１ ２ 由肛赞茸 ９年ｌ第１ ２期 技术创新 智能电网关键技术探讨 刘炜 孙振权 刘燕 （陕西省地方电力＜集团＞有限公司） 摘要本文阐述了智能电网的基本概念，总结了智能电网特征及关键技术；给出了智能电网建设的技术路线；指出了建设智能 电网从发电、输电、配电、用电到调度等环节，在网络拓扑、通信系统、高级计量体系、需求侧管理、智能调度、电力电子设备、分 布式电源接入等领域需要解决的关键技术问题 关键词节能减排分布式发电智能电网需求侧管理高级计量系统 人类能源发展的方向与目标，是以可再生能源逐步替代化石能 源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用 体系，最大限度地开发电网体系的能源效率利用数字化信息网络系统 将能源资源开发、输送、存储、转换（发电）、输电、配电、供电、售 电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连 接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互 补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染 与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益 达到一种合理的状态。是人们对智能电网的理想化模型。 智能电网是指利用先进的技术提高电力系统在能源转换效率、 电能利用率、供电质量和可靠性等方面的性能。其基础是分布式数 据传输、计算和控制技术以及多个供电单元之间数据和控制命令的有 效传输技术；针对智能电网技术，美国和欧洲已经开展了广泛的研 究，研究内容涵盖发电、输电、配电和售电等环节，许多电力企业也 在尝试开展智能电网建设实践，通过技术与具体业务的有效结合， 使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用，最终达到提高 运营绩效的目的。本文将综述智能电网的主要特征、关键技术及技术 路线。 １ 智能电网的主要特征 （１）坚强自愈。电网架构完善、坚强，具备抵御自然灾害、人 为攻击和其他影响电网稳定运行事件的能力，供电可靠性高；发生故 障时，电网可以自动实现故障定位和切除，迅速恢复电力供应，并提 供故障分析，缩短故障处理时间 有自愈能力的现代化电网可以发现并对电网的故障作出反应，怏 速解决，减少停电时间和经济损失；突出智能电网的自愈功能制止级 联事件演变成大的停电事故，实施事件响应的怏速仿真决策，主动解 列灵活分区的分布协调、自适应控制以及在紧急状态下对分布式能源 的辅助服务；具有故障定位与隔离和网络重构，非故障部分迅速恢复 供电功能；注重电压与无功控制支持电网自愈；当系统拓扑结构发生 变化时，继电保护具有再整定功能，实现智能化电力系统更新运行方 式后的保护，以达到电网在任一重构时，要求一个新的电网方案和继 电保护的配合等。 （２）开放互动 实现电网、电源和用户的信息共享，实现可再 生能源、分布式能源、新型负荷和各类储能装置的灵活接入、退出； 同时实现与上游发电企业、下游终端用户、政府、监管部门等利益相 关者的良性互动，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。在现 代化电网中，商业工业和居民等能源消费者可以看到电费价格，有能 力选择最合适自己的供电方案和电价；开展研制高级电能表为基础的 开放性计量体系，它能让消费者更高效地利用电能，及时探测系统中 的问题，从而让电力公司可以快速诊断和消除故障隐患，实现友好型 高效消费电能。 （３）高效经济 提高电网运行和输送效率，提高设备的综合利 用率，降低运营成本，推进需求侧管理，节能降耗、提高能效，促进 能源和电力资产的高效利用，实现电力公司和用户两者整体经济效益 最大化。提高电能质量，避免产生电压跌落、电压尖刺、扰动和中 断等电能质量问题；优化电网资产提高运营效率，充分挖掘现代化电 网的潜在供电能力，降低运行维护成本 （４）集成优化实现变、配、用和凋度各个环节的数据共享和 业务贯通；引入资产全寿命管理模式，合理地安排没备的采购、运行 与检修，实现网架规划、建没、运维等全寿命周期的优化，有效降低 投资和运维成本；智能电网建设的总体目标是以技术进步为基础，以 信息化建设为支撑，围绕提高电网运行监控水平、提高供电可靠性和 电能质量、提高资产利用率和经济运行水平三大核心任务，开展先进 设备、全景采集、双向通信和智能决策四大关键支撑技术的研究，实 现智能变电、精益运维，坚强配网、调配一体，数字营销、节能互 动，高效调度、兼容互济。信息贯通的业务发展目标。 智能电网覆盖了从发电到售电各个环节的业务，体现了智能调 度、智能变电站、智能配电和智能用电等智能电网重要构成元素，还 包括了新型能源接入、储能装置、分布式发电、电动汽车充电装置， 以及智能表计、智能家电和用户能源管理门户等新型技术和新型装 备。在电源侧，智能电网可以大量接入风能、太阳能等各种清洁电 源，并实现可靠消纳，改变传统的单一能源集中发电模式，实现了发 电环节的清洁、低碳；在电网侧，电网运行将实现可视化、数字化、 智能化，促进供电企业电网规划建设、调度、生产等各项业务综合水 平的大幅提升，提高供电可靠性和电能质量，实现高效、经济的电网 运行；在用电侧，可以实现用户与电网的良性互动，提升供电企业的 整体服务水平，同时通过引导客户改变用电方式，实现用电的削峰填 谷，提高整体能效。 ２ 智能电网的关键技术 （１）发电领域。风电场、光伏发电及分布式供能的并网和储能 关键技术研究。 （２）输电领域。交直流柔性输电技术的研究；安全监控（大电 网安全稳定控制、网域测量技术、相量测量装置、传感器和量测技 术）；特高压交直流相关设备研制和关键技术研究；可控电抗器和串 补补偿装置关键技术研究及相关设备研制等。 （３）变电领域。智能化变电站、灵活交流输电技术、无功补偿 发生器、故障电流限制器的研究，尤其是对超导技术包括超导电缆、 超导变压器及超导储能系统等关键技术研究；以统一信息平台为基 础，在常规自动化功能基础上，实现监控五防一体化、智能操作票、 五防闭锁规则自动生成、统一配置工具、智能告警及决策分析等高级 应用功能；完成变电站视频监视系统、消防系统、安防系统、站用电 源等辅助设施建设；同时通过一次设备状态监测技术、智能组件的应 用，实现对变压器、断路器、避雷器等重要设备的状态可视化展示； 逐步优化电压无功调节策略，实现凋度远方投切变电站当地ＶＱＣ以及 区域ＡＶＱＣ功能；实现视频互动、可视化程控、网络分析等功能。 （４）配电领域。储能技术、电动汽车充电、配电自动化、微电 网技术框架和接入技术与分布式储能装置研究；采用不同充电方式的 电动汽车充电站，并且针对不同方式的充电效果进行比较评估，完成 电动汽车充电站计费系统的建设，集成电动汽车充电站计费系统与客 户服务管理系统，实现电动汽车充电的灵活计费；在智能电网整体没 计中，配电自动化系统采取配电ＳＣＡＤＡ系统、生产管理系统ＰＭＳ、 地理信息系统ＧＩｓ三位一体的方式。 （５）用电领域。智能电表、用电信息采集系统、可再生能源即 插即用技术；双向互动营销技术、示范工程建设及高级量测和家电控 制配套技术研究；通过智能采集终端和智能计量主站结合应用，实现 试点用户用电信息１００％的采集，负荷状况１００％的监测，进而实现供 电公司与用户的双向互动，开展基于激励措施的需求侧管理方案研 究。 （６）润度领域 智能调度技术采用调度数据集成技术，有效整 合并综合利 电力系统的稳态、动态和暂态运行信息，｛转１２９页） １ ２９ 由 煞 １Ｑ年第 期 技术创新 电梯节能技术的现状与发展 姜国勇 臧小惠 （辽宁省大连市特种设备监督检验所） 摘要本文针对电梯的耗能情况，从电梯的传动技术、拖动技术和控制技术三个方面叙述了电梯系统的节能方法和主要的节能 技术，对电梯检验工作的开展具有十分重要的意义 关键词电梯节能传动技术拖动技术控制技术 伴随着经济持续快速增长，我国的能源与环境问题也日渐突出， 电梯系统节能已是当前国际社会共同关注的话题。近年来，随着电梯 技术的发展以及人们对节能的重视，不少企业和研究机构投入了大置 的人力物力，进行电梯节能研究，也取得了不少的成果。本文针对电 梯的耗能情况，从电梯的传动技术、拖动技术和控制技术三个方面综 述了电梯系统的节能分析方法和主要的节能技术。 １ 传动技术 时，通过逆变器，将变频器直流侧的电逆变成工频交流电回馈到电网 中。从电梯的工作特性中看出，电梯有一半的运行状态为发电状态， 从理论上看。能量回馈技术的节能效果应该是很不错的。 （３）制动能量储存再利用技术。制动能量储存再利用技术是在 变频器直流端接上蓄电池，当电动机处于发电状态时，变频器直流端 向蓄电池充电，这些电储存起来，供电梯的照明、通风、控制等使 传动部分的节能技术主要是通过提高电梯机械传动效率，达到节 用。因电梯经常处于发电状态，变频器反复向蓄电池充电，影响电池 的寿命，因而该技术对电池的要求较高，成本也较大，目前仍处于研 发阶段。 ３控制技术 能的目的。普通电动机的额定转速较高，输出转矩较小，不能直接驱 动曳引轮，必须经减速机构将转速降低。转矩升高。在电梯中较早使 用的传动是蜗轮蜗杆，它的技术成熟，一直沿用至现在，但它有一个 明显的缺点，就是传动效率低，一般只能达到０．６。为了提高效率， 人们一直在研究替代蜗轮蜗杆的传动，并且取得了很大的成果。较为 常见的传动节能技术有以下几种。 （１）行星齿轮驱动技术。据测试，行星齿轮的传动效率最高可 达ｏ．９，远高于蜗轮蜗杆传动，因此在相当长的一段时间里，技术人 员对它进行了大量的研究，以期取代蜗轮蜗杆，但是，由于受加工技 术的限制，其成本较高，一直难以大量推广。 （２）永磁同步无齿轮驱动技术。同步无齿轮技术在电梯驱动上 的应用带来了电梯传动的一场技术革命．它以节能（高传动效率及电 机效率）、环保（无油污染）、舒适（低噪音、运行平稳）等诸多优 点，迅速地应用于电梯中。 （３）同步行星齿轮驱动技术。近年来。个别厂家研究的一项技 电梯控制的节能技术主要是通过优化电梯的控制，减少不必要的 运行和待机损耗，以降低其能耗。 （１）群控优化技术。对于群控电梯，根据大楼的交通流量情 况，合理地调配电梯应答乘客的召唤指令，不但可以缩短候梯和搭乘 时间．更可以减少电梯的运行次数，从而减少能耗。 （２）待机与自动停机技术。对集选控制的电梯，当它应答完所 有的指令后关门进入待机状态时，因轿厢内没有乘客，照明和通风都 是不必的。因此可以设定在进入待机一段时间（如３分钟）后，自动 关闭照明和通风，这样既可节能，又可延长灯管和风扇的寿命。这一 技术还可以推广到一些特殊场合使用的电梯中，例如，全透明玻璃井 道的观光电梯，可以设定为白天时自动关闭照明。自动停机即是通过 程序没定或采用定时器让电梯在设定的时间自动停机和自动开机，以 降低待机功耗。例如，对有多台电梯服务的大楼可以设定在深夜、节 假日较少人使用时自动停掉部分或全部电梯。 ４结语 术结合了行星齿轮和永磁同步电机的优点，可以在普通中低速电梯上 做ＮＩ：Ｉ的曳引比，减少了曳引钢丝绳的长度，也延长了钢丝绳的寿 命，但其成本较高，只有在提升高度较高时才有一定优势。 ２拖动技术 本文从电梯的传动技术、拖动技术和控制技术三个方面综述了电 梯系统的节能分析方法和主要的节能技术，对电梯检验工作的开展具 有十分重要的意义。 参考文献 【１】－ｔｔ．￣。刘基东．电梯节＊ｇｌＪ１．电梯工业，２００９（０２） 拖动部分的节能技术是通过提高电能转换效率，达到节能的目 的。 （１）调频调压调速。调频调压调速技术在电梯上得以广泛使用 并非因为其节能，而是其良好的调速性能，但在广泛使用后，我们发 现相对之前的ＡＣ２、ＡＣＶＶ调速，其节能效果也很不错。 （２）能量回馈技术。能量回馈技术就是当电动机处于发电状态 作者简介姜国勇（１９７８一）．主要从事电梯检验工作 （牧稿日期：２０１０—０９—１９） （接１２３页）实现电力系统正常运行的监测与优化、预警和动态预防 控制、事故的智能辨识、事故后的故障分析处理和系统恢复，紧急状 态下的协调控制，实现调度、运行和管理的智能化、电网调度可视化 等高级应用功能，并兼备正常运行操作指导和事故状态的控制恢复， 定规模，并初步建成具有特色的智能电网建设示范区。同时加快对智 能电网技术的消化和吸收。 第三阶段：全面提升阶段。在前两个阶段建设成果的基础上，点 面结合，将之前取得的智能电网建设成果继续向其他区域推广，形成 更大的辐射效应；同时还要继续加强智能电网建设示范区的建设。此 包括电力市场运营、电能质量在内的电网调整的优化和协调，提升电 网管理和决策水平。 ３ 智能电网建设技术路线 外，还要结合智能电网技术的新进展，开展滚动规划。最终形成覆盖 全部营业范围、特点鲜明、技术先进的智能电网。 ４结语 在设计智能电网建设路线时，必须从实际情况出发，身实力，采 用以点带面、点面结合的智能电网建设思路，按照试点一推广、再试 点一再推广的螺旋式模式进行。 第一阶段：试点建设阶段。在这个阶段，应突出重点，集中精力 建成国内先进的智能电网子项目，例如配网自动化、智能计量系统 等 着重总结经验 第二阶段：推广应用阶段。在这个阶段，可以将试点项目建设 取得的成果向其他具有共同特征地区进行推广．智能电网建设形成一 发展智能电网要综合考虑一次能源的利用，以及发电、电网、 用户问的互动。智能电网的利益相关者主要是国家、电网公司、用 户、发电商、设备制造商等。国家对能源、电网的期望是节能减排， 提高能源利用效率。电网公司主要关注电网运营的安全性、可靠性和 经济性 用户关注电费支出和用电可靠性 因此，智能电网的目标是 提高电网运营的安全性、可靠性和经济性，降低用户电费支出，提高 能源利用效率，实现节能减排。 （收稿日期：２０＂１０－（）９—２７）
