智能电网电子电力技术论文

2022-04-25

当人类在黑暗之中苦苦摸索时,电力技术为人类带来了光明;当智能电网即将问世时,电能又会为寰宇创造更多的福音。作为继互联网之后又一张可能覆盖全球的网络,智能电网带给人们的是追梦般的神奇和无限的想象空间。电网2.0时代对于许多人来说,智能电网还是一个并不熟悉甚至倍感陌生的词汇。今天小编为大家推荐《智能电网电子电力技术论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读!

智能电网电子电力技术论文 篇1:

智能电网电子电力技术的应用探究

【摘要】 近几年,智能电网概念逐渐深入人心,在对智能电网进行研究的过程中,需要对其内涵和基本特点进行分析,才能建立有效的引用模式,建构运行框架,实现整体操作流程的优化目标。本文从自愈性、安全性、交互性、经济性、优质性以及市场性分析了智能电网的基本特征,并对现代电子电力技术在智能电网结构中的应用路径展开了讨论,旨在为相关技术研究人员提供有价值的参考建议。

【关键词】 智能电网 电子电力技术 应用

一、智能电网内涵和特点概述

智能电网在实际运行过程中,最突出的特征和优势就是自动化特性,能在提高整体性质的同时,优化电力输送效率和输送质量,并且新增一些辅助性的组件,确保整体动态容增系统和技术装置结构的有效性。另外,在智能电网运行过程中,还出现了实时响应平台,能有效的提升整体系统的灵活性和系统性,并且保证信息传递的稳定性。

1.1智能电网具有较强的自愈性

在信息传递过程中,不需要人为干预,只需要实现整体电力系统的平衡,建立健全完整的运行机制和操作框架,就算是在元件出现问题时,系统也能借助自身的自愈性,避免出现供电中断的问题。另外,在系统运行过程中,能实现智能电网的检测和自身分析[1]。

1.2智能电网具有较强的安全性

正是基于其运行结构的自动化,能在受到功率流以及信息流系统侵扰的过程中,运用自身的抵御能力,确保整体电力系统的完整度,并且保证工作人员的安全以及设备的安全。

1.3智能电网具有较强的交互性

在智能电网运行过程中,智能电网结构也包括末端的电力用户,能确保两者之间建立有效的自适应交互过程,在这个过程中提升整体电网的运行动力。也能建立有效的管控机制,确保电力用户能在智能电网中获得更大的实际利益。

1.4智能电网具有较强的经济性

随着智能电网项目的普及,能在实际项目处理过程中,运行更加有效的操作流程和运行框架,确保整体系统结构和系统有效性,由于是对电网资源的整合和集体管控,因此,能发挥最大化的经济性,确保利用效率提升的同时,经济支出减少,并且从整体管控层面上实现了扩容项目的优化。

1.5智能电网具有较强的优质性

在对智能电网运行结构进行综合分析的过程中,正是由于整体系统的完整度,加之整体电网结构是建立在高科技和数字化技术层面上的,因此,能建立更加高效优质的运行结构,并且保证分段用电项目的合理性。

1.6智能电网具有较强的市场性

随着科技的进步和社会的发展,对于智能化的接受能力越来越强,人们在对电力系统进行综合管控的过程中,更加注重效率和基本质量,对智能电网的关注度也就在不断增大。特别要注意的是,要形成非零和博弈状态,才能不断推进智能电网项目的市场化发展路径。

二、现代电子电力技术在智能电网中应用的具体路径

2.1现代电子电力技术应用在輸配电领域内

将现代电子电力技术应用在输配电项目中,具有一定的社会价值,值得相关研究人员认真思索有效的发展路径,建立更加有效的管控机制。主要是和电力系统有无功补偿和谐波抑制技术建立有效的配合联系,确保运行结构符合市场发展需求。另外,近几年,我国FACTS技术在不断进步,主要就是依托电力电子装置进行系统管控。并且在长距离输电项目中,现代电子电离技术的应用范围也在延展[2]。

2.2现代电子电力技术应用在电源领域内

将现代电子电力技术应用在电源领域内,主要是借助有效的管理机制和管控措施提升管控效果,确保整体装置运行的完整度。要利用电力电子装置向不同的设备提供有效的负载电源,分别直流电源、恒频交流电源和变频交流电源。

2.3现代电子电力技术应用在智能家电领域内

智能电网项目的运行和发展最大的目的就是惠民,保证人们的生活水准直线上升,而将现代电子电力技术应用在智能家电中,能实现整体运行结构的优化,并且保证最大化的有效利用。特别要注意的是,现代电子电力技术和智能电网项目的融合是微电子技术以及信息技术等项目的统一,真正提升了系统的自动化水平。

2.4现代电子电力技术应用在新能源研究领域内

在传统发电项目中,火力发电、水利发电以及小规模核能发电都是较为普及的方式,而随着世界能源的消减,只有运行更加绿色环保且可持续发展的能源,才能提供庞大的需求。利用太阳能发电以及风力发电项目已经逐渐成型,但是会受到一部分环境条件的制约,发电质量也并不尽如人意,正是基于此,电力电力技术项目的优势逐渐凸现出来。常采用分布式发电以及微网技术进行发电,能在提升质量的同时,优化发电效率。

结束语:总而言之,在能源问题日益严重的当下,优化运行新能源技术和電子电离技术推进智能电网项目的运行具有时代意义,值得推广。

参 考 文 献

[1] 李兴源,魏巍,王渝红等.坚强智能电网发展技术的研究[J].电力系统保护与控制,2014,37(17):1-7.

[2] 李鹏,窦鹏冲,李雨薇等.微电网技术在主动配电网中的应用[J].电力自动化设备,2015,35(04):8-16.

作者:王肖冰

智能电网电子电力技术论文 篇2:

智能电网:未来经济增长的新引擎

当人类在黑暗之中苦苦摸索时,电力技术为人类带来了光明;当智能电网即将问世时,电能又会为寰宇创造更多的福音。作为继互联网之后又一张可能覆盖全球的网络,智能电网带给人们的是追梦般的神奇和无限的想象空间。

电网2.0时代

对于许多人来说,智能电网还是一个并不熟悉甚至倍感陌生的词汇。实际上,智能电网如同互联网一样,也是一张真正互联、互通、互动的网络,只不过除了数据的传输与运算外,智能电网还传递实实在在的能量。与传统电网相比,业界往往将智能电网称为第二代电网或电网2.0时代。

从字面上理解,智能电网就是电网的“智能化”,其关键就是电力的供给与需求、电能的配给与使用同电子信息技术的联接。如同互联网引起了人类生活与生产方式的显著变化一样,智能电网也将引发现实世界与日常生活中电力配置与使用的全新革命。

对于发电企业和输电系统而言,智能电网意味着实时在线监测系统,他们不仅可以轻松了解用户用电情况,还能远程监视和控制各种电力设施。如当一根大电力动脉发生故障,电能就能立刻从备选线路传输,保证永远不会发生停电。还有,传统的输电系统发生事故后,通常需要消费者打电话去电力公司报修,然后电力公司再进行检查并维修,这种被动的局面在智能电网中是不会发生的。因为,智能电网系统能够实时采集电网输电信息,经过计算、处理、分析之后识别事故隐患,从而提前发出报警,确保系统的安全运行。另外,由于电网公司、住宅、企业间的网络是互联的,智能电网建成后,电力公司再也不会上门或委托他人查电表,这样就可以大大降低客服成本。

对于消费者而言,智能电网所创造的神奇则远远超出了人们的想象。首先,家用电的电价会根据一天中不同时段来自动定价,居民可以避开用电高峰期的高价电力,降低用电费用;其次,消费者可以看到整个城市、不同地区的用电情况,实现异地买电,如果对当地电价或者服务不满意,居民完全可以选择千里之外的异地供电;再次,居民还可以通过计算机网络了解家庭或个人的电力消费状况以及实时的价格与服务信息;最后,居民可以像买卖股票一样买进和抛售电量,普通家庭和小型商业用户富余的电能通过智能电网可以卖给邻居或是电网的其他用电方。更加令人关注和惊喜的是,由于智能电网的投入运营意味着所有电动车都可以入网,因此,在智能电网模式下,人们在马路两边就可以看到很多的充电站,它们就如同现在的汽车加油站一样,可以为电动汽车、油电混合动力车进行充电。驾驶这两种新能源汽车的人们,完全可以避免因无法及时充电而不能长途驾驶的苦恼。

为此,我们可以梳理出智能电网的基本特征:(1)坚强,即在电网发生大扰动和故障时,电网仍能保持对用户的供电能力,而不发生大面积的停电事故;在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行。(2)自愈,即通过强大的实时预警控制系统和预防控制能力,自动故障诊断、故障隔离和系统的自我恢复。(3)兼容,即能支持可再生能源的正确、合理地接入。(4)互动,即实现与用户的交互和高效互动。(5)经济,即支持电力市场和电力交易的有效开展,实现资源的合理配置。(6)集成,即实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化的管理。

国家的战略追逐

传统电网已在世界各国运行了100多年,而人们对于智能电网的关注与研究只是最近几年才发生的事。2006年,美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象地比喻为电力系统的“中枢神经系统”。在这一系统中,电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具,自动监控电网,优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电,消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这一结果可以看作是智能电网概念正式诞生的标志。

在全球范围内,美国政府对于智能电网的重视非其他国家所能比拟。2007年,布什政府制定和颁布了《美国能源独立和安全法》,首次把美国国家电网输配系统的现代化与智能电网的概念直接挂钩。奥巴马上台后,首先签署《美国复苏和重新投资法》,该法明确规定将为智能电网发展提供45亿美元的启动资金;无独有偶,在白宫出台的经济刺激方案中,用于智能电网研究和建设的政府直接投资资金达到了110亿美元;同时,奥巴马政府声称,将投入大量的财力集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代。而就在不久前,美国商务部与能源部联合宣布了美国智能电网建设的第一批标准,这被认为标志着美国智能电网建设已正式迈步。

实际上,作为美国政府对智能电网建设的一个重要步骤,美国科罗拉多州的博尔德市在2008年已经成为了全球第一个智能电网城市。该市的每个家庭都安装了智能电表,人们可以直观地了解即时电价,优先使用风电和太阳能等清洁能源,而安装的变电站又可以收集到每家每户的用电情况,一旦有问题出现,便可以重新配备电力。

与美国几乎同时,欧洲也开始了一项超级智能电网工程,欧盟理事会在能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。而就在前不久,欧盟进一步明确,将依靠智能电网技术,将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网,以实现可再生能源大规模集成。

在亚洲,日本政府已从2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验,韩国成立了具有官方性质的智能电网协会。特别是在中国,官方高层和企业推进智能电网的工作风生水起。目前,中国国家电网公司正在抓紧制定智能电网建设规划,实践中的中国智能电网建设分三步走:2009~2010年为规划试点阶段;2011~2015年为全面建设阶段;2016~2020年为引领提升阶段。

值得注意的是,对于智能电网的称呼各国可能并不一样,如中国倾向于用“互动智能电网”,欧洲的说法是“超级智能电网”,美国使用的是“统一智能电网”。另外,有些国家智能电网所依托的资源也有差异,如中国的智能电网以特高压电网为核心环节,而美国则以高温超导电网为核心;与此同时,美国的智能电网更多的是从终端客户入手,注重智能电表等配件产品和服务,而中国的智能电网是一个涉及配电和用户需求两侧更全面的管理方案,即包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。

能源新革命

如果说电力技术的发明是人类对能源开发与利用的一次标志性革命,那么智能电网在能源领域所引发的变革也不亚于前者。

实现对清洁能源的稳定而有效使用是智能电网的最显著的功用。智能电网的本质就是能源替代和兼容,而从利用角度看,清洁能源只有转化为电力,才能实现更有效的利用。但是,与化石能源不同,太阳能和风力发电具有不稳定、不连续的特性,而且并网会引起电能质量的下降,这样,风电入网的效率就低,从而制约了风能的开发和利用。而在智能电网的基础上,太阳能和风力发电的弱点得到了有效的消除屏蔽,实现了能源资源的有效优化配置。以中国为例,到2020年,中国风电装机将分别达到3500万千瓦和1.5亿千瓦,太阳能发电装机分别达到100万千瓦和2000万千瓦,核电装机分别达到1050万千瓦和8600万千瓦,3项装机容量占电力总装机的16%左右。如果有了智能电网的支持,这部分新能源电能将得到最大程度的利用。

传统电网所造成能源浪费与流失是不争的事实。据IBM公司的研究报告称,由于很少或完全未使用智能设备来平衡负载并监控电力,全球每年损失的电力足够印度、德国和加拿大使用。无独有偶,中国国家电网公司的分析报告指出,由于中国全社会用电量约80%来自煤电,以每千瓦平均损失20克计算,相当于每年浪费7676万吨原煤。但是,在美国,智能电网的投入和使用将使该国能耗降低10%,并每年节省800亿美元新建电厂的费用。同时,美国能源部西北太平洋国家实验室的研究结果表明,仅使用数字工具设定家庭温度及融入价格信息,能源消耗每年可缩减15%。若推广使用需求侧监控系统20年,则在建设、维护、运营电厂、变电站和电网方面节省700亿美元。同样,如果中国实现了智能电网的转型,每年可以节省2.26亿吨原煤。

不仅如此,在节约能耗的基础上,智能电网对于有效地控制和减少温室气体排放具有明显的功效。应当说智能电网的推广是提高能源独立性的重要步骤,它可以降低人类对化石燃料的依赖,减少温室气体的排放量。据美国“智能电网联盟”的研究结果显示,美国国家电网的使用效率每提高5%,就相当于减少5300万辆汽车的燃料消耗和碳排放。而在中国,到2020年,智能电网技术预计将帮助电力企业减少14%的二氧化碳排放量。

经济强引擎

传统能源的有限性与开发使用过程的不经济极大地制约了全球经济的正常增长脚步,而智能电网实现了能源的替代,不仅拓展了人类能源利用的空间,而且也带来了相关产业的勃兴,其对经济的牵引力不言而喻地催发和拉动的是新能源产业。除了能够拉动电力、通讯等传统产业发展外,智能电网在构建过程中将发展衍生出新兴技术并推进新兴产业如风电产业、太阳能产业以及新能源汽车产业的演化形成。因此,围绕智能电网建设的未来新能源产业将成为各国经济竞争的焦点。

经济发展节奏的快速提升是智能电网的必然结果。美国政府的智囊机构信息技术创新基金会与IBM公司共同提交的研究报告指出,如果一年投资100亿美元建设可提高供电效率的智能电网和密切监控电力行业输变电设备,可创造23.9万个工作岗位。而另一个类数据表明,目前美国大约有1.3亿块电表,倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内,实现市场转型,这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资。如果美国大力发展智能电网产业,8~10年内产业规模将超过5万亿美元;如果美国发展超导电网产业,8~10年内产业规模将超过30万亿美元。同样,由于特高压和智能电网的需要,预计今后几年中国每年电网投资都将在2000亿元以上,如果2009年就启动智能电网的改造,每年有可能拉动国民经济增长一个百分点左右。

具体到市场而言,智能电网无疑为企业创造了新的经营与竞争空间。应当说,智能电网第一次为互联网时代的巨头们提供了参与工业时代最大遗产改造的机会,也正因如此,国际IT巨头都已披挂上阵。如IBM公司已领先开发出了智能电表,该电表可实时进行用电量和电费的计算;谷歌公司已开发成功利用电表节约电费的应用软件,并且开始在公司员工家庭中试用。当然,传统产业在智能电网的商机面前也不甘示弱。如通用电气(GE)正在开发利用无线通信技术将各地电力消耗的信息传输给供电公司的先进技术,同时,GE即将在年底推出配合智能电网的电器产品,包括干衣机、烧水壶、烤炉等。据悉,这些产品都可以在三种耗电模式下工作:当整个电网用电量处在高峰的时候,会自动选择低耗电模式工作。洗碗机的显示面板上,更会显示当前电费价格,让用户选择电价便宜的时候洗碗。

难题有待破解

鉴于对能源领域的革命性作用以及对经济发展的强大牵引,智能电网在全球走红已不成问题。然而,从目前来看,智能电网的许多环节基本处于构想阶段,某些关键性技术还没有完全解决,因此,单就美国而言,实现智能电网的普及至少需要10到20年时间,其他国家所花费的时间可能更长。

——投资方式问题。智能电网既牵涉到原有电路网络的改造与升级,又必须对新的设备进行投入,是一项耗资巨大、耗时长久的工程。鉴于所需要资本的庞大和回报周期漫长,完全由企业投资可能性不大,而由政府单方面投入也会受到财政资金的制约,甚至会对民间资本形成“挤出效应”。因此,即使在美国,不同的城市也采取不同的投资方式,有的由政府完全投入,有的部分引进民间资本。不过,无论采取那种方式,对于一些发展中国家而言,智能电网所需要的巨大资本将是一个不小的压力,智能电网的“全球化”也可能因为资金的约束而止步。

——商业模式问题。即使投资问题解决了,智能电网建成后采取怎样的商业运营模式也是一个棘手的难题。在美国,80%的智能电网准备由私人部门拥有并运营,而博尔德市的电力供应从发电、输电到零售的企业都是由市政府所有的。至于其他国家是采取政府所有统一运营还是主要由企业管理运营、抑或是政府与企业联手运营,既要取决于前期投资方式,又要具体分析市场环境状况。在没有统一的商业运营模式前提下,可以通过各种不同的示范项目和工程寻找可行的操作模式。

——统一标准问题。智能电网具有全球化特征,因此应该拥有一套国际化的标准。但是,目前不同的国家对于智能电网标准的制定存在诸多分歧,而且智能电网涉及许多电气产品和技术、供应商的利益,不同产品供应商会采用不同的技术、标准,选用某种产品有时会出现不同的发展方向和走势。基于此,美国“智能电网联盟”目前正与联合国15家机构和国际标准组织(ISO)进行合作,致力于制定一套智能电网的标准和互通原则,同时,中国与美国也在积极联合制定一项国际化的智能电网技术标准。

——关键技术问题。无论电网技术还是基础材料技术环节,目前还不能完全说都能达到智能电网的要求,甚至有些技术的安全性还有待论证。如同美国采用高温超导电网作为智能电网的支撑不同,中国采用的特高压输电尽管可以减少输电过程中的损失,还能降低导线成本,但由于电压等级越高,电流越大,这种电网因而极易受到强恶劣气候的影响。据美国宇航局的一份报告警告说,如果1859年曾经袭击地球的太阳风暴重演,将有可能对现代高压输电系统造成严重冲击,大多数变电站很可能会熔化,整个电力供应恢复的时间可能长达4~10年。

(作者:广东技术师范学院天河学院经济学教授)

作者: 毕夫

智能电网电子电力技术论文 篇3:

“智能电网信息工程”战略新兴本科专业课程体系设计

摘要:根据2010年教育部通知,我国对智能电网等重要战略性新兴产业设立本科相关专业。阐述智能电网信息工程新专业的产生背景,在分析智能电网基本特征、关键技术、技术体系的基础上,提出智能电网信息工程专业的知识体系,进而给出智能电网信息工程专业的课程体系。

关键词:智能电网信息工程;课程体系;本科教育

作者简介:谢俊(1979-),男,安徽安庆人,南京邮电大学电气工程系,副教授;付蓉(1974-),女,江苏南京人,南京邮电大学电气工程系,副教授。(江苏 南京 210046)

基金项目:本文系南京邮电大学教学改革研究项目(项目编号:JG00510JX55)的研究成果。

2010 年3 月教育部发出通知:我国拟针对智能电网、低碳经济、互联网、生物制药等事关国家核心竞争力的战略性新兴产业,在高等院校本科教育阶段设立相关专业。其中包括增设智能电网工程专业,从而为方兴未艾的智能电网战略新兴产业培养高素质人才。

南京邮电大学依托其在通信、信息、电子、计算机、电气等学科专业的特色和优势,已于2010年成功获批开办智能电网信息工程战略新兴本科专业,并于2011年正式进入招生轨道。然而,到目前为止,有关智能电网专业的知识体系、技术体系、课程体系、人才培养体系等方面的研究还处于起步阶段。

笔者根据长期从事电气信息专业的建设经验及所具备的智能电网领域知识,认为智能电网专业适宜办成“智能电网信息工程”工科专业,从智能电网的技术体系出发,设计了“智能电网信息工程”专业的课程体系,为各高等院校智能电网信息工程专业的课程规划、学科建设、人才培养抛砖引玉。

一、智能电网简介

智能电网将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术、新能源技术、电力电子技术以及电网基础设施高度集成而形成新型现代化电网。

1.智能电网的特征

一般认为,智能电网的主要特征包括坚强、自愈、兼容、经济和集成等。

(1)坚强。预测并感知电网运行状态,实时监测电网的运行状态,及时发现、快速诊断和消除故障隐患;在电网发生大扰动和故障时,能够保持对电力用户的持续供电能力,不发生大面积停电事故;在自然灾害、极端恶劣气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全稳定运行。

(2)自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力,强大的预警和预防控制能力,以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

(3)兼容。支持可再生能源的有序接入,实现分布式电源和微电网的“即插即用”;实现与用户的交互和高效互动,满足用户的多样化电力需求;降低电能从生产环节到消费环节的能量损耗,提高电能利用率。

(4)经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展,实现资源的优化配置,提高输配电网络传输容量和电气设备利用率,降低电网损耗,提高能源利用效率。

(5)集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理。

2.智能电网的关键技术

实现智能电网所需要的技术大多已经应用于航空邮电通信以及其他工业领域,如何将这些技术集成应用到电力系统中,是建设智能电网亟待解决的问题。智能电网关键技术主要有以下几个方面。

(1)信息与通信技术。包括空间信息技术、信息的智能处理技术、信息安全技术、光纤通信技术、无线通信技术、电力线载波通信技术、电力特种光缆、IP接入网技术、物联网技术等,广泛应用于电力系统各环节,如发电厂自动化、变电站自动化,配电自动化,监控与数据采集系统、需求侧管理。

(2)传感和量测技术。包括高级传感器、智能电表、AMI、PMU、广域测量系统等,用于监视设备运行情况,估计电网阻塞及稳定性,为控制策略的制定提供坚实的信息基础。

(3)大功率电力电子技术。主要包括高压直流输电、柔性交流输电、柔性直流输电、动态电源恢复器和有源电力滤波器等。大功率电力电子技术具有快速的响应速度、良好的可控性和强大的控制功能,为智能电网的快速、连续、灵活的控制提供了有效的技术手段。

(4)仿真分析和控制决策技术。包括数字仿真技术、可视化技术、预防控制决策技术和紧急控制决策技术。快速仿真分析电网状态,完成电网潮流安排、电压控制等,采取有效措施应对自然灾害对电网的不利影响,从而提高电网运行的智能化水平。

(5)超导电力技术。包括超导电缆技术、超导故障电流限制器技术、超导磁储能技术、超导变压器技术、超导电机技术和超导无功补偿装置技术等。超导电力技术能够降低电力设备损耗,全面提高电网运行的网安全稳定经济水平。

二、智能电网技术体系

1.大规模新能源发电及并网技术

新能源发电主要指利用风能、太阳能、生物质能、海洋能和地热能等各种新型可再生能源进行发电,我国新能源发电具有大规模集中接入的特点。新能源发电提供的电力具有间歇性和随机性的特点,当并网规模较大时,对电网的安全稳定带来负面影响。

大规模新能源发电及并网技术主要包括风力发电技术、光伏发电技术、大规模储能技术;大规模新能源发电并网的仿真与分析技术、控制与保护技术和发电功率预测技术等。

2.智能输电网技术

输电网是电能输送的物理通道,是连接发电、配电和用电等环节的纽带。智能输电网技术主要包括先进输电技术、智能变电站技术、智能电网调度技术和输电线路状态检测技术等。

先进输电技术是实现资源大范围优化配置的必然要求;智能电网调度技术为电网的安全稳定经济运行提供重要保障;智能变电站对各级电网起着联结的作用。输电线路状态检测技术能够及时获取输电线路运行状态和环境信息。

3.智能配电网技术

配电网直接面向电力终端用户,保障对电力用户的供电质量和可靠性。目前电力用户停电95%是由配电系统引起,电力系统50%的损耗发生在配电网中,但是目前配电网的智能化程度远低于输电网,因此配电网智能化是建设智能电网的重要环节之一。智能配电网是传统配电自动化的技术升级,有机融合和集成现代计算机与通信、高级传感和测控技术,满足未来配电网集成、互动、自愈、兼容、优化的要求。智能配电网技术主要包括高级配电自动化及支撑技术、配电网定制电力技术、智能配电网规划技术、分布式发电与微电网技术等。

4.智能用电技术

智能用电技术将供电端到用户端的所有设备,通过传感器联接,形成紧密完成的配电网络,同时对用电信息加以整合分析,实现电力资源的最佳配置,达到降低用户用电成本,提升供电可靠性、提高用电效率的目的。智能用电技术主要包括高级量测技术、用电信息采集技术、智能家居/楼宇技术、电动汽车充放电技术和需求响应技术等。

三、智能电网信息工程专业的知识体系

由智能电网技术体系可见,智能电网信息工程不是某一个具体问题的解决方案,而是一个信息化、现代化、智能化的电力网络,是一系列使电力系统智能化的技术的总称。

“智能电网信息工程”专业依据国家发展战略新兴产业,紧密结合国家智能电网建设之急需而开设。培养具有良好的科学素质和文化修养,扎实的专业理论和专业技能,受到卓越工程师高级训练,掌握智能电网相关的理论知识,在新能源发电与智能接入技术、电网智能调度与控制技术、电能计量与监测、计算机与网络技术等方面有专长,可以在网络化、信息化、智能化电气系统领域从事研究、开发、设计、运行维护与管理等工作的高级工程技术人才。

“智能电网信息工程”专业的知识体系要能实现这样的培养目标,即培养适应社会主义现代化建设需要,德、智、体全面发展,具有较高的思想道德修养、良好的科学文化素质与敬业精神,拥有扎实的学科基础理论与宽广的专业知识,具有较强的专业技能、工程实践能力和一定的创新精神,能够从事智能电网信息工程领域相关的工程设计、设备研制与开发、系统运行与控制、经营管理与维护等工作的专业型高级工程技术人才。

基于上述考虑,“智能电网信息工程”专业学生在校期间需要完成电气工程师的基本训练,主要学习电工技术、电子技术、信息与控制、计算机技术、网络技术等方面的基本理论,接受电工电子、计算机应用、智能电网技术、信息处理与通信技术等方面的工程实践训练,具备智能电网相关系统的分析和技术开发基本技能。

四、智能电网信息工程专业的课程体系

课程体系应该紧紧把握学科的本体,并覆盖专业的知识体系,做到点、线、面结合。围绕智能电网信息工程专业涉及到的学科知识领域和知识点,该专业课程体系由五个模块组成:通识基础模块、学科基础模块、专业基础模块、专业课模块、实践教学模块。

1.通识基础模块

该模块为必修课,该模块课程的设置有利于培养学生的政治思想素质和职业道德,培养学生的辩证思维能力和外语应用能力,为创新思维和创新能力提供广阔的发展空间。主要是思想政治教育课程和通识教育课程。其中通识教育课程涵盖社会科学与文化、自然科学与数学、语言与工具、文学与艺术、体育与健康等。主要课程有:形势与政策、军事理论、思想道德修养与法律基础、马克思主义基本原理概论、中国近现代史纲要、毛泽东思想和中国特色社会主义理论、大学英语、体育、高等数学、线性代数与解析几何、概率论与数理统计、大学物理、高级语言程序设计、制图基础及计算机绘图、大学语文、现代管理科学基础等。

2.学科基础模块

该模块为必修课,是智能电网信息工程专业的科学技术平台,为专业课的学习提供坚实的基础。主要课程有:智能电网导论、电路、模拟电子技术、工程电磁场、微型计算机原理与接口技术、信号与系统、数字电路与逻辑设计、自动控制原理等。

3.专业基础模块

该模块为必修课,主要课程有:信息论、电机学、电力电子技术、电力系统分析、嵌入式系统及应用、电力系统通信工程、专业英语等。

4.专业课模块

可以根据专业方向选择以下课程:电气设备、继电保护原理、智能电网信息技术、电力系统自动化、光伏发电与调控技术、计算机网络、智能电网信息安全、电气测量技术、电力需求管理等。

5.实践教学模块

实践教学模块包括基础实践教学部分和专业实践教学部分。基础实践教学部分由“基本技能—基础实验—综合设计—应用创新”四个层次组成,可以利用南京邮电大学成熟的电气信息类专业公共实验教学平台进行教学。

第一层:基本技能层。培养学生的基本技能,以电工电子实习和软件开发实习为主。通过电工电子实习使学生掌握元器件的辨别、使用,一些基本电工电子设备的安装、调试、测试方法等基本技能。同时通过软件开放实习了解常用仿真软件的基本应用,学习先进的实验手段,为专业课程的学习打下基础。

第二层:基础实验层。包括电路与电子技术课程实验、电机学实验、电力系统分析实验、电力电子技术实验、智能电网信息技术实验、电力系统通信工程实验等。

第三层:综合设计层。包括各门课程的课程设计、智能电网综合设计、先进电力系统分析软件包PSASP和DSP 技术,旨在培养学生的综合设计能力、团队合作能力以及创新意识。

第四层:应用创新层。拓展教学时空,引导学生参加全国大学生数学建模大赛、电子设计竞赛、挑战杯作品大赛和专业教师科研项目等。

五、结语

实现国家智能电网建设重大战略决策的重要任务之一就是培养大批优秀的高层次智能电网信息工程专门人才。智能电网信息工程专业是一个高等院校战略性新兴本科专业,其课程体系具有发展变化的与时俱进特征。设计该专业的课程体系,紧紧把握智能电网发展的时代脉搏,以动态跟踪的专业培养目标为依据,才能设计出发展的、科学的、先进的课程体系,为智能电网产业发展所需高级专门人才的培养做出贡献。

参考文献:

[1]钟金,郑睿敏,杨卫红,等.建设信息时代的智能电网[J].电网技术,2009,33(13):12-18.

(责任编辑:麻剑飞)

作者:谢俊 付蓉 郑睿敏 王瑾 郭前岗 王保云

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