智能電網及其在新能源發電中的應用分析

當前階段，化石能源過度消費導致常規能源短缺和環境問題突出，世界上大部分國家都將風能、太陽能等新能源開發利用作為應對能源安全和氣候變化雙重挑戰的重要手段。
“十三五”時期是落實提出的“四個革命、一個合作”能源發展戰略的關鍵時期，新能源的開發和利用刻不容緩。但是，新能源的推廣和應用必然會對電網帶來一定的影響，因為風能、太陽能等的綠色能源通常具有一定的隨機性和間歇性，這使得電網運行控制的難度出現了大幅度的提高，同時也影響到電網運行的安全穩定。在這樣的情況下，必須構建智能電網，為新能源產業發展奠定堅實的基礎。
一、智能電網概述
（一）智能電網的由來
自第二次工業革命以來，電力就成為人們生產生活中*的重要能源，且隨著社會經濟以及科學技術的發展，人們對電力能源的依賴程度也在不斷增加。當前階段，對于任何一個國家而言，電力工業都是其能源產業的核心，然而人類社會的發展大量消耗自然資源，導致化石能源無法支撐人類進一步發展，同時也對環境帶來了巨大的威脅。在這樣的情況下，電力系統節能減排受到了人們的廣泛關注。同時，個行業對供電可靠性及電能質量要求的日益提高也對電網建設提出了更高的要求。另一方面，電網改造升級也是保障社會經濟與科技健康持續發展的基礎?；诖?，人們提出了對下一代電力系統的展望，即智能電網。
智能電網并不是一個單獨的設備、應用、系統或是網絡，關于智能電網的定義，學術界還未達成統一。其中美國能源部和電力公司普遍認為智能電網利用通信技術和信息技術對從供應者到消費者的電力傳輸和配電過程進行優化。在我國，有的學者認為智能電網是一種高度自動化且廣泛分布的能量交換網絡，主要涉及到了信息和電力的流動傳輸，能夠實現對發電廠到用戶電器之間所有元件的監控。而根據國家電網公司的定義，智能電網則是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的網架為基礎，基于通信平臺涵蓋所有發電環節和電壓等級的現代電網。
（二）智能電網的特點分析
其一，堅強、智能。堅強指的是智能電網的安全穩定性很高，擁有高強的風險抵御能力。智能指的是電網自動化水平較高，且能夠自我修復。
其二，自愈。智能電網能夠對自身運行狀態進行實時監測評估，有針對性的采取的防控措施，有效消除電網存在的安全隱患。即使發生故障，智能電網也能夠自動進行故障隔離和自我恢復。
其三，互動。智能電網可以為供電商和消費者之間的信息聯系提供支持，供電商可以將電價、停電信息等在內的服務信息傳遞給用戶，另一方面，用戶也可以將自己的用電計劃反饋到供電商處，這樣就可以實現供需關系的平衡，為電網的穩定運行創造良好條件。
其四，電能供應?，F階段，廣大用戶對供用電質量的要求越來越高，而智能電網則可以根據用戶的實際需求為其提供相應的供電方案，同時還能夠實現對電能質量問題的快速診斷和解決，促進電能質量的提高。
其五，對于各類發電和儲能系統具有良好的兼容性。智能電網可以兼容大規模集中式的電廠以及不斷增多的分布式能源。
其六，活躍市場。智能電網加強了供電企業和電力用戶之間的聯系溝通，通過雙方的有效互動使得廣大用戶能夠參與到電力市場中，共同推動電力市場的發展。
二、智能電網與新能源發電二者之間的相互關系
（一）新能源開發推廣是智能電網建設的驅動力
近些年來，能源危機已經成為人類社會發展面臨的重要問題，同時化石能源的大量消耗也造成了嚴重的環境污染。在這樣的時代背景下，積極發展新能源是可持續發展的必然趨勢。智能電網作為未來社會能源基礎設施，必須順應歷史發展的要求?；诖?，想要實現新能源發電，必須構建、安全、堅強、可靠的智能電網，換而言之，智能電網的發展必須和新能源發展相適應。
（二）智能電網構建是新能源革命的基礎
風能、光能等新能源發電都具有隨機性和間歇性，傳統電網根本無法適應新能源發現這種模式，只有構建智能電網才能使新能源發電成為可能。一方面，智能電網可以對間歇性新能源發電的峰和谷做出即時反應。在智能電網中，通信系統和自動控制系統可以將所有元件連接在一起，對不同地區的供電進行平衡。通過接通當地分布式發電和其它發電資源網絡的方式根據間歇性新能源發電的峰和谷作出適應性調整。另一方面，智能電網可以充分發揮出新能源發電的效能，智能電網的構建加強了供電企業和用戶之間的聯系，用戶可以自行選擇不同價格的電力，這樣一來，在間歇性新能源發電的低谷期，就可以通過提高電價的方式降低電力需求，并在電力供應充足時回調，這樣就可以保障系統平穩運行的基礎上推廣新能源。
三、智能電網在新能源發電中的具體應用分析
（一）利用智能電網提高新能源發電的穩定性
電力生產是一個連續不間斷的過程，發電和負荷及損耗之間必須保持基本平衡。但是電力用戶的用電需求具有較強的波動性，這就需要采取一定的措施來維持這種平衡。在新能源發電受資源約束背景下，氣候和天氣因素的影響十分顯著，因此出力的控制難度較高。在這樣的情況下，可以采用備用儲能裝置，一方面實現對新能源發電自身出力進行有效控制，利用儲能元件對機組的出力曲線進行調整，的減少出力變化對電網運行的負面影響。另一方面，在電力充沛的情況下，可以對多余的電能進行儲備，以更好的應付負荷高峰期?，F階段廣泛應用的儲能裝置，根據轉化能源類型的不同，可以分為機械儲能、電化學儲能、電磁儲能等幾種類型。
例如，國家風電儲輸一期示范工程，就是我國個集風力發電、太陽能光伏發電、儲能和智能輸電“四位一體”的新能源綜合利用功能。依托儲能技術（磷酸鐵鋰電池儲能系統、全釩液流電池儲能系統），通過對電站削峰、調谷，解決了新能源電站并網的技術難題。
（二）利用智能電網提高新能源發電的經濟性
通過我國新能源分布以及負荷需求狀況比對分析來看，二者呈現出逆向分布的特征，因此需要通過遠距離輸電將新能源發電電能輸送到負荷需求區，在此過程中產生的損耗不容小覷。對此，可以結合間歇性新能源出力具有的隨機性和波動性的特點，有針對性的制定相應的輸電規劃，在保障電力系統安全運行的基礎上，科學設置供電距離和接入電壓等級，將相似電源特性的電站“打捆”后集中外送，能夠提高經濟性能。此外還需注意的是，要對不同種類新能源以及新能源和常規能源的配比進行合理的設置，同時對大規模新能源的送端電源結構和布局進行優化，這樣可以降低間歇性新能源的出力波動，提高傳輸通道的利用率。
（三）利用智能電網提高新能源發電調度的準確性
先，智能電網可以對大規模新能源發電功率進行較為準確的預測，這可以為電力生產和消耗的動態平衡提供依據，保障電力系統的安全穩定運行。部分新能源，如風力、太陽能等，在發電的過程中，其輸出功率往往具有較強的波動性，將其和常規能源發電并網之后，將會對電力系統的生產和運行產生較大的影響，為了的降低這種波動帶點來的影響，就需要引入大規模新能源發電功率預測技術，提高電網運行的可靠性，推動新能源發電的普及。
其次，虛擬發電廠。虛擬發電廠即是指一系列分布式發電和可控負荷的集合，該集合由一個中央控制中心統一調控。在這種統一調控模式下，交易中心和調度中心不需要分別采集每個分布式發電資源的信息，通過對虛擬發電廠中央控制中心的調控就可以實現對各個分布式發電資源的調控。由此可見，這種虛擬發電廠實現了對分布式發電資源的整合，大幅度提升了對風能、太陽能等新能源發電的控制力度，為電力系統的穩定運行作出了巨大貢獻。另一方面，對于擁有分布式發電的用戶而言，可以結合自身需求合理選擇虛擬發電機供電，自身收益也可以得到保障。
結語
綜上所述，我國將全面推進風電和太陽能發電的開發和利用，實現可再生能源結構性占比再提升。但是，要推動新能源發電，必須構建智能電網，的消除間歇性出力產生的不良影響，保障電力系統的安全穩定運行，為廣大電力用戶提供更加人性化的供電服務。