電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用

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摘要：電力工程技術(shù)包括高壓輸變電、無功補(bǔ)償、繼電保護(hù)、供配電、光伏電站、火力發(fā)電、水力發(fā)電等。受到各方面因素的限制，傳統(tǒng)電力工程技術(shù)的很多優(yōu)勢無法得到有效的發(fā)揮。智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法和決策支持系統(tǒng)技術(shù)，達(dá)到電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全目的。

關(guān)鍵詞：電力工程技術(shù)；智能電網(wǎng)；電能；數(shù)據(jù)信息

0引言

針對電力工程施工建設(shè)而言，在智能化技術(shù)進(jìn)一步廣泛應(yīng)用和推行的背景之下，越來越廣泛的融入智能電網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容，同時充分融入相關(guān)技術(shù)，不斷的優(yōu)化和完善智能電網(wǎng)的相關(guān)流程和操作方法，這樣可以使智能電網(wǎng)的質(zhì)量和作用得到更充分的體現(xiàn)。同時對于我國電網(wǎng)體系建設(shè)和結(jié)構(gòu)改善也有著十分重要的作用，在居民的正常用電過程中可以體現(xiàn)出更為顯著的優(yōu)勢和應(yīng)用效能。電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，能夠提高智能電網(wǎng)的建設(shè)水平，基于此，加強(qiáng)對電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1智能電網(wǎng)含義及其優(yōu)勢

通常我們所稱之為的智能電網(wǎng)主要指的是在電力工程和電網(wǎng)建設(shè)環(huán)節(jié)，有效融入智能化技術(shù)，并且對其進(jìn)行有效執(zhí)行和完善，確保各項(xiàng)環(huán)節(jié)有相對應(yīng)的智能化技術(shù)支持和保障，以此為電力工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)智能化、自動化提供必要支持。智能電網(wǎng)自身優(yōu)勢包括以下幾種：

1.1提升智能電網(wǎng)水平

電力工程技術(shù)在實(shí)際的操作過程中，可以使電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量效率進(jìn)一步提升，同時使整體應(yīng)用價值得到充分呈現(xiàn)，在針對智能電網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建的過程中，要充分確保電力工程技術(shù)在其中得到有效融入并且實(shí)現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)收集和整理，針對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動態(tài)的收集存儲和應(yīng)用，進(jìn)而為用戶自動化的進(jìn)行用電控制，提供必要保障。同時通過電力數(shù)據(jù)的綜合作用，利用自動化技術(shù)使用電更加科學(xué)合理，同時對于智能電網(wǎng)的建設(shè)全過程進(jìn)行有效管控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面反饋和整理，進(jìn)而為智能電網(wǎng)建設(shè)水平的提升提供必要保障，同時通過電力工程技術(shù)的有效應(yīng)用可以充分防范人為因素的影響，使整體工作取得更加良好的建設(shè)成效和綜合效能。

1.2更加節(jié)能環(huán)保，有助于資源整合

與傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行對比，通過智能電網(wǎng)體系的有效構(gòu)建，這樣可以呈現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保的效果，使各類資源得到優(yōu)化處理和整合，這樣可以充分避免或者減少不必要的資金浪費(fèi)，同時通過智能電網(wǎng)的建設(shè)可以節(jié)能環(huán)保，對各類資源數(shù)據(jù)進(jìn)行充分應(yīng)用，進(jìn)而體現(xiàn)出良好的節(jié)能降耗的效果，為緩解我國用電緊張?zhí)峁┍匾С帧?/p>

1.3加強(qiáng)電網(wǎng)有關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集能力

通過智能電腦的有效應(yīng)用，這樣可以針對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集整理，使隔離工序得到優(yōu)化和完善，為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息整理能力的提升提供必要的保障。同時在應(yīng)用電力工程技術(shù)的過程中，可以結(jié)合不同設(shè)備的功能和差異性，實(shí)現(xiàn)自動化的分類管理，這樣可以有效做好電網(wǎng)數(shù)據(jù)的換擋工作的同時也可以切實(shí)提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率，確保整個電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)信息更有效的整理和應(yīng)用，以此結(jié)合社會的需求為其提供必要的電力服務(wù)。

2智能電網(wǎng)的主要特點(diǎn)

2.1智能電網(wǎng)很堅固

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)不同程度的干擾或者問題，可以通過智能電網(wǎng)的有序進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)問題，并且使其危害得到充分的降低，同時也可以著重做好各類風(fēng)險的預(yù)測工作，進(jìn)而充分實(shí)現(xiàn)風(fēng)險的應(yīng)對處理，確保電力信息能夠得到充分應(yīng)用，進(jìn)而為智能電網(wǎng)運(yùn)行和安全可靠提供必要保障，使其更加堅固，有效體現(xiàn)良好的效能。

2.2智能電網(wǎng)有自愈的能力

自愈就是電網(wǎng)在智能系統(tǒng)的控制下會“自我療傷”，智能本身具有十分顯著的安全管控和分析應(yīng)對能力，在具體的操作過程中，可以通過實(shí)時在線運(yùn)作的模式使其呈現(xiàn)出更為顯著的預(yù)警效果，與此同時通過智能系統(tǒng)的有效作用也可以切實(shí)有效的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對相關(guān)故障自動化的運(yùn)行和處理，進(jìn)而體現(xiàn)出更加良好的自我處理能力和系統(tǒng)自我恢復(fù)效果，同時有效防范各類故障的出現(xiàn)，為智能電網(wǎng)更有效的排除問題奠定基礎(chǔ)。

2.3智能電網(wǎng)具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的特性

在電力市場的運(yùn)行過程中需要充分做好智能電網(wǎng)的支持和推動，在這樣的情況下，需要在電力市場和電力交易的過程中，更有效的推進(jìn)資源的整合和優(yōu)化配置，在智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程中體現(xiàn)出資源能源的利用率提升效果，同時實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，更有效地融入可持續(xù)發(fā)展理念，使電網(wǎng)呈現(xiàn)出更加經(jīng)濟(jì)更加實(shí)用的優(yōu)勢和特點(diǎn)，這對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行有巨大的推動作用。

3電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

3.1智能電網(wǎng)建設(shè)中電力工程發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

電力工程發(fā)電技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，主要是借助于電力、電子設(shè)備進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)化和控制，采用新型電子設(shè)備能夠最大程度地控制能源的損耗，降低設(shè)備的運(yùn)行損耗，從而提升智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率，為電網(wǎng)向高壓化方向發(fā)展創(chuàng)造有利條件。隨著對電能的需求量大幅提升，在傳統(tǒng)能源日益緊缺的形勢下，需要尋求更多的新能源發(fā)電技術(shù)。利用電力工程發(fā)電技術(shù)可將風(fēng)能、太陽能、水能等新能源發(fā)電形式接入智能電網(wǎng)，但是對清潔能源的開發(fā)和利用存在季節(jié)性和穩(wěn)定性的弊端，所以在智能電網(wǎng)建設(shè)中，電力工程發(fā)電技術(shù)還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注能源的有效應(yīng)用，在并網(wǎng)技術(shù)方面切實(shí)融入，同時把新能源應(yīng)用在智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程中來，這樣可以為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供必要保障，避免對智能電網(wǎng)造成過大的沖擊。

3.2智能電網(wǎng)建設(shè)中輸電技術(shù)應(yīng)用

智能電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)用過程中，對于電能質(zhì)量有更為嚴(yán)格的要求，而電能質(zhì)量對于供電質(zhì)量也會產(chǎn)生至關(guān)重要的直接影響，為了充分確保電網(wǎng)更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行需要充分做好各類技術(shù)的優(yōu)化和完善，同時確保相關(guān)技術(shù)人員著重掌握輸電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和效能，對于各類注意事項(xiàng)也可以充分掌握同時匹配高科技的設(shè)備設(shè)施，可以使用超導(dǎo)無功補(bǔ)償，使其建設(shè)效率能夠得到提升。無功補(bǔ)償裝置一般選擇靜止無功補(bǔ)償器（SVC）與靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）。SVC是一種并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1。其中L為電抗器，C為電容器，SCR為可控硅。靜止同步補(bǔ)償器國內(nèi)曾將其稱為新型靜止無功發(fā)生器（AvdancedtSiatcVARGenerator），簡稱為ASVG。STATCOM的原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.3智能電網(wǎng)建設(shè)中新型能量轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用

我國地域遼闊，人口眾多，盡管我國有著十分豐富的自然資源，但是在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，如果沒有融入可持續(xù)發(fā)展理念，極有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的能源危機(jī)，因此在應(yīng)用新技術(shù)新模式的過程中，需要充分做好新型能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而為社會提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。同時盡可能挖掘和利用太陽能資源，使能量轉(zhuǎn)換技術(shù)得到充分的應(yīng)用，盡量減少煤炭資源的消耗，使太陽能發(fā)電更加高質(zhì)高量，吻合綠色發(fā)展理念，同時充分融入智能電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，使新型能量轉(zhuǎn)換技術(shù)得到充分應(yīng)用，確保智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)而為電力建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供必要支持。

3.4配電變電站多階段優(yōu)化規(guī)劃中智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

3.4.1模型分析。這對配電變電站多階段的優(yōu)化問題而言，需要更充分的體現(xiàn)出充分顯著的效能和價值在其中存在一定程度的不確定性因素，因此要進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，要確保最優(yōu)化的路徑能夠得到有效明確，并且使其費(fèi)用能夠得到充分的降低，在具體的操作過程中需要充分做好調(diào)研分析工作。如圖3所示。不同階段有著社會顯著的關(guān)聯(lián)性，后一階段的某一狀態(tài)在對應(yīng)前一階段實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之上，體現(xiàn)出不可逆的特點(diǎn)。如某變電站在目標(biāo)年狀態(tài)為110kV，容量2×50MVA，初始年狀態(tài)為35kV，容量1×20MVA。在某一階段做出升壓至110kV決策，容量從1×20MVA變?yōu)?×50MVA，這對于此類情況而言，對容量進(jìn)行有效計算，使其保持不變，然后對其壓力不會進(jìn)行升高，從另一方面來看針對資金應(yīng)用和不同階段的復(fù)核來說，用同樣的決策，在不同的階段所涉及的相關(guān)資金和費(fèi)用，往往也有很大的差異，在這樣的情況下使得后續(xù)決策往往有不同的措施和策略，針對不同策略而言，所呈現(xiàn)出的函數(shù)值也有著顯著的差異性。3.4.2建模步驟①針對問題的多個階段進(jìn)行充分的分析，有針對性的結(jié)合具體的時空順序，對于遞推關(guān)系的若干階段進(jìn)行充分的滿足；②針對狀態(tài)變量進(jìn)行選擇的過程中，要確保其具備以下兩個特征：1）可知性，即過去演變過程的各階段狀態(tài)變量的取值，能直接或間接確定；2）能夠確切描述過程的演變且滿足無后效性；③根據(jù)狀態(tài)變量和決策變量，正確給出轉(zhuǎn)移方程或規(guī)則；④有針對性的結(jié)合指標(biāo)函數(shù)明確相關(guān)數(shù)據(jù)，并且充分明確最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)的遞推關(guān)系和邊界條件。3.4.3模型解算。3.4.3.1模型降維方法。設(shè)第k階段的狀態(tài)數(shù)為m，每一階段的決策變量數(shù)目為n，則m=nk（1）有上述的降維方法和相關(guān)公式的探究，可以看到，針對不同階段來說，所呈現(xiàn)出的狀態(tài)指數(shù)對有著十分顯著的不同，為了確保整體的復(fù)雜度能夠得到減少，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)施進(jìn)度，在對其進(jìn)行操作的時候結(jié)合實(shí)際情況有效采取相應(yīng)的實(shí)施途徑。首先可以確保階段數(shù)能夠得到有效減少，也就是說，在具體的時間范圍之內(nèi)是不同階段的長度得到有效延長，這樣可以使規(guī)劃范圍之內(nèi)的狀態(tài)總數(shù)得到有效減少，同時不同階段的狀態(tài)數(shù)值不會因?yàn)榫唧w變化出現(xiàn)改變。其次，可以有效減少n值，也就是說確保決策變量數(shù)目能夠得到有效減少，這樣可以進(jìn)一步降低總體的狀態(tài)數(shù)和階段的狀態(tài)數(shù)等等，在具體應(yīng)用過程中通過具體調(diào)研分析，可以通過相對應(yīng)的約束規(guī)則，使決策變量數(shù)目可以得到有效減少，例如，在變電站的多階段運(yùn)行過程中，可以利用決策變量的行為形式，結(jié)合不同階段的具體情況來規(guī)范和約束相對應(yīng)的狀態(tài)變量，以此呈現(xiàn)出更為顯著的應(yīng)用價值。3.4.3.2模型建立和解算。①模型建立。下面可以結(jié)合具體案例，針對變電站多階段的網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建過程進(jìn)行相對應(yīng)的說明這個模型有十分顯著的適用性。針對某地區(qū)來說，在建設(shè)變電站的過程中有針對性的構(gòu)建兩個變電站，一個是已有的變電站，另外一個是新建的變電站，對其初始狀態(tài)容量要充分的明確，分別是2×31.5MVA和0。設(shè)初始和目標(biāo)年的容載比為2.0，功率因數(shù)為0.9，中間各階段容載比為1.6，負(fù)荷增長率為66.6%，針對總體的規(guī)劃期來說，對其進(jìn)行相對的劃分，主要分成三個不同的階段，在目標(biāo)規(guī)劃年方面主要是第3個階段，現(xiàn)在需要注重針對一個階段和第2個階段的可行狀態(tài)變量進(jìn)行相對應(yīng)的模型構(gòu)件，一次更充分的體現(xiàn)出應(yīng)有的構(gòu)建效果。②模型解算。要注重針對變電站不同階段的規(guī)劃圖以及其中的數(shù)值進(jìn)行評估和判斷，同時也要進(jìn)一步明確新增公車的具體費(fèi)用，針對變電站的具體費(fèi)用來說，可以通過相關(guān)模型得出代入容量，同時明確線路的具體費(fèi)用和供電范圍。在具體的計算和相關(guān)公式的推進(jìn)過程中，要通過相對應(yīng)的公式對于不同階段的路徑進(jìn)行有效計算，然后從計算結(jié)果中選出最優(yōu)化的路徑，在具體的操作過程中要充分明確相對應(yīng)的計算思路，要從不同的階段出發(fā)，注重做好全面深入的調(diào)研和分析工作，對于不同網(wǎng)絡(luò)的開始狀態(tài)到初始狀態(tài)，終點(diǎn)狀態(tài)等等要充分的明確逐個階段進(jìn)行相對應(yīng)的明確，這樣才能體現(xiàn)出不同狀態(tài)的綜合數(shù)值，在具體的操作過程中可以有效利用下面的公式：式中，C（Sk，j）為從第k階段的狀態(tài)j至目標(biāo)階段的最小費(fèi)用；C（S（k+1），i）為k+1階段狀態(tài)i至目標(biāo)階段的最小費(fèi)用；C（Sk，j，S（k+1），i）為狀態(tài)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的投資等年值；nk為k階段的可行狀態(tài)數(shù)；r為k階段的貼現(xiàn)率。同時將每個階段的每個狀態(tài)到終點(diǎn)的最優(yōu)路徑和費(fèi)用分別存放在P（k，j）和Sk，j，中，k=1，2，…，T；j=1，2，…，nk，nk為第k階段的狀態(tài)數(shù)。利用存放在P（k，j）和C（Sk，j，0）中的不同狀態(tài)，然后針對相對應(yīng)的優(yōu)化路徑進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，同時對于具體的費(fèi)用信息也進(jìn)行充分明確，在嚴(yán)格細(xì)致的計算過程中可以獲得相對應(yīng)的最為優(yōu)化的線路，也就是說在動態(tài)規(guī)劃過程中體現(xiàn)出最理想的策略支持在具體的配電站開發(fā)利用過程中，通過該方法的有效應(yīng)用，這樣可以使選址問題得到有效優(yōu)化再精準(zhǔn)的模型計算和規(guī)劃完善過程中，使其呈現(xiàn)出更加良好的效能。原有變電站六座，標(biāo)號為1，2，3，4，5，6。不同階段所涉及的間隔為5年，對于各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總和統(tǒng)計之后，相關(guān)負(fù)荷情況見表1，具體容量情況見表2。

4結(jié)束語

電力工程技術(shù)是電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用中的關(guān)鍵技術(shù)，有著十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢和價值，而且在新能源開發(fā)領(lǐng)域也有重要的作用，為促進(jìn)我國智能電網(wǎng)的進(jìn)一步完善奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況介入多種類型的發(fā)電形式，為促進(jìn)我國對新能源的開發(fā)和利用提供了基礎(chǔ)保障，為促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

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作者:李曉森 單位:山東永能節(jié)能環(huán)保服務(wù)股份有限公司