基于当前智能电网的建设及可视化技术探索

发表时间:2020/8/7   来源:《中国电业》2020年第8期   作者:陈青
[导读] 本文简要分析了当前智能电网建设和可视化技术以及调度员的心态。
        摘要:本文简要分析了当前智能电网建设和可视化技术以及调度员的心态。智能电网的建设有利于实现大规模,长距离,高效率的电力传输,促进大型燃煤电厂,大型水力发电厂,大型核电站和大型可再生能源基地的集约化发展。并执行更广泛的能源和电力资源优化分配。因此,电力公司必须借助电网的智能功能,促进并适应新能源开发和新型用电的需求,以更好地满足电网的多样化需求。
关键词:智能电网建设;可视化技术
一、当前我国智能电网建设现状
        由于不同国家的能源和用户分布以及电网状况不同,因此不同国家对智能电网的理解和也不统一。根据中国国情,依靠特高压电网实现大容量,长距离,低损耗的输电,减轻煤炭运输压力,实现统一高效的配煤和高效利用。全国能源资源将是未来一段时间内电网建设的必然要求。特高压输电具有输电能力大,距离远,损耗小,空间小,投资少的优点。它是国际传输技术的重要发展方向。在特高压输电技术和工业领域,我国已经形成了优势。优先发展强大而统一的传输网络。骨干网建设是我国网络建设的重心,是中国智能电网的智能发展模式。
二、可视化调度的实践
        作为智能电网和智能调度开发的第一步,可视调度系统迅速引起了大多数科学研究人员的关注和研究,并被用于实际的网络调度系统中。作为智能调度系统的原型,显示系统也受到了电力部门的极大关注。随着电源系统的发展,显示技术需要不断发展,从电网单行原始数据的原始表示和列表表示,逐步发展为2D图形和动画/3D,并吸收诸如计算,美学和心理学等学科。技术已经形成了一系列适合电力系统运行的视觉表达。研究表明,人眼对图形的敏感性远大于对数据的敏感性。使用这种理论方法来监视电网的运行,调度员可以根据及时显示的图形轻松地发现电网中的问题和变化,从而提高决策效率。在线视觉调度和预警系统通过标准数据库交换数据,以计算机为单位,采用面向对象的设计,并利用计算机图形学的理论和技术生动地显示信息网格操作为调度员提供网格的实时数据分类。管理和发掘对电网运行有重大影响的那些数据,以可视方式表示此数据并结合优化控制策略是电网调度自动化的创新做法。
三、“调度员思维模式”的智能调度系统的构架
(一)基本思想和原则
        “调度员的思维方式”是以人为主,而人和计算机共同构成一个编程系统,每个系统都发挥最大作用,从而打破了传统的“智能系统”,并培养达到甚至超过人员的能力。智能的“超级智能系统”。它的主要内容是强调人在编程系统中的重要性,并形成一个以人为中心的新编程系统。 目前,分层分级控制的思想在国内外被广泛用于实施电网调度的决策系统,并采用了分级控制的分层结构。但是,在大规模,高度动态的电网的运行中,尽管这种分层控制的分层思想在逻辑上相对清晰,但是结果并不十分令人满意并且存在一些缺陷,例如控制的能力、电网的性能、控制和情报相对较差。解决这些问题的关键在于赋予充分发挥人的作用,并利用独特的人类智能来构建智能编程系统。关于人类智力的理论很多。人类的智力可以分为三个层次,即智慧、智力和能力。智慧与经验的积累和文化改善的程度有关,对生活和重要决策具有指导意义。它更直接取决于人类的认知活动。通过感知,记忆,思想和其他活动,分析,判断并提出解决他所面临的具体问题的方案。技能是人类智力的基本水平,是人类与环境互动的一种手段,主要包括感觉,动作,操作和语言。在智能编程系统中,这三个级别的智能组件起着重要作用。智慧首先在调度员关系的质量,意志,情绪控制和相互调节中发挥作用,而智力和技能在调度员与人工智能之间的交互作用中起着重要作用。
(二)“调度员思维系统”集成网格态势感知系统模型
        情境意识的概念源自对太空飞行中人为因素的调查。从那时起,它已在军事战场,核反应控制,空中交通管制和医疗紧急情况提供领域进行了广泛的研究。在动态而复杂的环境中,决策者必须使用态势感知工具来显示当前环境的持续变化,以便做出准确的决策。所谓电网状况,是指整个电网的现状和变化趋势,它是由电网设备的各种运行状态和用户行为所组成。通过建立一组描述电网状况的索引系统,可以直观,全面地了解电网的当前状态,从而为执行主动的安全防御奠定良好的基础。值得注意的是,情况是一种状态,一种趋势,一种事物的概念。没有任何一种情况或状态都可以称为一种情况。


态势感知包括提取当前态势要素,评估态势,电网容量状态,可控状态以及预测未来发展态势,主要涵盖以下方面:
 1)在某些操作方式下,提取评估情况要考虑的要素并为情况推理做准备;
 2)分析并确定事件的根本原因,并全面了解或评估受监视电网的当前状况;
四、新能源发展对智能电网建设
        新能源,特别是可再生能源,容量小,能量不稳定,能力弱且独立,可为负载和电网波动提供可靠的电力供应。影响系统安全性和稳定性的缺陷将是其开发的主要障碍。因此,在新能源成为未来的主导能源之后,如何以新一代能源为主要能源来解决电网的安全性,稳定性,可靠性等方面的问题。将成为未来智能电网的核心问题。
(一)新能源,尤其是可再生能源和充电资源的分布不匹配
        由于新能源的使用主要基于发电,因此未来的终端能源将主要基于电力,因此,未来发电量增长的原因不仅是以下因素经济增长,也归因于能源结构的重大变化。与电流相比,发电量预计将增加一个数量级,并且电网容量将朝超大方向发展。此外,可再生能源在白天和夜间太阳辐射的变化以及气候变化的影响下具有间歇性和不稳定的特征,发电也会间歇性和不稳定。光伏发电系统没有传统的水轮机或蒸汽轮机。机组的机械惯性,机组的容量和风力发电机组的惯性也与传统发电机组有很大不同。因此,如何有效和安全地操作和管理这样一种具有比现有电网大得多的容量并且在发电方法和单元特性方面有重大变化的电网。
(二)可再生能源具有分散性
        尽管存在大型统一电网,但由于可再生能源的分散性,负载侧附近的分布式发电也将是重要的形式。这意味着将来,网络将具有大型网络和分布式发电网络的并行发展模式。同时,由于未来的能源用户拥有自己的发电系统,因此用户也可以成为能源供应商。如何有效地进行大型电网与分布式电网之间的良性互动,实现分布式电源的优化平衡利用和集中发电,也是未来电网面临的挑战。
(三)化石能源将逐步退出能源系统
         随着化石能源逐渐从能源系统中撤出,当前基于化石能源的能源消耗系统(尤其是燃料运输系统)将使用电力。这意味着大量的电动汽车移动收费和广泛分布的充电站将成为网络上的主要收费之一。充电站还可以用作储能备用系统,这使得网络充电特性与当前的充电特性有很大的不同,如何解决这些问题也非常重要。
五、加强智能电网建设中新能源利用
(一)开发储能技术并促进智能电网技术的发展
        传统电力系统遵循电力的生产,传输和使用方式。能量存储技术的应用可以为该系统添加“存储”电能的链接,这将使电网的运行安全,经济和灵活。有了很大的改进。特别是对于可再生能源和分布式发电的大规模应用,储能技术是必不可少的技术选择,尤其是大型可再生能源电站的开发和使用以及对技术的需求。更需要储能技术的有力的支持。可再生能源发电系统对储能设备具有以下要求:
        高能量密度,可以以较小的体积和重量提供更高的能量,高功率密度,可以在系统功率突然变化时提供所需的补偿功率,具有更快的响应速度;储能效率高耐高温性能好,可以适应某些特殊环境;大型储能装置,可满足高峰和低谷调整要求,并适应日夜变化的可再生能源和短期的不稳定性变化。
(二)开发分布式智能电网以充分利用可再生能源
        分布式智能电网是指由小型发电机,储能系统和微电网组成的智能电网,这些电网靠近与外部网络互连(或独立运行)的用户。这些小型发电机组可以是可再生能源发电系统,包括风能、太阳能、生物质能等。获得分布式能源不会改变配电网络的原始结构,从而延迟了改善输配电网络所需的大量投资。同时,其接入可以有效地提高大型电网的供电可靠性,提高供电质量。会看到,分布式智能电网是使用可再生能源的有效方法之一。
六、结束语
        全面分析智能电网建设和视觉技术的发展。演示调度程序在新型智能调度系统中的重要作用,并提出一个智能调度框架,该框架以调度员的思维模式为框架,可视界面为功能模块,并以交互计算为系统的核心。
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