基于智能电网的抽水蓄能电站智能化分析

李 健，牟 明，孙圣博，郑姗姗，杨连夫

(1.辽宁清原抽水蓄能有限公司， 辽宁 抚顺 113300；2.辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司， 辽宁 丹东 118000)

0 引言

在我国科技高速发展的过程中，人工智能、通信、计算机等技术应用到电网建设中，在此基础上出现智能电网。与以往电网相比，智能电网具备运行可靠、安全等优点，可以通过传感器检测电网中配电、输电、发电与供电等设备，及时发现各类设备出现的问题并进行控制。智能电网拥有自愈功能，可以通过数据检索找到故障元件，并将其从系统中分割出去，由此保证系统不会因设备故障问题受到影响，可以按照设定要求，完成电力输送工作，提高电网运行效率与质量。

1 抽水蓄能电厂在智能电网中的作用

1.1 改善经济发展环境

我国能源需求、不可再生资源产量分布处于非均衡状态，可再生资源集中于北部，不可再生资源位于西部，而对资源需求较大的区域位于我国中部。为满足各区域民众对资源的需求量，应该科学地分配各地区的资源，智能电网出现为资源合理划分提供了助力。智能电网可以大范围地开发不可再生资源，实现资源跨区域传输。以往可再生资源进行远距离传输，会在输送环节损耗不少的资源，并且难以在短时间内完成资源的传输任务。抽水蓄能电站可以强化受端电网调节能力，有效降低输电环节能源损失。智能电网优化内部结构，对能源传输有巨大的作用，提高新能源分配的合理性与有效性，推动区域经济发展[1]。

1.2 推动新能源发展

在我国不可再生资源日益减少的背景下，使用可再生能源发电成为国家高度关注的内容，在此阶段海洋资源、太阳能、风能成为替换资源，拥有较大的发展潜力。相应能源可以长时间应用，满足人们对能源的大部分需求，达到促进区域经济发展的目的。但是风能、太阳能等能源受到季节与地理环境的影响，致使资源在应用时具备间歇性、流动性、随机性等特点，在并入电网时可能出现电压波动或电网频率偏差等情况。通过研究发现，在总装机容量中可再生资源装置容量超过1/10，会对局部电网运行形成一定的影响[2]。

中国很多地区仍然选择火力发电的形式，如果仅应用火电机组无法结合实际情况进行调节，会使新能源在并网时受到限制，对新能源大范围普及会形成一定的制约。使用智能电网可以解决传统火电机组在新能源并网方面的限制问题。

1.3 调峰填谷

调峰填谷在抽水蓄电站用电高峰阶段起到不小的作用，可以释放电能，由此提高电网运行的稳定性。在用电低谷时存储电荷，可以控制火电机组深度调峰的启动次数，提高电网在能源方面的利用水平[3]。

1.4 调频调相

抽水蓄能机组在电网频率波动时可以通过一次调频功能，回应频率变化，调整抽水蓄能机组，将电网频率恢复至正常区域。如果抽水蓄能电站接受AGC负荷指令，可以在优化控制原则下分配机组，调整电站总功，将系统频率维持在一定区间。在发电调和、发电、抽水调和与抽水等4种情况下，抽水蓄能机组可以通过无功功率调节，达到电网电压控制目的。利用吸收无功功率的方式，可以降低电网电压，达到智能电网在供电质量方面的要求，提高智能电网运行的稳定性与安全性。

在我国科学技术高速发展过程中，应该加大抽水蓄能电站在智能化方面的研究力度，关注抽水蓄能电站自动化系统的设计工作，使用自动化技术推动生产建设。我国自主研发的自动化系统技术，已经应用在很多区域，具备操作便捷、运行稳定等特征，可以发挥抽水蓄能电站的作用，抽水蓄能发电原理如图1所示。

2 智能化抽水蓄能电站的实施途径

抽水蓄能电站智能化需要同步调整一次与二次设备，这是实现抽水蓄能电站智能化的前提。目前二次设备智能化发展进度较快，一次设备智能化发展应该成为相关人员高度关注的内容，同时加大技术研发力度，由此可以提高一次设备的智能化水平，为抽水蓄能电站智能化发展提供条件。在新型能源开发规模日益壮大的过程中，对电能的需求量逐渐增加。抽水蓄能电站应该随着大众对电能的需求改变同步发展。抽水蓄能电站在工作中尚存在不少问题，对人力与财力等资源有较高的需求。为提高抽水蓄能电站运行水平，应该引入现代先进技术，推动抽水蓄能电站朝智能化方向发展。在企业建设环节，会遭遇运行生产与维护的一系列问题，其中很多内容对技术有不少的要求。智能化体系建设结构繁杂，在建设阶段应该通过统一规划，合理布局，规避重复建设的状况。企业应该结合实际状况进行控制，提高资源利用率。目前开关组件与传感器已得到一定的优化，但是相关组件开发程度尚未达到稳定水平。下面从一次设备和二次设备智能化2个层面进行剖析，分析抽水蓄能电站的智能化建设[4]。

图1 抽水蓄能发电原理图

2.1 一次设备智能化

一次设备智能化需要增强对信息通信、综合监控保护等技术的融合程度，满足业务流、信息流与电力流一体化需求。为进一步提高设备系统运行的稳定性，应该加强对电力流、业务流、信息流的融合控制力度，一次设备智能化可以通过监测设备掌握设备运行情况，通过数据分析判断设备运行状态，及时发现存在的隐患。操作人员结合掌握的信息可以及时进行预防，并与维修部门联系，让技术人员维修设备。在设备未发生故障时，通过系统掌握的情况进行分析，及时发现故障隐患，通过算法判断设备发生故障的概率，对已发生故障的设备进行控制。一次设备智能化必须拥有较强的信息通信能力，可以实时监测设备运行情况，一次设备为二层结构，主要由系统层与现地层组成。经过技术优化，目前一次设备也慢慢发展为包含过程层、现地层与系统层的三层结构。在抽水蓄能电站中使用大量的智能电子设备，应该加强设备系统的控制力度，各类设备均支持IEC61850协议。通过智能化决策与其他功能，提高电站运行的稳定性与安全性[5]。

2.2 二次设备智能化

在二次设备智能化发展中，应将工作重点投放在一体化数据平台、二次智能设备高级智能应用、软件开发等方面，需要提高智能制造在二次设备中的融入程度，引导二次设备朝集成、标准化、运营一体化、通信网络化、数据共享化、运行最优化、业务互动化、决策智能化等方向发展，提高抽水蓄能电站运行的可靠性、稳定性与安全性。优化二次设备结构，提高设备的智能水平，可以带来较高的经济效益。

在二次设备智能化发展时，需要实现厂与网的智能协调，由此可以在以往基础上进一步提高电网运行的实时性与稳定性。研究二次设备智能化时，需要增加对智能设备调整工作的关注程度，通过科学手段减少二次设备发生故障的概率，提高该设备运行的稳定性。选择二次设备时，应该尽可能挑选支持ICE6E850协议的设备，同时对于暂不支持该协议的设备，可以借助规约转换器，将设备连接起来。研究二次设备智能化时，从抽水蓄能电站使用需求层面出发，引导二次设备朝标准化、共享化、一体化与工程化等方面发展，提高二次设备运行的可靠性与稳定性。在系统运行机制优化方面，应该加大对系统结构的管控程度，需要引导现地层、系统层朝智能化方向发展。

抽水蓄能电站在智能化发展时，应该引导二次设备与一次设备朝智能化方向发展，优化设备系统内部结构，可以提高系统的运行性能[6]。

3 结语

在智能电网发展期间，技术人员应该调整在抽水蓄能电站方面的建设观念，优化自身结构，由此提高电网运行的稳定性与安全性。抽水蓄能电站为智能电网的重要构成部分，需要加强该领域的研究力度，通过实验不断优化智能电网设备结构的设计参数，建立各类信息化系统，推动智能电网可靠、安全的发展。