张世伟

（许昌学院，河南 许昌 461000）

近些年来随着先进技术的不断发展和普及，当前电网行业中智能电网的应用也变得越来越普遍，更得到了全球范围的认可与重视。作为一种智能信息技术与电网建设技术相结合的技术类型，其不但包括了自动控制、分析决策以及能源电力专业的特点，同时也是实现完整电力系统的重要环节之一。目前，我国的智能电网还处于相对初级的阶段，无论是在建设质量，还是覆盖率等方面，与西方发达国家都存在一定的差异。为了进一步提升我国智能电网电力设备的发展水平，本文就当前国内外智能电网的发展现状分析如下。

基金项目：许昌学院校内科研基金项目（2017YB012）

1 国内外智能电网的侧重与区别

国内外智能电网的发展都是以“环境、力度、速度”3个主要方面作为发展驱动力来逐步开展，但是在发展过程中却出现了一些差异，以美国、日本和中国为例，简要分析国内外智能电网的侧重与区别。

美国的电网环境属于侧重于快速上升以及全面竞争力的电力市场关系，在该电网环境的影响下，美国的智能电网重点关注技术开发与应用，关注的是用户侧以及配电智能设备两个层面的智能特征。随着美国“grid2030”智能电网规划工作的陆续开展，当前美国的智能电网也逐渐形成了围绕着智能电表、智能终端以及智能配电设备网络的储能和超导特性，再加上需要满足风能、太阳能以及生物质能等可持续发展能源的要求，所以选择了可再生能源以及新能源的接入。在智能变电站以及配电网络的自由控制等方面，日本显然更具优势，其不但建设了大规模的太阳能新能源开发与控制设备，同时也在不断强化新能源产业的布局，在这方面的智能电网构建效果也逐渐显现出来。结合目前我国的智能电网的建设情况来看，由于我国的能源长期处于传统能源为主导的能源结构，出现了智能电网更加侧重于高电压输变电以及双向互动的发展需求，以此来适应电力市场的结构性改革，从而有效推进电力设备的应用与发展，如智能电表系统就是双向通信网络建设的成果之一。

2 智能电力设备的发展现状

智能电力设备的发展具有一些阶段性的特征，而不同的发展方面应用也存在较大的区别，现尝试从以下几个方面对其进行阐述。

2.1 发电方面

智能电网的建设涉及电气设备的发电智能化，其主要通过可再生能源的电量转换以及可靠性来提升智能电网的整体建设水平。

（1）新能源发电设备。新能源发电设备以及分布式发电设备是当前智能电网建设与发展中主要应用的技术设备类型，包括燃料电池、微型燃气轮设备、光伏发电设备和风力发电设备等多种类型，此外，生物质能发电设备以及地热发电设备也是目前行业发展的主要侧重点之一。

（2）智能保护与控制设备。智能保护与控制设备的选择对于提升智能电网的整体建设质量具有良好的促进作用，如常用到的数字型保护继电器、分布式变换器、动态分布式电力控制器等都属于这个类别的设备范畴。

（3）大容量储能设备。大容量储能设备主要包括高能转换设备以及蓄电池、超导储能以及飞轮储能等多种电池类型，其中高效二次电池也是大容量储能设备的主要选择类型之一。

（4）分布式发电系统。分布式发电系统中会设置多个功率调节能力较强的逆变器，其不但可以通过功率转换的方式来对多种设备进行调节，同时还可以对多个逆变器进行转换，从而有效提升功率的高性能特征，有效体现出能源传输的稳定性优势。此外，通过与大功率并网逆变器、电网连接设备、燃料电池和电能输出设备的集合，能够提升智能集成功率变流器的智能控制效果，以更好的应对不断发展的智能化电网建设需求。

2.2 输电方面

（1）FACTS技术与设备。柔性交流电技术是基于现代电力电子技术发展而来的电力技术之一，其不但可以在智能电力设备输电部分取得良好的应用，同时也可以实现对输电系统的参数控制，还可以根据其变化情况对其进行灵活的适时控制，从而有效完善输送功率的合理分配工作，确保功率损耗与发电成本的匹配，提升系统的稳定性与整体可靠性。当前我国在使用的FACTS装置高达十几种类型，除了常规的静止无功补偿器之外，还有静止快速励磁器、统一潮流控制器、可转换静止补偿器等多种类型。近些年来，随着我国FACTS技术的不断发展，当前该技术在日本、瑞典、巴西等重要国家都开始全面普及，而其中一些国家在技术应用领域取得了显著的成果。尽管FACTS技术无法覆盖所有的技术层面，其在大多数情况下还会局限于一些局部特征，但是其在协调配合方面的效果依然值得肯定。由于FACTS装置与常规的控制、继电保护工作存在衔接方面的问题，所以该部分需要进行重点优化。

（2）HVDC技术与设备。HVDC技术设备是高压直流输电技术的主要应用途径之一，其通过将交流电经过换流阀转换成为直流电，以此来实现直流输电线路的交互，这在提升电路的稳定性与输送更高质量的电流方面具有不错的应用效果。从技术层面上来看，HVDC当中有轻型直流输电系统，该技术在海上风力发电等新能源领域应用得十分广泛，由于可以免除换相的步骤，所以可以显著提升系统的风险抵御能力，也在一定程度上降低了受托系统的容量要求。城市配电系统当中HVDC技术与设备的应用也可以取得良好的控制，所以该技术在整个智能发电系统中都占据着重要地位。

（3）超导技术与设备。超导技术与设备是美国智能电网规划过程中的重要组成部分，同时也是我国未来智能电网建设的主要侧重点之一。从技术应用层面上看，超导技术能够有效降低线组，降低高压输电成本的同时，也可提升输电的稳定性。但是受到技术层面的限制与发展稳定性的约束，当前该技术依然处于试验和研发阶段，能被广泛的应用于智能电网还需要一定时间。

2.3 变电方面

变电方面的控制是智能电网建设的基础，随着变电站在网络信息交互共享方面的建设水平不断提升，当前建立电力企业大信息平台也逐渐成为众多智能电网建设的新选择。目前，数字化变电站主要由智能化一次设备、二次设备以及通信协议的分层结构基础所组成，所以不同的设备之间，采用电缆连接后，可以实现电子式互感器的应用，从而实现通信平台的网络化建设，这样一来变电站就可以轻松完成自动化的信息采集、测量，甚至控制与保护，随时对功能进行跟踪监测的同时，也可以实现智能调节和在线分析，这对提升协同的互动性也具有一定作用。此外，相邻的变电站以及电网调度的互动，也是变电站的主要控制策略。

2.4 配电方面

配电方面，智能电网当中的配电主要以高级自动化配电来完成，其可以适应一般的分布式电源与柔性配电设备的接入要求，同时也满足双向流动配电网的一般监护需求。另外，由于分布式智能控制在终端装置的控制与局域网信息交互方面具有一定的适应性，所以其可以有效提升广域电压的无功调节，从而快速实现故障隔离，这对于提升配电的整体稳定性具有不错的应用效果。另外，在配电网络构建过程中需要切实做好数据通信网的建设，重点完善光纤、载波以及组网技术与设备的应用，确保光学与电子互感器的有效应用，从而在智能电网构建基础上进一步实现功能的拓展和延伸。

2.5 用电方面

智能用电的关键技术在于用户互动，从而形成完整闭合的市场竞争体系，这也是支持用户侧的信息双向流动，实现市场变动与供电商电价的直观调整，实现全国范围内的市场竞争。供电侧的管理主要以信息的采集和管理为主要目标，而用电监控与负荷管理主要依靠自动抄表和错峰用电作为技术背景，从而确保用户可以随时了解自己的需求，并根据自己的需求提出信息交互邀请，以此来提升供电单位的整体服务水平。

3 智能电力设备关键技术

随着国家对于智能电网建设的重视程度不断提升，当前智能电力设备的关键技术也逐渐成为行业发展过程中最为关注的环节之一，为了更好的研究智能电力设备的应用与发展，现就我国智能电力设备关键技术的开发应用现状分析如下。

3.1 高性能的电力电子设备

随着智能电网的发展，在未来的智能电网建设过程中，发电部分会更加接近于分布式能源与新能源，而输电部分则会向着安全稳定的电力供应系统以及网络损耗的传输控制等方向发展，从而确保能够符合配用电系统的安全稳定与用户的电能质量需求。根据相关调查数据，目前超过95%以上的电力供应都必须经过电网处理才能够实现安全、高质量的配送，所以电力电子技术与设备在未来的智能电网建设中将依然占据主导地位。

从智能电网的应用范围上来看，其涉及到的电力电子设备主要包括变频器、电能质量控制设备、柔性交流电FACTS等，以及电子电源产品。随着智能电网电力电子设备的不断发展，其也必然会向着智能化、数字化、高性能化、绿色化的方向发展和转变，这会为我国现代化建设与发展提供新的平台与契机。

3.2 低成本、高密度、大规模的储能技术

低成本、高密度的储能技术不但可以实现更高的理论负荷，也能够有效提升配电系统的各种资源综合配置和利用效率，有效降低整体性能的损耗，切实提升电能的利用水平。在储能设备接入系统后，用户侧可以通过分布式电源的应用来解决风能与太阳能间歇性配电的问题，同时可以对配电系统的不利影响进行有效控制，以此来实现电能的质量控制与设备的配合，最终实现定制电力技术的有效应用。当前，由于储能技术的研究变得越来越广泛，其在国际学术界也受到了广泛的认可与关注。随着低成本、高密度储能技术的应用与发展，电力运行的整体效率也会得到跨越式的提升，这对于用电策略也会产生显著影响。

3.3 技术范围与发展前景

技术范围的扩充是整个智能电网电力设备的主要发展趋势与方向之一。从技术应用的角度上来看，智能电网本来就是复合专业跨多领域形成的技术，所以其在技术创新与技术融合过程中，也需要多种技术的共同支持与帮助。随着各种技术向着更高层次发展，当前数字化变电站技术和智能变电技术的发展都有效促进了整个智能电网设备的发展与进步。现阶段，一些关键的智能电网建设技术与设备控制技术的研发还处于试验阶段，许多关键技术依然被西方发达国家掌控，这十分不利于我国智能电网的建设与发展。为了取得突破性的技术应用，体现出电力设备的发展性，依然需要继续加大电力关键技术的投入与学术研究，重点攻克关键技术难关，以此来适应技术范围与应用需求，确保智能电网的整体建设水平，在实现行业发展的同时，也为我国的工农业发展提供良好的能源支撑，为人们的生活质量提供充分的能源保障。

4 结语

综上所述，智能电力设备的发展离不开智能电力设备关键技术的有效应用。在实际的设备设计与质量控制环节当中，智能电力设备的性能不但涉及到发电、输电等传统领域，对于变电、配电、用电等领域也多有涉及。为了更好的体现出智能电力设备关键技术的应用优势，除了引入或者开发出高性能的电力电子设备之外，还需要重点做好技术范围与发展前景的控制工作，切实完善智能电力设备关键技术的开发与维护，确保电力设备的质量，为智能电网的搭建创造新的条件。