基于能源互联网的电力系统及其自动化的未来发展趋势论文_陈衢明

基于能源互联网的电力系统及其自动化的未来发展趋势论文_陈衢明

(国电南瑞科技股份有限公司变电分公司工程设计部 江苏南京 210000)

摘要:当前,在社会经济的快速发展之下,电力行业也随之发展起来,使得电力系统逐渐向着自动化、智能化方向发展。然而,由于电力行业的能源损耗量巨大,且存在一定的环境污染,致使传统的电力系统不再满足当前社会的发展要求。基于此,就需要依靠互联网技术,在能源开发的同时,对其进行自动化管理,并顺应时代的发展潮流,着眼于未来,推动电力行业的稳定、持续发展。

关键词:能源互联网;电力系统;自动化;未来发展趋

1.前言

在我国城市化进程的不断加速下,各项基础设施逐渐得以完善。其中,电力系统就是城市基础设施中最为重要的组成部分,尤其是在科学技术的发展下,其技术更新速度更是不断提高,并开始向着能源互联网方向发展,使得人们的生活、生产方式发生了较大的改变。本文主要对能源互联网的电力系统及其自动化发展状况进行分析,并研究了电力系统的未来发展趋势,以便在当前激烈的能源冲突下,寻找新的发展出路,紧跟时代的发展步伐,让电力行业得到更加持续而稳定的发展。

2.能源互联网特征分析

能源互联网当中存在的能源,一般为可再生资源,通过对水能、太阳能、风能发电站进行信息技术集中管控,以便更好的解决发电量不足等问题,使电力调度更加的灵活,大大提高了能源的利用效率。从能源互联网特征看,主要包括以下几方面的内容:其一是能源的可再生性。其二是能源的分布式。基于对风能、太阳能分散性的考虑,来对能源的存储、采集、利用等采取就近性原则,构建小型发电站,以便实现能源的高效调度[1]。其三是能源的互联性,由于可再生能源在发电过程中,会受到自然环境的限制,因此其间歇性与波动性特征明显,需要将各类小型发电站接入到能源网络中,以便更加合理的调配电力资源。其四是能源互联网的开放性。由于分布式管理的便捷性与灵活性较强,通过接入发电装置、负载装置、储能装置等,可以实现能量的双向流动性。其五是能源互联网的智能化特征。依靠计算机,来对相关数据进行自主分析,并对电能进行合理调配,从而满足用户的需求,让供配电更加的智能化、科学化。

3.能源互联网的电力系统分析

(1)构建分布式发电站。我国水资源可利用量约为3.8万亿kW,而从2014年全国用电量看就已经达到了5.5万亿kW,也就是说,即便将我国水能全部利用与开发,也不能满足社会发展要求。加之,在风能开发上,其地理局限性较为明显,因此太阳能将有可能成为能源互联网中最为重要组成部分。通常,太阳能电池板的输出形式为直流电,因此,其逆变过程通常存在一定能量的损耗。但生活中的部分电器可以接入直流电,所以,可以适当建立交流电网络以及直流电网络,来对两者进行灵活调度。

(2)电能的智能调度。分布式电站可以让电能的调度更加灵活,通过科学调度来大大提升能源的利用效率也是能源互联网的主要优点之一。因此,这就要求计算机要具备良好的数据分析能力及数据采集能力,以分布式的发电站作为基础为单位,对居民的用电信息加以监控,结合其用电需求信息,来对数据进行实时管理,以便更加合理的分配电力资源。当需要注意的是,由于工厂、企业等用电量相对稳定,不能频繁的进行电能调度,所以要与居民的生活用电网络进行分离。通过用电时差、区域差异,来将分布式发电站划分成不同的小模块,再对各个小模块之进行统筹与规划,以便进行更好的能源互联网管理。

(3)故障的高效检修。通过将分布式发电站作为基础单元,利用计算机来对电子元件使用状况进行监控,以便提醒工作人员将已达到寿命周期的元器件进行更换,进而提升能源互联网的监控效率。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于不可预见的突发故障,要由计算机进行有效识别,并切断故障网络,将其从整个互联网中分离出去,以便进行高效维修。在维修完成之后,计算机要对接入网络予以检查,在达到相关要求之后,才能够与互联网进行连接,进行电能的调度。

(4)负载接入管理。在能源互联网电力系统负载接入之后,计算机系统要结合某一时段用户的用电信息,来进行电能的调度。通常来说,为了节约时间,提高电能调度效率,分布式的发电站通常要为居民用电留有一定的裕量,并对该网络内负载进行及时、优先接入。而针对电动汽车充电站,可采用先预订后供电模式,来进行预约充电。

4.电力系统及其自动化未来发展趋势分析

(1)自动化及智能化方向发展。未来的电力系统,要充分利用现代信息通讯技术及控制技术、计算机技术等,对电能的生产、传输、调度、负载等进行高效管理,并协调好发电企业、电网运行、电力市场、终端用电等各方的利益关系、协作关系,让电力系统更加的自动化、智能化[2]。同时,电力系统还要利用大数据技术,来对实时数据进行采集、传输、存储、累计、分析、管理,并将广域测量技术以及电子传感技术、自动化控制技术、数字变电技术等充分运用到继电保护中来,让电力系统运行更加的安全、稳定、高效,进一步降低成本,减弱对环境造成的负面影响。

(2)以太阳能为主要电力能源。煤矿资源属于不可再生资源,当前,随着社会可持续发展观念的兴起,该理念已经在各国经济领域的中得到了充分的体现。而在电力领域,使用太阳能、地热能、风能等可再生资源,来进一步取代不可再生资源,俨然已经成为了电力企业发展的重要趋势。可再生资源主要包括水能、风能、地热能、海洋能、太阳能、生物质资源等,将其利用到电力系统中来,能够大大提升电力系统的发电效率,并保护生态环境。其中,太阳能分布较为均匀,众多研究资料均表明,当前地球所接收到的太阳能,是人类能源总需求量的1万倍,而风能量为人类能源总需求量的5倍。也就是说,在未来电力系统发展中,太阳能发电有可能成为该行业的主要发展趋势。当然,也可以利用光伏发电这一经济、清洁、安全的能源,来作为该行业的主要推动力,并将研究重点放于光电池组件分结构以及并网逆变器、光伏阵列最大功率追踪、孤岛保护技术等方面。

(3)不断向着大容量储能设备发展。电力储能系统的效力,能够在一定程度上影响到电网的运行效力,及电力系统结构控制治疗、电源波动与电网故障反应率。所以,在电力系统的未来发展中,要逐渐提高电能存储量,只有不断向着大容量储能装置发展,并提高响应速度,才能够对电力系统进行平衡控制,确保其稳定性、安全性。当前,在电介质材料与新型高性能电极材料、储能材料的发展下,大容量电池储能技术得到了不断的发展,并为其实践运用提供了物质保障。由于电气设备的性能通常由制成材料所决定,而新材料的发展,能够有效推动电力系统的发展,特别是在电力电子器件方面,利用高性能的超导材料,更是可以有效降低电气设备耗损,大大提升电气设备的极限容量,并限制故障电流,对其他电气设备、整体电力系统的稳定运行予以保护,推动电力系统的健康发展。当然,在大容量储能设备发展中,也可以利用新型绝缘材料、纳米复合材料、铁磁材料等,有效提高储能装置的容量,对电力系统予以平衡性控制。

5.结束语

供电系统只有向着绿色、环保方向发展,限制资源浪费率,才能够得到更加稳定而持久的发展。而未来电力系统在发展过程中,也可以将可再生资源作为基础,不断向着智能化、自动化、大容量储能化方向发展。

参考文献:

[1]彭思成,刘涤尘.分布式新能源接入能源互联网的信息物理广域关联接口[J].中国电机工程学报,2016,20(08):2131-2141.

[2]李建林,靳文涛.大规模储能在可再生能源发电中典型应用及技术走向[J].电器与能效管理技术,2016,06(14):9-14,61.

论文作者:陈衢明

论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期

论文发表时间:2017/8/8

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