當(dāng)前階段，化石能源過度消費(fèi)導(dǎo)致常規(guī)能源短缺和環(huán)境問題突出，世界上大部分國家都將風(fēng)能、太陽能等新能源開發(fā)利用作為應(yīng)對(duì)能源安全和氣候變化雙重挑戰(zhàn)的重要手段。
“十三五”時(shí)期是落實(shí)提出的“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵時(shí)期，新能源的開發(fā)和利用刻不容緩。但是，新能源的推廣和應(yīng)用必然會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來一定的影響，因?yàn)轱L(fēng)能、太陽能等的綠色能源通常具有一定的隨機(jī)性和間歇性，這使得電網(wǎng)運(yùn)行控制的難度出現(xiàn)了大幅度的提高，同時(shí)也影響到電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。在這樣的情況下，必須構(gòu)建智能電網(wǎng)，為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
一、智能電網(wǎng)概述
（一）智能電網(wǎng)的由來
自第二次工業(yè)革命以來，電力就成為人們生產(chǎn)生活中*的重要能源，且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電力能源的依賴程度也在不斷增加。當(dāng)前階段，對(duì)于任何一個(gè)國家而言，電力工業(yè)都是其能源產(chǎn)業(yè)的核心，然而人類社會(huì)的發(fā)展大量消耗自然資源，導(dǎo)致化石能源無法支撐人類進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也對(duì)環(huán)境帶來了巨大的威脅。在這樣的情況下，電力系統(tǒng)節(jié)能減排受到了人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，個(gè)行業(yè)對(duì)供電可靠性及電能質(zhì)量要求的日益提高也對(duì)電網(wǎng)建設(shè)提出了更高的要求。另一方面，電網(wǎng)改造升級(jí)也是保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技健康持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。基于此，人們提出了對(duì)下一代電力系統(tǒng)的展望，即智能電網(wǎng)。
智能電網(wǎng)并不是一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備、應(yīng)用、系統(tǒng)或是網(wǎng)絡(luò)，關(guān)于智能電網(wǎng)的定義，學(xué)術(shù)界還未達(dá)成統(tǒng)一。其中美國能源部和電力公司普遍認(rèn)為智能電網(wǎng)利用通信技術(shù)和信息技術(shù)對(duì)從供應(yīng)者到消費(fèi)者的電力傳輸和配電過程進(jìn)行優(yōu)化。在我國，有的學(xué)者認(rèn)為智能電網(wǎng)是一種高度自動(dòng)化且廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)，主要涉及到了信息和電力的流動(dòng)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電廠到用戶電器之間所有元件的監(jiān)控。而根據(jù)國家電網(wǎng)公司的定義，智能電網(wǎng)則是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的網(wǎng)架為基礎(chǔ)，基于通信平臺(tái)涵蓋所有發(fā)電環(huán)節(jié)和電壓等級(jí)的現(xiàn)代電網(wǎng)。
（二）智能電網(wǎng)的特點(diǎn)分析
其一，堅(jiān)強(qiáng)、智能。堅(jiān)強(qiáng)指的是智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性很高，擁有高強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)抵御能力。智能指的是電網(wǎng)自動(dòng)化水平較高，且能夠自我修復(fù)。
其二，自愈。智能電網(wǎng)能夠?qū)ψ陨磉\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測評(píng)估，有針對(duì)性的采取的防控措施，有效消除電網(wǎng)存在的安全隱患。即使發(fā)生故障，智能電網(wǎng)也能夠自動(dòng)進(jìn)行故障隔離和自我恢復(fù)。
其三，互動(dòng)。智能電網(wǎng)可以為供電商和消費(fèi)者之間的信息聯(lián)系提供支持，供電商可以將電價(jià)、停電信息等在內(nèi)的服務(wù)信息傳遞給用戶，另一方面，用戶也可以將自己的用電計(jì)劃反饋到供電商處，這樣就可以實(shí)現(xiàn)供需關(guān)系的平衡，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造良好條件。
其四，電能供應(yīng)。現(xiàn)階段，廣大用戶對(duì)供用電質(zhì)量的要求越來越高，而智能電網(wǎng)則可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求為其提供相應(yīng)的供電方案，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量問題的快速診斷和解決，促進(jìn)電能質(zhì)量的提高。
其五，對(duì)于各類發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)具有良好的兼容性。智能電網(wǎng)可以兼容大規(guī)模集中式的電廠以及不斷增多的分布式能源。
其六，活躍市場。智能電網(wǎng)加強(qiáng)了供電企業(yè)和電力用戶之間的聯(lián)系溝通，通過雙方的有效互動(dòng)使得廣大用戶能夠參與到電力市場中，共同推動(dòng)電力市場的發(fā)展。
二、智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電二者之間的相互關(guān)系
（一）新能源開發(fā)推廣是智能電網(wǎng)建設(shè)的驅(qū)動(dòng)力
近些年來，能源危機(jī)已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展面臨的重要問題，同時(shí)化石能源的大量消耗也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。在這樣的時(shí)代背景下，積極發(fā)展新能源是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。智能電網(wǎng)作為未來社會(huì)能源基礎(chǔ)設(shè)施，必須順應(yīng)歷史發(fā)展的要求。基于此，想要實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電，必須構(gòu)建、安全、堅(jiān)強(qiáng)、可靠的智能電網(wǎng)，換而言之，智能電網(wǎng)的發(fā)展必須和新能源發(fā)展相適應(yīng)。
（二）智能電網(wǎng)構(gòu)建是新能源革命的基礎(chǔ)
風(fēng)能、光能等新能源發(fā)電都具有隨機(jī)性和間歇性，傳統(tǒng)電網(wǎng)根本無法適應(yīng)新能源發(fā)現(xiàn)這種模式，只有構(gòu)建智能電網(wǎng)才能使新能源發(fā)電成為可能。一方面，智能電網(wǎng)可以對(duì)間歇性新能源發(fā)電的峰和谷做出即時(shí)反應(yīng)。在智能電網(wǎng)中，通信系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)可以將所有元件連接在一起，對(duì)不同地區(qū)的供電進(jìn)行平衡。通過接通當(dāng)?shù)胤植际桨l(fā)電和其它發(fā)電資源網(wǎng)絡(luò)的方式根據(jù)間歇性新能源發(fā)電的峰和谷作出適應(yīng)性調(diào)整。另一方面，智能電網(wǎng)可以充分發(fā)揮出新能源發(fā)電的效能，智能電網(wǎng)的構(gòu)建加強(qiáng)了供電企業(yè)和用戶之間的聯(lián)系，用戶可以自行選擇不同價(jià)格的電力，這樣一來，在間歇性新能源發(fā)電的低谷期，就可以通過提高電價(jià)的方式降低電力需求，并在電力供應(yīng)充足時(shí)回調(diào)，這樣就可以保障系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上推廣新能源。
三、智能電網(wǎng)在新能源發(fā)電中的具體應(yīng)用分析
（一）利用智能電網(wǎng)提高新能源發(fā)電的穩(wěn)定性
電力生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)不間斷的過程，發(fā)電和負(fù)荷及損耗之間必須保持基本平衡。但是電力用戶的用電需求具有較強(qiáng)的波動(dòng)性，這就需要采取一定的措施來維持這種平衡。在新能源發(fā)電受資源約束背景下，氣候和天氣因素的影響十分顯著，因此出力的控制難度較高。在這樣的情況下，可以采用備用儲(chǔ)能裝置，一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電自身出力進(jìn)行有效控制，利用儲(chǔ)能元件對(duì)機(jī)組的出力曲線進(jìn)行調(diào)整，的減少出力變化對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的負(fù)面影響。另一方面，在電力充沛的情況下，可以對(duì)多余的電能進(jìn)行儲(chǔ)備，以更好的應(yīng)付負(fù)荷高峰期。現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)能裝置，根據(jù)轉(zhuǎn)化能源類型的不同，可以分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能等幾種類型。
例如，國家風(fēng)電儲(chǔ)輸一期示范工程，就是我國個(gè)集風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和智能輸電“四位一體”的新能源綜合利用功能。依托儲(chǔ)能技術(shù)（磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)），通過對(duì)電站削峰、調(diào)谷，解決了新能源電站并網(wǎng)的技術(shù)難題。
（二）利用智能電網(wǎng)提高新能源發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性
通過我國新能源分布以及負(fù)荷需求狀況比對(duì)分析來看，二者呈現(xiàn)出逆向分布的特征，因此需要通過遠(yuǎn)距離輸電將新能源發(fā)電電能輸送到負(fù)荷需求區(qū)，在此過程中產(chǎn)生的損耗不容小覷。對(duì)此，可以結(jié)合間歇性新能源出力具有的隨機(jī)性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，有針對(duì)性的制定相應(yīng)的輸電規(guī)劃，在保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)置供電距離和接入電壓等級(jí)，將相似電源特性的電站“打捆”后集中外送，能夠提高經(jīng)濟(jì)性能。此外還需注意的是，要對(duì)不同種類新能源以及新能源和常規(guī)能源的配比進(jìn)行合理的設(shè)置，同時(shí)對(duì)大規(guī)模新能源的送端電源結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行優(yōu)化，這樣可以降低間歇性新能源的出力波動(dòng)，提高傳輸通道的利用率。
（三）利用智能電網(wǎng)提高新能源發(fā)電調(diào)度的準(zhǔn)確性
先，智能電網(wǎng)可以對(duì)大規(guī)模新能源發(fā)電功率進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測，這可以為電力生產(chǎn)和消耗的動(dòng)態(tài)平衡提供依據(jù)，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。部分新能源，如風(fēng)力、太陽能等，在發(fā)電的過程中，其輸出功率往往具有較強(qiáng)的波動(dòng)性，將其和常規(guī)能源發(fā)電并網(wǎng)之后，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響，為了的降低這種波動(dòng)帶點(diǎn)來的影響，就需要引入大規(guī)模新能源發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，推動(dòng)新能源發(fā)電的普及。
其次，虛擬發(fā)電廠。虛擬發(fā)電廠即是指一系列分布式發(fā)電和可控負(fù)荷的集合，該集合由一個(gè)中央控制中心統(tǒng)一調(diào)控。在這種統(tǒng)一調(diào)控模式下，交易中心和調(diào)度中心不需要分別采集每個(gè)分布式發(fā)電資源的信息，通過對(duì)虛擬發(fā)電廠中央控制中心的調(diào)控就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分布式發(fā)電資源的調(diào)控。由此可見，這種虛擬發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布式發(fā)電資源的整合，大幅度提升了對(duì)風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電的控制力度，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行作出了巨大貢獻(xiàn)。另一方面，對(duì)于擁有分布式發(fā)電的用戶而言，可以結(jié)合自身需求合理選擇虛擬發(fā)電機(jī)供電，自身收益也可以得到保障。
結(jié)語
綜上所述，我國將全面推進(jìn)風(fēng)電和太陽能發(fā)電的開發(fā)和利用，實(shí)現(xiàn)可再生能源結(jié)構(gòu)性占比再提升。但是，要推動(dòng)新能源發(fā)電，必須構(gòu)建智能電網(wǎng)，的消除間歇性出力產(chǎn)生的不良影響，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為廣大電力用戶提供更加人性化的供電服務(wù)。