发电环节智能化技术

　　【摘要】随着当前电力市场信息化改革的不断推进、全球气候的变化加剧，人们对电能质量要求逐越来越高，传统电网已经难以适应新形势下的发展需求。为了尽快实现电网系统的升级换代，达到当前人们对电网的需求，以美国和欧盟为代表的西方国家提出了发展智能电网的思想。智能电网拥有良好的性能，对提升电力网系统的运行的可靠性和稳定性意义重大。另外绿色可持续发展成为人类社会关注的焦点。当下人类能源发展面临的巨大挑战是以可再生能源逐步替代化石能源，打造能源使用的新体系格局，以信息技术革命为契机打造新型能源利用体系，最大程度地开发电网系统的能源利用效率。
　　【关键词】智能电网；智能技术；智能设备；储能技术
　　一、绪论
　　（一）研究背景和意义
　　传统电网是一个刚性的系统，电源的接入与关闭、电能的转换和输送等都缺乏柔性，导致整个电网缺乏动态柔性，并且垂直多级控制机制反应不灵敏，无法构建实时可配置的系统；对客户的服务简单、信息单向，系统内部存在多个信息孤岛，缺乏信息共享互通。虽然部分系统的自动化程度在不断提高，但是整体的统一协调性还存在不足，并且信息内容的不完整和共享能力的薄弱，使得电网中许多自动化系统是独立的，不能形成一个有机、统一且实时的稳定动态整体系统，最终只会导致能源利用率的降低。
　　随着时代的发展，智能电网发电环节的智能化是不可忽视的重要环节，为了满足日益复杂特殊的用电需要，我们必须顺应国家能源资源的具体国情加快智能电网发电侧系统的研究与设计，以应对复杂的用电需求，提高能源利用率，降低能源的浪费。
　　（二）发电侧发展现状
　　火力、水力等常规能源发电量依然占全国发电量的绝大部分，但是风力发电和太阳能光伏发电等可再生能源发电产业迅猛发展，发电份额逐年提高。
　　常规电源实现了发电机励磁、调速系统、分散控制系统（DCS）等装备的信息化、自动化；控制参数基本满足可观测和在线可调的要求；在许多国家电网省公司已完成了常规发电机的励磁系统参数实测和电力系统稳定器的参数配置工作，实现了机组自动发电控制（AGC）、一次调频的全过程监控和电压自动控制功能。
　　开启了风电和光伏发电研究检测中心建设项目，深入探讨了关于加深网厂技术协调的研究，也对大规模可再生清洁能源发电的运行控制系统、机组实时发电出力预测、电网接纳能力以及电网安全稳定等关键技术展开了许多深入的研究；风电、光伏发电等间歇能性、不确定性清洁能源的大规模并网技术标准的制定工作已经取得了一些成果，并在逐步相关地方进行推广和试行也取得不错的成绩；我国自主研发了风电功率预测系统，受到时间的关注，同时我国掌握了钠硫电池制造的核心技术打破西方国家的技术封锁，建造出了多种不同的大容量电池的试验工程。
　　2011年12月25日，国家风光储输示范工程在风能和太阳能资源大省河北的张北县正式完工并开始源源不断的生产绿色电能。示范工程是我国科学家自主设计、建设完成的，是当时世界上规模最大的风力发电、太阳能发电、大容量储能和智能输电的新能源综合利用工程，该工程的建成投产为我们深入研究大规模间歇性能源并网问题打下了良好的基础。示范工程规划建造总装机容量50多万千瓦风力发电电站、总装机容量12万千瓦光伏发电站和12万千瓦的储能电站。
　　（三）智能电网发电侧智能化总体目标
　　随着智能电网的发展，对发电环节智能化提出了以下的总体目标：
　　优化电源结构，强化网厂协调，提高电力系统安全运行水平；
　　研究和应用常规机组快速调节技术；
　　依托国家风力发电和太阳能发电研究、检测和生产等示范性的工程，加快大规模清洁能源发电以及智能化并网运行控制研究，其中加强开展风力发电功率预测和风电场多时间多尺度的建模、低电压穿越和有无功功率控制等难题的研究，加快大规模清洁能源科学合理利用的步伐；
　　风光储输联合示范工程的完工，为清洁能源大规模并网运行提供了宝贵的经验和保障；
　　加快推动大容量储能技术的发展，努力适应间歇性清洁能源发展需求，尽快解决大规模清洁能源并网的难题。
　　二、常规电源发电厂智能化技术
　　在建设坚强智能电网的大背景不断的推进下，社会对电力的需求日益旺盛，各型常规发电厂仍在大规模的建设中，导致的结果就是电网系统的结构日益复杂化，因此社会对电网系统稳定性运行的要求不断提高，推动发电厂电气设备向着智能化方向发展不仅有利于电网的稳定性，而且也能够保证电厂所产电能的的质量更加符合人们的需要，同时能够提高电厂的生产效率，降低电厂生产成本。
　　常规能源发电厂的智能化技术发展主要体现在发电厂一次设备的智能化和网厂协调技术智能化的研究上。一方面在一次设备的智能化主要体现在以下的方面：发电机的励磁和调速系统参数智能实测、发电机组的智能化快速调节以及常规能源发电厂调峰；另一方网厂智能化协调技术主要体现在：机组智能优化控制系统、机组设备检测与故障分析系统、电力系统稳定器的参数优化。
　　三、清洁能源发电的智能化技术
　　在未来将强智能电网建设的过程中，对于发电侧智能化来说，清洁能源的大规模发电和并网和至关重要的。清潔能源发电由于不稳定性，间歇性等特点会导致其在大规模供电并网时会对电网造成许多的影响，增加许多的不确定性因素，进而影响电网的稳定性以及电能的质量。清洁能源发电的智能化主要从发电厂设备的智能化与大规模清洁能源并网的智能化出发。
　　四、结论和展望
　　一方面未来智能电厂的运行必定会更加安全、更加可靠、也更稳定，无论何时何地都能够快速响应电网用户侧的需求，为电网提供充足且高质量的电能，并且能够自我抵御来自各方面因素的损害包括自然和网络带来的冲击，能够将所受影响降到最低，更加先进的是智能电厂还将具备治疗自己的能力，减少人力的干预就能自动隔离故障元件，实现自我的设备检测，故障诊断以及自我修复的能力，这便是智能发电厂的坚强与自愈力。
　　一方面未来智能发电厂的经济效益将会更加高效，运行的成本会更低。未来由于智能电网技术的普及，新能源使用率得到有效提高，新能源大规模并网得到有效的控制，电厂的自控力和自愈力也大大的降低了人力成本，这对电厂运行成本的降低起到了至关重要的作用，同时电厂也能够建设更加高效、高质量的员工队伍，极大的提高资产的利用、检修、维护和管理等的运行效率，发电成本也将会逐渐降低。
　　另一方未来智能电网的建设对建设环境友好型、资源节约型社会有极其重大的意义。智能电网的大规模投入运行，预示着新能源发电的广泛利用，这直接的影响就是大幅减少化石能源的利用，节约了不可在生的资源，并且减少了温室气体的排放，对改善地球环境，实现低碳绿色发展都有极大的积极影响。
　　总而言之，智能电网的发电环节系统建设是智能电网重要组成部分，而智能电网的发展不仅顺应时代的潮流，而且将是历史发展的重要产物，智能电网的深度发展和大规模应用必将会造福我们的子孙后代。
　　【参考文献】
　　〔1〕赵晶，赵争鸣，周德佳。太阳能光伏发电技术现状及其发展〔J〕。电气应用，2007，26（10）：610。
　　〔2〕刘振亚。智能电网技术〔M〕。北京：中国电力出版社，2010。
　　〔3〕刘振亚。智能电网知识读本〔M〕。北京：中国电力出版社，2010。
　　〔4〕宋海辉。风力发电技术及工程〔M〕。北京：中国水利水电出版社，2009。7376。
　　〔5〕刘振亚。全球能源互联网〔M〕。北京：中国电力出版社，2015。
　　〔6〕刘维烈。电力系统调频与自动发电控制〔M〕。北京：中国电力出版社，2006。
　　〔7〕艾芊，郑志宇。分布式发电与智能电网〔M〕。上海：上海交通大学出版社，2013。