智能电网对智慧城市的支撑作用研究黄晓嘉

智能电网对智慧城市的支撑作用研究黄晓嘉

黄晓嘉

（惠州电力勘察设计院有限公司516023）

摘要：智能电网对智慧城市建设具有强大的支撑潜力。阐述了智慧城市的内涵与特征，及其对智能电网的关键需求。通过梳理二者的关系认为智能电网是智慧城市的重要组成部分，以智能电网为基础构建智慧城市是智慧城市发展的重要途径。在智能电网建设中，需要深化应用信息通信类技术、分布式能源发电并网技术、绿色输变电工程技术、先进储能技术、主动配电网和微网技术、需求响应技术、电动汽车与电网互动技术、智能用电及用户用能行为分析技术、智能电网业务互动技术城市能源互联网等关键技术，使智能电网为智慧城市的发展提供强大的支撑。

关键词：智能电网；智慧城市；信息通信技术；分布式能源

智慧城市的建设是时代发展的必然需求，它的发展会使信息呈现出智能化的发展趋势，提升经济的发展水平，加快智能信息系统的建设与应用，有利于构建环境优美、管理高效、社会和谐的生活环境。智能电网是智慧城市的发展基础，因此，越来越多的专家学者，致力于研究智能电网对智慧城市的支撑作用，以此来促进二者的协调发展。

1.智慧城市的内涵和特征

目前全球还没有城市实现完整意义上的智慧城市，也并没有形成完全统一的智慧城市的概念和理论模型，各研究机构、组织和企业也从不同的视角出发，依据不同的技术背景、所处的经济发展阶段，提出了不同的智慧城市概念。国际电工委员会（IEC）在其智慧城市的白皮书中给出的智慧城市是：信息通信技术（ICT）与城市传统基础设施结合，使众多系统集成为一个新系统，用以实现解决环境污染问题、方便城市管理者更高效管理城市以及向市民提供高质的生活、交通及其他系统，满足市民进行经济、文化、社会性等一系列活动需求的目标。英国标准协会（BritishStandardInstitution，BSI）提出智慧城市是在城市层面通过捕捉整个城市的信息，并进行数据分析，达到对整个城市资源的实时监控。欧洲智慧城市理念以人为本，突出环境的可持续发展，实现经济的可持续增长，具有用户创新、开放创新、大众创新、协同创新的鲜明特点。智能电网最明显的特点，体现在以下几个方面：（1）网架结构稳定，具备强大的电力输送能力，可为城市的发展，提供安全稳定的电力资源。（2）它可以在减少运营成本的同时，使电网输送的效率以及运行的效率得到整体发展，有利于提高电网运行的经济效益与社会效益。（3）智能电网使用清洁的能源，加大对可再生资源的利用，能够有效降低城市的环境污染问题，提高资金的使用效率，保持生态平衡。（4）智能电网的应用，使客户与电网信息完全透明，有利于实现资源的共享。（5）智能电网的建成，改变了传统的电网运行方式，使其呈现出操作灵活的特点，实现双向互动服务的发展目标，提高电网运行的服务质量。

2.能源技术上的支撑

2.1为智慧城市保证电力供应

智能电网是一种利用先进技术，将传统变电站的应用管理系统转变为带有智能化色彩的管理模式。在智能电网的应用中，利用了控制技术、无线通讯技术和智能传感技术等一系列先进技术，实现对变电站输电设备运行情况的实时监控与检测，在自动化配电方面得到了广泛的推广以及实际应用。智能电网的成功建立，在一定程度上意味着城市电网将以平稳健康的姿态运行，智能电网可以对城市电网的各个环节设备的运行状况进行监控检测，在检测过程中及时的将检测数据生成信息代码传递给终端管理系统，相关工作人员可以根据这些信息进行分析整理，实时对城市电网在运行过程中潜在风险进行评估预测，并且有针对性的制定风险处理方案。智能电网的投入使用保证了城市电网的运行情况，对突发性电网状况加以控制，全面提高了城市电网的事故预警能力，为智慧型城市保证了稳定的电力供应。例如：北京市的智能电网建设，在市区内配电自动化服务范围上得到了进一步的扩展。城市电网的配电系统与配电设施上的完善，有效的缩短了整个城市电网供电所需的时间，与未完成智能电网建设时期相比，整个北京市的停电时间被缩短到了将近18分钟，为智慧城市的发展提供了可靠的电力供应。

2.2使用清洁能源，减少环境污染

智能电网在投入使用后，利用清洁的能源代替传统的电力资源，使城市能源消费体系中清洁能源的比重得到提高，促进城市的可持续发展。为了更好地利用清洁能源、降低环境污染，智能电网先后建成了预测光伏发电功率、风电发电功率以及特高压发电功率等项目，扩大清洁能源在城市电网中的应用效果，利用城市电网，将与城市距离较远的清洁能源传递到城市中。除此之外，有关部门还选择在配电网项目中加入分布式能源，确保能源的平衡发展，在日常生活中推广使用清洁能源。近年来，我国投入使用了大量的电动汽车，用电能为汽车提供动力，以此来替代传统的燃油方式，有效抑制了汽车尾气对大气环境的污染。

2.3为智慧城市提高能源利用率

智能电网的投入使用，对城市电网通信平台的进一步发展起到了推动效果。在整个智慧型城市的资源分布、整合方面，提高了能源的有效利用率。城市智能电网通信平台的建立，不仅仅只对城市电网提供优质服务，还为城市的其他行业提供了相应服务设施。例如：在人们的日常生活中，智能电网通信平台中的电力光纤可以为用户将互联网信号、电信网络信号和电视网络信号进行汇聚以及融合，避免了由三网信号造成的不必要的资源浪费，实现了三方的资源共享，促进了三者的协调发展。在城市电力行业中，智能电网的通信平台还可以将电能生产与电力传输过程中产生的信息数据资源进行汇总，实现了对电能的进一步转换与对用户消费过程中产生的数据信息的全面分析。

3.智能电网支撑智慧城市的关键技术

3.1信息通信技术

信息通信支撑技术是实现智能电网与智慧城市业务互动的底层基础设施，不仅包括目前已在智慧城市中越来越引起重视的4G通信、物联网、移动互联网、“互联网+”等社会公共信息通信技术，也包括电力大数据、电力光纤通信等电力行业特有的电力信息和通信技术。

3.2分布式能源发电并网技术

未来智慧城市对生态环境越来越重视，随着国家分布式能源政策的引导，分布式能源在城市中的渗透率将会逐步提高，是实现智慧城市绿色发展的关键。在建立统一、规范的相关技术标准和体系前提下，完善分布式能源并网技术，大力提高电力电子技术应用水平。在分布式能源渗透率逐步提高的情况下，不断提高相关的负荷预测、运行控制技术水平。根据各种电源的性质以及当地具体情况，科学选择集中接入中压配电网或者分散接入低压配电网等方式，做到因地制宜、灵活接入。开发适应分布式能源渗透率逐步提高的新型调度技术，克服分布式能源波动性、随机性、反调峰特性在累积作用下对调度造成的重要影响。解决分布式能源大规模接入所带来的电能质量、与微电网系统的协同、与储能系统的配合等新的技术问题。

3.3先进储能技术

储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器储能、超导磁储能、储热/冷以及铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池等各类电池储能技术。储能技术的应用包括在城市电网中保障电能质量，调节控制电网频率，节约剩余电能，为用户提供不间断电源供应和用电电压支撑等。同时储能技术在城市分布式能源系统、微电网和配电网、电动汽车发展中也有广阔的应用空间。将电能存储并回馈到电网已成为共识，把电能转化成氢能的储能方式也已引起关注。随着电生氢技术的逐渐实用化，可以推动氢能源在智慧城市、智慧社区的规模化应用，有效促进能源互联网的多源协同发展。

结论

综上所述，智慧城市的发展离不开智能电网的支持。智能电网能够为智慧城市提供安全可靠的电力资源，使电力系统平稳运转，满足实际生活中的用电需求，电网通信平台能够为智慧城市提供信息服务，提高城市资源的利用率，减少环境污染，确保城市的可持续发展。因此，相关工作人员应充分挖掘智能电网对智慧城市的支撑作用，推动智慧城市更好更快地发展。

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