陈德桂：智能电网是综合性概念 按国情逐步实现智能化

陈德桂：智能电网是综合性概念 按国情逐步实现智能化

一、智能电网是一个综合性概念
从国际层面看，奥巴马特别强调智能电网，主要出于两方面原因：一是源于北美最近几年连续发生的大规模停电事故，需要保证电网的可靠性、连续性，以及安全性；二是随着风电、太阳能等新能源的发展，要将新能源发电与电网以及用户联系起来，包括分布式电源怎样联网，电能的调度怎样才能符合再生能源的发电情况等问题。
中、美两国电网的情况有所不同，美国电网比较集中，而我国的电网比较分散，虽然局部停电经常发生，尤其是下级电网的中压至低压端发生的停电事故较多，但从整个大电网的角度来看，大规模停电可能性较小。
我认为智能电网实际上就是将输电、配电的整个系统提高一个层次，通过智能电网这样一个概念使我们的电网运行更可靠、更安全，更连续，这也是将来我国电网技术发展的必然趋势。是否所有设备必须是智能化的呢？我认为不然，有些设备不一定是智能的。智能电网是一个综合的概念，并不意味着整个电网所用的设备都要用到电子线路。以智能断路器为例，很大一部分部件还是机械的，智能模块只是其中一部分，不能说智能电网只注重智能模块，而不注重断路器本身。智能电网作为一个总体概念，要根据需求，以及电网的安全性、可靠性要求，来考虑整个系统的管理、产品的开发等各方面问题。对智能电网的理解不能简单地着眼于电子线路的应用，低压电器的发展还要考虑很多其他问题。智能电网要求从发电、输电到配电的整个电网，包括系统和元器件可靠、安全，能够保证供电的连续性、安全性，这对低压电器行业也提出了更高的要求。

二、低压配电网智能化受到国情限制，维护人员整体水平提高、新产品的应用与普及将是一个漫长的过程
从我们比较熟悉的配电网来看，我认为我国智能电网的发展还会存在一些问题。
一是维护人员的水平问题。如果我们所有的开关电器都带有电子线路，都是智能化的，那当然很先进，但底层维护人员比较熟悉机械化的产品，要维护电子线路的产品比较困难。因此对于低压电器生产企业来说，首先要开发一些好的产品，但这些产品的智能化程度，或者说电子化程度要根据用户情况来考虑。例如在配备了高级工程师进行系统管理的高压变电所，全部采用智能化设备问题不大，而在区域配电所，也就是低压端，一般技术人员水平不高，智能化设备的维护难度就比较大了。
二是新产品的应用与普及问题。就我国目前的实际情况来看，有很多地区使用的设备老旧，有些地区的家庭甚至还在使用熔断器，因此面临的主要问题并不是智能化设备的应用，而是落后设备的替换问题，这将是一个相当长的发展过程。另外，看似先进的产品，因国情不同，其市场发展轨迹也将全然不同。例如ABB有一种专门用于太阳能电池保护的微断，主要用于保护串联的太阳能电池免遭逆流损坏。之所以开发这个产品，是因为国外的再生能源应用较多，而我国新能源起步较晚，即便是上海这样先进的城市，也几乎没有采用太阳能屋顶，因此这样的产品在国内就未必有市场。我国的风电发展也很迅速，风力发电要通过逆变，然后并网，需要一些特殊的开关电器和智能化并网设备，其中牵涉到许多新的产品与技术，需要逐步发展起来。
我认为智能化是目标，但不要过于强调智能化，应该从整个电网运行的可靠性、安全性、经济性角度来看问题，设计时需要考虑到各个层次的用户。

三、配合智能电网发展，低压电器行业应加强选择性保护等新技术的开发与应用
智能电网牵涉到很多新的概念，其中一个重要概念就是要保证用电的可靠性、连续性与安全性，从低压电器行业来看，选择性保护是着重要发展的技术。
现在一些企业已经在进行这方面的工作，并推出了相关的新产品，例如上海电科所今年推出的选择性微断。实际上我们西交大现在做的工作也是朝这个方向在发展，比如最近我们在做的框架断路器，采用双断点，要做到Icu=Ics=Icw，目的也是能进行选择性保护。如果做到Icu= Icw，大幅提高前一级开关的选择性保护要求，那么后一级开关的选择性保护问题就解决了。以上是针对主开关而言，现在总的趋向是选择性保护向负载侧延伸，过去主要是主开关和下级开关带选择性保护，现在已发展到低端100A的开关也要具有选择性保护。同样电流等级的产品，不同的厂商开发思路也不尽相同，如ABB与上海电科所的带选择性保护的小型断路器额定电流都是100A，这样的产品便于大量生产与操作维护；同样是额定电流100A的产品，施耐德则是通过带有三段保护的塑壳断路器来实现完全选择性保护，这样做主要是考虑到开关柜中塑壳断路器应用较多。但所谓殊途同归，目的都是通过选择性保护来保证供电的安全性向100A以下延伸。
选择性保护还可以通过区域联锁来实现。现在的智能断路器普遍具有通信功能，所谓区域联锁简单来说就是下一级开关短路时通知上级开关不要跳闸，直到下级故障消除，再去除闭锁信号。这一技术通过几年的发展已经取得了很大的进步，过去无论是通过区域联锁还是短延时的选择性保护，保护的级数都较少。现在已经发展出快速反应的区域联锁技术，通过提高采样速度与闭锁信号上传速度，来增加保护的级数。这样的新技术对于配电网，甚至整个智能电网来说都具有重要意义，可以保证电网的安全可靠。

四、学习国外先进经验，从系统角度考虑问题，建立新型的“托拉斯”
我国生产的低压智能化电器，特别是断路器虽然都具有通信功能，但尚未形成系统，还停留在单一产品的层面，而国外企业则是从系统角度考虑问题，并且具有超前意识，许多产品已经考虑到了智能电网的需求，因此在这些方面国内企业与国外企业相比差距很大。
施耐德、三菱、ABB、西门子等国外企业的电能管理系统可将断路器、智能化的仪表、网关、显示器等各类产品与上一级的微机相连，通过电能管理软件对整个配电系统进行统一的调度、分析与控制。国外一些企业最新推出的智能断路器，都在原有基础上加入了选择性保护功能，并加强了电能管理，通过控制电能质量达到节能增效的目的，这与整个智能电网的发展方向是一致的。相比较而言，虽然我国的智能断路器具有通信功能，但缺少电能管理功能，没有丰富的软件支撑，没有从智能电网的角度考虑系统构建问题。
此外，西门子、ABB等企业还推出了全局性、系统性的解决方案，提供从系统设计，到设备的选用、采购，直至运输与安装的一体化服务，实质上整合了设计院与制造厂商的职责。出于对自己产品的深入认识，可以使方案设计更合理、高效，大幅度提高系统安全性、可靠性与效率，也符合国家节能增效的整体战略。
国内企业与国外企业确实存在实力上的差距，但我们可以在合作模式上进行创新，与设计院合作甚至联营，成为新型的“托拉斯”，提供一体化解决方案，解决设计与制造脱节可能造成的问题，使整个系统更安全高效。

文章出自：智能电工网\co土木在线