智能电网建设并入清洁能源的几种技术

全球能源紧张、气候变化莫测、环境污染严重，这些问题都是21世纪人类必须面临的重大挑战，目前全世界有80%以上的能源消费依赖煤炭、石油、天然气等化石能源，大量温室气体的排放对地球生态环境造成严重破坏，人类可持续发展面临巨大威胁。发展清洁能源已经成为全球性研究课题，从目前格局和未来发展规划来看，发展清洁能源不仅能够改善能源结构、提高清洁能源在能源消费中的比例，还能最终实现能源多样化发展，从根本上解决能源总量与使用要求和生态环境质量之间的矛盾。为此有研究人员提出将清洁能源并入电网建设，使其利用范围逐渐扩大，但是由于清洁能源具有不稳定性，大规模并入国家电网，可能会给供电系统稳定造成一定程度影响，智能电网具有高级传感、通信和自动控制技术，如果我们在智能电网建设的同时并入清洁能源，就能够对清洁能源不稳定的状态进行监控，就能够实现清洁能源稳定发展目标。

1.清洁能源并网控制技术

1.1电力电子控制技术

电力电子变换器在清洁能源与智能电网连接中起到关键性作用，变换器具有响应速度快、惯性小、过流能力弱等特点，能够促进对清洁能源的智能控制，例如对清洁能源产生电压频率进行控制、对清洁能源有功无功功率进行指定控制等。基于电力电子技术运用基础，在能源可调度配置上还可以运用有功无功潮流控制方法，采用不同控制模块，对有功和无功进行分类控制，在此基础上再加入频率恢复算法，能够实现提高频率质量目标。另外对于并网发电单元对无功的不同需求，可以采用基于电压下垂特性、电压调整策略以及潮流因子校正三种控制方法。

1.2多代理系统控制技术

在清洁能源中太阳能源和风能在时间和地域上具有很强的互补性，其互补混合供电系统能够实现构建独立供电系统的目标，采用多代理系统控制技术，对太阳能和风能利用进行协调和优化控制，一方面可以保证供电系统稳定性和可靠性，另一方面可以保证发电厂电压的稳定和安全。

在现代智能电网建设过程中，多代理系统是由控制代理、发电单元代理、用户代理以及数据代理共同组成，各级代理之间相互连通并实现数据共享，各个部分的代理根据具体环境进行互动，由控制主体通过主网控制系统向各个代理发出工作指令，实现发电单元代理与用户代理之间的合作化和互动化。同时利用可视化信息平台收集各代理发送的信息，根据实际情况及时调整和调度各级代理后续工作。

1.3虚拟发电厂控制技术

清洁能源分布和需求量根据地理位置差异而有所不同，为了实现合理分配和协调，需要虚拟发电厂对供电量和需求量进行评估，同时结合电网频率、联络线潮流、电压控制技术以及发电预测模型与方法。虚拟发电厂控制技术是实现清洁能源并网接入的有效途径之一，能够将配电网中分散安装的清洁电源以及受到控制的负荷量进行有效合并，并将每一部分能量管理系统与电网建立联系，在虚拟发电厂中，控制中心通过智能电网的双向信息通道进行传送。同时在虚拟发电厂中还具有高级监测功能，能够测量和计算各个节点动态电压和故障数据，并通过自动化控制系统将这些信息进行自动收集和整理，对异步运行、频率波动、低频振动以及同步发电机短时失磁异步运行等动态过程进行监控，提高电网运行安全性和稳定性。

2.故障管理技术

清洁能源并入智能电网中，在运行过程中难免会发生工作故障，为了进一步保证电网使用安全和稳定，我们必须对故障管理系统进行研究，例如在燃料电池、光伏电池等清洁能源要求实现并网发电和独立运行两种模式快速切换目标的前提下，就需要通过高级故障管理技术实现这一目标。高级故障管理技术是由智能控制中心的局部电网自动化、智能控制开关以及继电保护装置等管理措施联合而成，为了提高发电单元的稳定性，必须提供孤岛运行所有预处理条件，并根据其容量大小及时调整孤岛运行的供电量。高级故障管理技术能够及时发现并处理供电和运行状态中出现的紧急情况，实现真正的智能控制。

3.智能配电自动化系统

目前，我国中低压配电网大部分都没有安装高级监测装置，对电网运行状态的控制也没有达到智能化程度，当大规模清洁能源并入电网后，将会使得原有电网系统变得更加复杂和难以控制，其运行故障发生的可能性也会随之加大，尤其是频繁的启动停止等操作、功率输出不稳定等因素，都对对潮流监测和控制产生一定影响，给电网安全运行构成威胁。因此在清洁并网技术研究中，加强发展智能配电自动化系统必不可少，在其控制中心构建多代理系统，将大型可再生能源自然接入电网体系，既不显得突兀，也能有效提高电网建设智能化。

4.高级控制技术

在清洁能源并入智能电网的研究中，还需要借助高级控制技术的强大支撑力量，为清洁能源的并入、调度和控制提供技术条件，为提高电网安全、稳定运行提供保障。高级控制技术能够实现同时针对多种发电厂数据控制，充分发挥风能发电、太阳能发电、光伏发电、生物燃气发电、水能发电等利用多种清洁能源发电的绝对优势，使得整个电网供电质量和效果得到提升。

5.故障检测和保护技术

电网在运行过程中，会受到大自然气候变化和恶劣天气条件的影响，从而出现各种故障，而清洁能源利用对这些变化比较敏感，因此在清洁能源并入智能电网之后，我们必须通过强大的故障检测和保护技术对运行中可能出现的问题进行排除和预防，以保证供电系统的稳定性和可靠性。当清洁能源供电过程中出现故障，系统将自动转为孤岛体系，对电网供电不构成影响，当故障排除后，清洁能源供电系统将自动接入智能电网，恢复正常供电状态。

6.清洁能源接入标准

一旦大规模开始实施清洁能源并入电网的计划，首先应该针对并网环节制定相应标准和规范，使得并网措施具备规范性和统一性。由于清洁能源具有间歇性特点，因此在制定标准的时候，要对这种情况的具体做法进行详细规定，设计合理的并入网点和容量，并通过科学计算方式分析风、光、火、水等清洁能源的捆绑输出量，有效提高清洁能源的安全性和稳定性。

结语：

在智能电网建设中并入清洁能源，是实现大规模利用清洁能源的关键，对改善我国能源消费结构、生态环境质量以及气候变化等问题都具有重要的战略意义。我国清洁能源并入智能电网技术还处于研发阶段，因此无论是学术界专家学者还是技术界工程师，都应该结合我国国情发展和人们生活需求，加强清洁能源并网技术研究，以期望能够解决好我国能源和环境等问题，为社会可持续发展提供保障