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智能电网是什么的典型结合?

2016-7-13 07:41| 编辑:电工学习网| 查看: 6466| 评论: 0

  首先,先来看看电网到底是指什么?所谓电网,一般是指排除发电侧之外的,由变电装置和输配电线组成的整体。中高压变电装置一般都会配套建有专门的变电站,低压变电装置小区里也随处可见。对,就是大家平时马路边看到的这些:

  田埂风景:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  高压卫士:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  小区里的神秘物件:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  神秘莫测的变电站:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  它们都是电网的组成部分。电网包含变电、输电、配电三个环节。变电,是指通过变电设备将电压由低等级转变为高等级(升压),或由高等级转变为低等级(降压)的环节。输电,是指通过输电线路,将电能进行传输的环节。配电,是指通过配电变压,将电能从高压输电线路分配给用户的环节。电能从发电厂制造出来,通过变电升压,进入高压输电线路,再经过变电降压,配电给各个用户。其中高压输电的部分又称为主网,低压配电的部分又称为配(电)网。

  此外,我们刚刚提到的发电机、变电箱、高压电线,包括线路中的各种“开关”--断路器接触器、隔离开关、刀闸等,都是直接用于生产和传输电能的,被称为“一次设备”。

  估计会有人问了,你说的这些平时我们可以看到啊,难道电网里还存在什么其他的隐秘的部分吗?没错,那就是所谓的“二次设备”。所谓二次设备,是指对电网内一次设备进行监察,测量,控制,保护,调节的辅助设备。二次设备包括电表、监控装置、继电保护装置、录波器、直流源等。

  举一个简单的例子,可以想象一下发射火箭。那么火箭本身就可以视为类似的“一次设备”,而监控火箭的轨道、速度、各种参数的装置,就可以视为类似的“二次设备”。

  现在,让我们来看看这智能电网到底“智能”在什么方面吧。

  电网透明,用户互动

  怎么理解这个用户互动呢?在过去,用户对于电网来说,能做的几乎就只有一个选项:按时交电费。哦,也许还有一个,就是用户可以自个儿看一看电表,这个月走了几度电。除此以外,似乎真的没有什么能做的了。

  老式电表和智能电表对比:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  那么智能电网呢?用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与自身运行和管理,是智能电网一大重要特征。

  对供电公司而言,掌握了用户的需求,也就可以更好地衡量供求关系。通过统计用户的用电信息,供电公司可以从数据分析中了解一个区域内的用电规律,譬如什么时段用电多,什么时段用电少,进而相应地制定各个区域内,经济节能的发电和输配电的方案。

  此外,通过调节用户的用电时间,便可有效提高电网终端用电效率,削峰填谷,平滑电网负荷曲线,减轻电网负荷压力。这样做的好处是,减少或转移用电高峰时的电力需求,使电力公司尽量减少资本开支和营运开支。电力成本减少了,电价自然也会下调。而对于用户来说,电力消费成为和手机话费一样,可以选择性的消费。用户可以选择不同的方案来购买电能、选择用电。譬如用户可以随时查询到,高峰时段电价高,那么我就尽量少用;低谷时段电价便宜,就配合智能化电器定时操作或远程控制,选择在低电价的时段用电。

  想要做到这一点,就需要供电公司和用户建立的双向实时的通信系统(网络渠道),供电公司可以实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息等等,实现透明化。与此同时,用户也可以根据这些信息制定合适的用电方案。在北美,这种用电方案已经逐渐成熟,可以通过选择适合自己的用电方案,如同订套餐一样选择用电。

  智能设备,实现物联

  就像上文提到的,智能家电、智能控制设备等智能终端,将在智能电网中占据很重要的地位。通过在手机上安装的用电APP,就能远程遥控电热水器、空调、冰箱、电热水壶等电器,可以轻松实现在电价便宜的时候用电。

  现在,让我设想一个有趣的场景,当冬天外出,回家之前通过APP提前打开空调,开门就能触摸温暖。想在早晨6点之前用半价电烧一壶水,但又不想那么早起床操作,可以借助APP定时功能,确保6点前自动完成烧水……通过APP,还能如同查询手机流量一样,随时了解某个电器设备在某一段时间内的耗电量,使用户对于自己的用电账本一目了然。

  而智能电网中的配变电量采集箱,也不单单只是过去的单向采集功能了,它们会自带WIFI和网络功能,将用户的用电信息、数据收集之后,通过网络发送到供电公司的数据终端。供电公司将对这些数据进行归类、对比分析,再根据用户用电的实际情况,为其量身定制用电方案,并通过手机短信等形式发送告知。举个例子,用户通过查询高能耗电器的实时使用数据,便可以随时了解自己家中的哪些电器存在浪费。譬如电视开着却没有看,家里没人却开着空调等等现象就可以避免。

  自我预测、修复、调节

  在智能电网中,通过分析包括调度、输配电、发电和用户信息等大数据(这些数据大都是实时并且高度信息化集成的),通过软件实现实时可视化运算分析,可以全面完整地展示电网运行状态中每一个细节,为管理层提供辅助决策支持和依据。不仅如此,通过大数据分析电网负载的历史数据和实时数据,展示全网实时负载状态,可以预测电网负载变化趋势。并通过综合性的管理,提高设备的使用率,降低电能损耗,使得电网运行更加经济和高效。

  在智能电网中,将电网中的故障设备,以最快的速度从电网系统中隔离出来,并且在几乎自动化的状态下(很少或不用人为干预)实现系统自我恢复到正常运行状态,从而做到几乎不中断对用户的供电服务。我们可以类比一下人体的免疫系统,这和智能电网的自我修复很类似。结合上两条的预测,电网系统可以进行持续自我预测,当发现已经存在或可能出现的故障时,立即采取措施加以控制或纠正。

  新能源登场,即插即用

  我们传统的发电一般都是火力发电和水力发电,现在核电也在逐步发展中。而光伏发电、风电、地热发电等新能源发电,过去都很难和传统电网相连接。而智能电网将改变这一现状。

  智能电网会简化新能源发电入电网的过程,通过改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。做到“无缝接入、即插即用”。从小到大各种不同容量的发电和储能设备,在所有的电压等级上都可以实现互联(包括光伏发电、风电、电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池等)。未来,用户甚至可以安装自己的发电设备,实现自产自销。

  位于甘肃的风能及光伏发电系统:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  甘肃玉门风力发电厂:

“智能电网”给我们的生活带来了什么?

  储能技术、电动汽车

  在过去,电能的生产是一次性的,生产出来就必须立刻用掉,很难实现大容量储存。而智能电网中的储能技术将是重头戏。无论是集中式的大容量的储能电站,还是分布式的小容量的储能电站,甚至小到电动汽车电池的储能作用,乃至太阳能路灯的储能电池等等。都是智能电网中的各种储能形式。而这其中,电动汽车对于普通用户来说,距离最近也最容易实现,可以由此预见,电动汽车的发展将是不可阻挡的。

  而储能技术,主要分为物理储能(譬如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等),化学储能(譬如各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容等)和电气储能(譬如超导电磁储能等)。在储能技术发展上,德国发展得非常快,他们的储能电池研发是世界领先的。

  未来,用户都将拥有自己的发电和储能设施,在自给自足的同时,还可能倒送给电网以实现相互调剂。譬如,在我家的用电低谷时,电网供应的能量用不完,就可以先储存起来,以备自己或邻居在用电高峰时进行支援,而当我家用电出现高峰,用上自己储存的电能都供应不足时,通过邻居储存的电能,就可以立即补足我的用电需求。

  有效防御恐怖袭击

  在当前世界反恐的大环境下,智能电网作为一个国家的命脉产业,提升自我防御能力当然是不可或缺的。这就要求电网安全性可以达到很高的水准。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应等等,以尽量减少和减轻恐怖袭击对电网和经济发展的影响。值得一提的是,无论是物理攻击还是网络攻击,都是需要的防御的。智能电网的内部通信系统,将实现和外网完全隔离,独立运行,每个节点都实现自主化,为电网安全运行保驾护航。

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