歇式发电，当其规模较小时，新能源机组不必参加电力电量平衡，发电规划只考虑常规能源。新能源作为一种清洁能源，在安排机组运行方式时，在不考虑电网约束时，应优先消纳，而利用其他机组进行调峰。当新能源规模增大到一定程度时，应在电源设计中考虑新能源机组的作用。
间歇性能源的大规模接入，给电力系统的调峰带来了困难，为了消除功率的波动性，减轻电网的调峰压力，必须考虑一些新的电源组合方式，包括风光组合、风电和燃气轮机等组合形式。采用这种组合方式是否具有经济技术优势，组合中的比例如何选择，也是电源设计的内容[2]。
2.2输电网设计
智能电网发展模式下，输电网设计的内容和侧重点也发生了一定的变化。风电、光伏发电等间歇式能源通常位于电网的末端、电网薄弱之处，而这类机组本身存在着调节能力差等缺点，接入后对电网的安全稳定性会有显著的影响，在考虑接入方式时将更加重视其对电网的安全稳定性的分析研究。风电、光伏发电远距离输送时，由于其自身的间歇性和波动性特点，会出现线路空载或低载引起的过电压等技术问题以及线路利用率低等经济问题。因此，经常需要考虑风光互补或风火打捆外送等外送方式，为此，需要开展各种方案的综合技术经济分析。
2.3配电网设计
在智能电网中，分布式电源也将获得广泛的应用，适应于分布式电源接入的配网规划也是智能配电网规划的主要内容。涉及分布式电源的配电网设计包括两个方面的内容：一是分布式电源在电力网络中的布点选择以及接入方式的设计；二是考虑分布式电源的配电网扩展。如果电网对分布式发电与电网的功率交换的波动范围等提出较为严格的要求，还需要考虑配备一定的储能装置或考虑与其他能源进行互补性配置，这也涉及多方案的综合技术经济评价[3]。
3.基于智能电网的电力设计应研究的方向
3.1采用先进控制方法
智能电网由于能够减轻来自输电和配电系统中的电能质量事件，主要是由于设计中通过其先进的控制方法监测电网的基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。此外，智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，同时应用超导、材料、储能以及改善电能质量的电力电子技术的最新研究成果来解决电能质量的问题。另外，智能电网将采取技术和管理手段，使电网免受由于用户的电子负载所造成的电能质量的影响，将通过监测和执行相关的标准，限制用户负荷产生的谐波电流注入电网。除此之外，智能电网将采用适当的滤波器，以防止谐波污染送入电网，恶化电网的电能质量。
3.2提高电网安全
智能电网能抵御攻击，电网的安全性要求一个能降低对电网物理攻击和网络攻击的脆弱性，并快速从供电中断中恢复的全系统的解决方案。智能电网应具备被攻击后快速恢复的能力，甚至是对付从那些决心坚定和装备精良的攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将阻止攻击，最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务。智能电网也能同时承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。不管是物理攻击还是网络攻击，智能电网要通过加强电力企业与政府之间重大威胁信息的密切沟通，在电网设计中强调安全风险，加强网络安全等手段，提高智能电网抵御风险的能力。
3.3提高电网的灵活性
电力交易的不确定性、间歇式能源的大规模接入，使得原来的输电网运行方式多变，需要采用先进的输变电技术如灵活交流输电技术，提高电网的调节和控制能力，提升电网的灵活性和适应性。需要开展新型输电技术在智能电网中的应用研究。应对新型输变电技术提前开展研究，积累数据，建立分析方法和工具，为规划阶段应用新型输变电技术做好技术储备，如柔性直流输电技术。
此外，在间歇式能源大规模接入情况下，电力设计需要考虑下述调节手段是否合适，是否具备可以平衡电力的能力：①间歇式能源的爬坡能力（调频能力）；②事故备用；③无功功率备用；④快速启动能力；⑤机组最小出力。另外，还可依靠的其他调节源来自：市场作用、短期调度方式安排、需求侧管理、抽水蓄能、燃气储备、其他储能手段。
4.结语
总的来说，智能电网不是终点，而是一个过程。智能电网的电力设计既是逐步使电网具有智能化的过程，也是复杂的系统工程，需要一系列新技术、新设备的支撑，必须在新技术研究和新设备制造方面取得突破。目前，智能电网的电力设计工作是未来电网发展趋势研究的热点，互联网技术的应用和智能城市的发展将给智能电网建设带来不可忽视的影响，对此设计工作者仍需密切跟踪和深入研究。
参考文献：
[1]孙华东，王琦，卜广全，郭强，汤涌.中国智能输电系统发展现状分析及建议（英文）[J].电网技术.2013（02）.
[2]张建平，胡建绩.面向智能电网的多适应性规划体系设计[J].电力系统自动化.2014（10）.
[3]李咏梅，林静，王鹏，蔡磊.基于智能电网的电力设计工作研究[J].中华民居（下旬刊）.2014（04）.
作者简介：
邓淼（1985.5-），女，广西梧州人，助理工程师，大专，从事电力设计工作。