关键词：智能电网；清洁能源；并网技术
前言
我国的智能电网主要侧重于设备智能化以及强调以特高压为骨干的坚强电网建设。美国主要侧重于分布式能源多种能源的接入以及用户侧的需求管理，以各州的不同发展背景，呈现出多元的格局。而欧洲主要是在不同国家之间进行互联，关注环境保护。
1智能电网的概念
目前，欧美日等主要发达国家对于智能电网的定义各不相同。美国电科院（EPRI）提出的智能电网定义，突出了市场特点，快速响应电力市场和企业需求，为用户提供可靠、经济的电力服务；突出了信息技术运用，利用通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流；强调了消除故障的自愈功能。目前，可再生能源在美国快速发展，部分地区的风电、光伏发电成本已接近甚至低于煤电。欧洲技术论坛提出的智能电网定义，其特点是将产品与服务更好的整合，为客户的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务；强调了智能电网更大的能量输出、更高的能源效率，与客户的更多信息交流与选择，同时突出了客户参与率。日本提出的智能电网定义，基于日本资源利用的重要性和迫切性，与其他国家不一样，突出了为达到低碳社会的要求，使可再生能源发电能够顺利接入，同时基于日本曾经发生的事故，要做到安全可靠供电。综合美国、欧洲、日本提出的智能电网的特点，我国提出的智能电网是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的“统一坚强智能电网”。在这个定义中，提出了“四化”，主要体现在硬核技术上的保证，发达国家对智能电网的定义，同时根据中国国情，指导我国的智能电网发展战略。
2中国智能电网发展情况
2.1电源侧
为实现绿色、低碳、可持续发展，近年来，我国大力推进能源生产和消费革命，大量清洁能源通过特高压电网，从西部能源生产地区源源不断地输送到东部能源消费地区。预计到2030年，我国清洁能源发电装机占总装机的比重将超过55%，电能占终端能源消费的比重将提高到约30%。
2.2电网侧
（1）坚强智能电网
我国国家电网公司与美国、欧结束语盟所不同的是，提出了“坚强智能电网”概念与建设规划。目的是建成经济高效、坚强可靠、透明开放、友好互动、清洁环保的当代电网。
（2）发展成效
智能变电站是我国坚强智能电网快速发展的一个缩影。目前为适应新一代电力系统发展需要，结合各专业业务需求，立足电网安全稳定运行，推动技术创新，正在建设“安全可靠、共享融合、灵活高效、智能互动”的第三代智能变电站自动化系统，具有适应无人值守和远方操作的技术和管理要求。
（3）发展趋势
我国的下一代信息技术的同步发展，给智能电网发展带来了极好的机遇。利用电网无处不在的优势，可以为培育发展战略性新兴产业，提供强有力的数据资源支撑。这已突破了原先对电网的认知，从万物互联这个角度去重新看电网，就有了全新的认识——能源互联网，包括承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网。规划中提到的“泛在电力物联网”，包含“感知层、网络层、平台层、应用层”四层结构。
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3分布式能源系统架构
第三代分布式能源有多种来源，目前常见的有天然气、生物质气和太阳能。正在发展中的技术很多，如P2G（电制气，可再生电力或核电制氢或甲烷，直接掺入天然气管道）、风电（屋顶风机）、固体废弃物发电（垃圾裂解制气作热电联产）、聚焦式太阳能光热发电、地热资源的梯级利用、低温废热有机朗肯循环发电等，以及这些技术的组合应用。各种技术是NG天然气 BG生物质气 SE太阳能 Ab溴化锂吸收式冷热水机组CHP热电联产 FC燃料电池 PVT太阳能热电联产系统 E智能电网 ES蓄电 EBus能源总线 HP热泵 TS蓄热 PV光伏否有应用前景取决于其经济性，而经济性又取决于能源转换效率的不断提高。这些能源通过热电联产机组、燃料电池和太阳能热电联产的转换变成电力进入城区智能电网。品位较高的余热回收，经过溴化锂吸收式冷热水机组转换为建筑供冷供热的冷热源；品位较低的余热，可以回收进入城区能源总线。能源总线连接靠近建筑物的水源热泵机组。近年来市场占有率越来越高的磁悬浮轴承离心式制冷机正在逐步拓展到热泵模式的应用。磁悬浮离心热泵是一种小型模块化变频机组，部分负荷效率高，非常适合单机应用于中小规模建筑，或在大型公共建筑中单机用于不同楼层、不同朝向和不同功能分区系统。磁悬浮变频离心热泵与能源总线结合，颠覆了第一、二代分布式能源区域冷热水系统长距离供冷供热的技术定势，改变为在一定距离内供应与室外空气温差较小的热源／热汇水，将分布式的热泵机组安装在贴近建筑物的公共用地上，或安装在建筑物的屋顶上乃至各楼层上，类似箱式变压器或手机基站，从而提高了热泵机组的能效比，减少了系统损失，增加了系统运行随负荷变化的灵活性，做到了区域能源系统的去中心化。终端的城区建筑是能源系统中重要组成部分。第一，每栋建筑都可能是一个可再生能源的发电单元。它不再只是能源用户，它也是能源的生产者，即“产消者”。第二，每栋建筑都应该是超低能耗建筑，它的供冷供热、通风照明和建筑电器的能耗都要低于当地的平均能耗水平。第三，通过采用被动式建筑节能技术大大降低了负荷。第四，从负荷匹配和可再生能源能量密度的视角看，比较适合第三代分布式能源系统的是中小规模建筑群。
4城区能源微网
由于第三代分布式能源系统是去中心化的多能源系统，因此它的网络结构不再是第一、二代系统从顶到底的“圣诞树”结构，而是扁平化的网状结构。它可分为5个层次：1）核心层。以光伏、小型风电、燃料电池、利用天然气或生物质气的小微型热电联产系统等现场发电系统及蓄电装置为核心。而城市电网是主要的依托和备份。2）分布层。基于智能电网，连接城区内各发电、配电、储电、用电环节。它允许各种发电形式接入，并保证配网安全、可靠地运行。3）框架层。以分布式高效热泵、集成各种低品位热源／热汇的能源总线，以及蓄冷蓄热设施组成的热力系统为框架。核心层与用户、电力与热力、供应与需求之间，热泵作为重要的纽带。4）用户层。城区中的所有建筑都是能源系统的用户，但同时又通过建筑屋顶光伏、建筑一体化光伏和屋顶风力发电机生产电力，即所谓“产消者”。另外，所有建筑都是超低能耗建筑，甚至是“增能建筑”。整个城区是“净零能耗城区”。在第三代分布式能源系统中，用户的节能和增能，是系统的主要资源之一。用户也从被动的能源需求方转变为参与城区能源交易的供应方。5）管理层。以泛在网络技术、物联网技术、云技术等信息通信技术为支撑，对城区能源系统进行双向管理，这种管理本质上是提供能源服务。上述5个层面都有很多技术难点需要解决，集中了有别于第一、二代的主要创新点。
结束语
面向电网的清洁能源联合供电系统通常可分为直流母线式发电、交流母线式发电和交直流混合母线式发电三种方式。其中，交直流混合母线式发电方式同时具备直流与交流母线式发电方式的优点，具有运行可靠性强、适合各区域用电需求的优点。
参考文献：
[1]吴争.关于智能电网的清洁能源并网技术标准的研究[J].中国标准化，2016（15）：212－213.
[2]魏显文.基于智能电网的清洁能源并网技术[J].信息记录材料，2018，19（1）：91－92.
本文是海南电网科技项目“基于清洁能源的乐东地区智能微网协调控制策略研究”资助论文。
论文作者: 刘红岩 林明健 吴强 梁钰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：电网论文; 能源论文; 智能论文; 系统论文; 建筑论文; 分布式论文; 城区论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;