談?wù)剬?duì)智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)

1、談?wù)剬?duì)智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)引言智能電網(wǎng)（smart power grids），就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng) 2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足 21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。1 智能電網(wǎng)的概念及其發(fā)展智能電網(wǎng)的核心內(nèi)涵是 在電力系統(tǒng)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié) 實(shí)現(xiàn)新型信息與通信技術(shù)的集成 促進(jìn)智能水平的提高 其覆蓋范圍包括從需求側(cè)

2、設(shè)施到廣泛分散的分布式發(fā)電再到電力市場(chǎng)的整個(gè)電力系統(tǒng)和所有相關(guān)環(huán)節(jié)。2006 年，美國(guó) ibm 公司提出了“智能電網(wǎng)”解決方案。ibm 的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)安全運(yùn)行、提高可靠性，從其在中國(guó)發(fā)布的建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)管理中國(guó)電力發(fā)展的新思路白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個(gè)方面：一是通過傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備提高數(shù)字化程度；二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系；三是進(jìn)行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，以優(yōu)化運(yùn)行和管理。該方案提供了一個(gè)大的框架，通過對(duì)電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運(yùn)行效率及可靠性、降低成本描繪了一個(gè)藍(lán)圖。是 ibm 一個(gè)市場(chǎng)推廣策略。

3、而后，中國(guó)能源專家武建東提出了“互動(dòng)電網(wǎng)?；?dòng)電網(wǎng)，英文為 interactive smart grid，它將智能電網(wǎng)的含義涵蓋其中?；?dòng)電網(wǎng)定義為：在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級(jí)化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。它將再造電網(wǎng)的信息回路，構(gòu)建用戶新型的反饋方式，推動(dòng)電網(wǎng)整體轉(zhuǎn)型為節(jié)能基礎(chǔ)設(shè)施，提高能源效率，降低客戶成本，減少溫室氣體排放，創(chuàng)造電網(wǎng)價(jià)值的最大化。2 發(fā)展智能電網(wǎng)的必要性及智能電網(wǎng)的性能要求 1.1 概述 電

4、網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行對(duì)于任何一個(gè)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。一個(gè)現(xiàn)代化的電網(wǎng)必須從根本上保證國(guó)家能源安全、優(yōu)化資源配置、帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、體現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任、提高電網(wǎng)企業(yè)資產(chǎn)利用率和投資效益、適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)變化和體制改革要求。因此，在電網(wǎng)發(fā)展和建設(shè)過程中，有必要提高科技投入，早日實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。 智能電網(wǎng)的性能特征體現(xiàn)了它與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別，可以總結(jié)為以下 6 個(gè)方面:自治和自愈能力、防御能力、電網(wǎng)兼容性、高效運(yùn)營(yíng)和管理、優(yōu)質(zhì)和友好性、電力交易的方便性。 1.2 自治和自愈能力自治和自愈能力是指電網(wǎng)維持自身穩(wěn)定運(yùn)行、評(píng)估薄弱環(huán)節(jié)和應(yīng)對(duì)緊急狀態(tài)的能力25-27。目前電網(wǎng)的安全穩(wěn)定計(jì)算

5、和緊急預(yù)案制定仍以離線分析為主，其分析結(jié)果往往偏于保守，且無法在任何時(shí)刻都符合電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況。在智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)將具備更強(qiáng)的自我管理和自我恢復(fù)能力，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1電網(wǎng)能夠自動(dòng)合理安排運(yùn)行方式，協(xié)調(diào)國(guó)家、大區(qū)、省級(jí)、地縣各級(jí)電網(wǎng)，根據(jù)潮流、負(fù)荷、氣象條件等情況確定運(yùn)行參數(shù)2電網(wǎng)具有在線安全穩(wěn)定分析能力，能快速對(duì)自身狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，明確電網(wǎng)安全穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)并自動(dòng)提出解決方案3有快速的反應(yīng)能力，力保電力系統(tǒng)三道防線4能針對(duì)實(shí)際情況修改或制定黑啟動(dòng)方案。3 智能電網(wǎng)的關(guān)鍵特征及實(shí)現(xiàn)技術(shù)智能電網(wǎng)的性能特征是區(qū)分它與其他形式電網(wǎng)建設(shè)方案的關(guān)鍵點(diǎn)，埃森哲公司通過分析比較歐美關(guān)于智能電網(wǎng)的定義總結(jié)

6、了智能電網(wǎng)所具有的 5 個(gè)關(guān)鍵特征:1）自愈: 對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線自我評(píng)估 并采取預(yù)防性的控制手段 及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患 故障發(fā)生時(shí) 在沒有或少量人工干預(yù)下 能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)避免大面積停電的發(fā)生。2）互動(dòng): 系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無縫銜接 支持電力交易的有效開展 實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置 同時(shí)通過市場(chǎng)交易更好地激勵(lì)電力市場(chǎng)主體參與電網(wǎng)安全管理 從而提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。3）優(yōu)化: 實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等全壽命周期環(huán)節(jié)的優(yōu)化 合理地安排設(shè)備的運(yùn)行與檢修 提高資產(chǎn)的利用效率 有效地降低運(yùn)行維護(hù)成本和投資成本 減少電網(wǎng)損耗。4）兼容: 電網(wǎng)能夠同時(shí)

7、適應(yīng)集中發(fā)電與分散發(fā)電模式 實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷側(cè)的交互 支持風(fēng)電等可再生能源的接入 擴(kuò)大系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的可選資源范圍 滿足電網(wǎng)與自然環(huán)境的和諧發(fā)展。5）集成: 通過不斷的流程優(yōu)化 信息整合 實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、生產(chǎn)管理、調(diào)度自動(dòng)化與電力市場(chǎng)管理業(yè)務(wù)的集成 形成全面的輔助決策支持體系 支撐企業(yè)管理的規(guī)范化和精細(xì)化不斷提升電力企業(yè)的管理效率。4 智能電網(wǎng)的功能實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的技術(shù)最終需要與具體的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)結(jié)合才能發(fā)揮作用 為了充分發(fā)揮此類技術(shù)的作用 還需要對(duì)業(yè)務(wù)相關(guān)的其他要素 如組織、流程、人員等進(jìn)行調(diào)整或提升。智能電網(wǎng)涉及到的業(yè)務(wù)非常多 為了幫助理解 可以從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類 然后分析不同劃分之間的關(guān)系 以及它

8、們與智能電網(wǎng)技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)。4.1 業(yè)務(wù)功能分類與智能電網(wǎng)相關(guān)的業(yè)務(wù)功能分類有業(yè)務(wù)流、 信息流。業(yè)務(wù)流是電力企業(yè)常見的業(yè)務(wù)組成模塊主要有交易、調(diào)度、生產(chǎn)和管理等 4 種。按照業(yè)務(wù)信息的流轉(zhuǎn)過程可以將一項(xiàng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分析仿真、信息展現(xiàn)、決策應(yīng)用等 6 個(gè)階段。其中 業(yè)務(wù)培訓(xùn)也可以視為決策應(yīng)用的一種方式。4.2 業(yè)務(wù)功能與智能電網(wǎng)技術(shù)關(guān)聯(lián)4.2.1 智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)構(gòu)件。如新型發(fā)電、分布式能源和電網(wǎng)類技術(shù)等一次電力設(shè)備 電力系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)則模式設(shè)計(jì)等它們決定了業(yè)務(wù)的實(shí)施對(duì)象和基本原則 因此是開展各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)工作的基礎(chǔ)。4.2.2 智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的功能實(shí)現(xiàn)。以智能電網(wǎng)中

9、的調(diào)度業(yè)務(wù)為例 在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié) 可能需要用到數(shù)字傳感器等先進(jìn)的量測(cè)設(shè)備 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí) 發(fā)達(dá)的通信設(shè)備和通信標(biāo)準(zhǔn)非常重要 建立強(qiáng)大的分析能力更是調(diào)度業(yè)務(wù)的核心方面 而這離不開快速仿真建模 fsm 之類分析方法的支持 更需要功能龐大的應(yīng)用系統(tǒng)為工具?？梢?智能電網(wǎng)技術(shù)可以與電力業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)良好匹配 并在實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)智能電網(wǎng)的優(yōu)越性促進(jìn)其績(jī)效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。5 智能電網(wǎng)的實(shí)施收益智能電網(wǎng)并不是一種時(shí)尚 它可以給電力公用事業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的好處這正是其受到普遍重視的主要原因。國(guó)外的電網(wǎng)企業(yè)通過實(shí)施智能電網(wǎng) 已經(jīng)為企業(yè)帶來了顯著的價(jià)值回報(bào)。具體來說 智能電網(wǎng)的收益可以分為安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效與節(jié)能環(huán)保三類。按

10、照電力企業(yè)類型與所在區(qū)域不同 實(shí)施智能電網(wǎng)的詳細(xì)收益計(jì)算方式可能存在一些差異。我國(guó)電力工業(yè)也面臨著類似于歐美國(guó)家的情況: 在宏觀政策層面 電力行業(yè)需要滿足建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的要求 適應(yīng)氣候變化 在市場(chǎng)化改革層面 交易手段與定價(jià)方式正在發(fā)展 市場(chǎng)供需雙方的互動(dòng)將會(huì)越來越頻繁。這說明智能電網(wǎng)建設(shè)也將成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)新方向。另外 我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)已樹立了追求卓越的發(fā)展戰(zhàn)略 電網(wǎng)規(guī)模正在快速擴(kuò)張 用戶的用電行為也在發(fā)生變化。以建設(shè)智能電網(wǎng)為抓手 借助電網(wǎng)擴(kuò)張的機(jī)遇 能夠比較方便地建成滿足未來需要的下一代電力網(wǎng)絡(luò) 直接占領(lǐng)電網(wǎng)技術(shù)的最高點(diǎn)。我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)還面臨著一些特殊問題 如國(guó)家電網(wǎng)尚未建成堅(jiān)強(qiáng)骨干網(wǎng)架 電網(wǎng)抵御多重故障的能力較弱 各區(qū)域電網(wǎng)主干網(wǎng)架較為薄弱 電網(wǎng)穩(wěn)定水平偏低 電網(wǎng)運(yùn)行靈活性不強(qiáng) 現(xiàn)有高壓、超高壓輸電線路輸送能力偏低線路走廊利用率不高 企業(yè)信息化建設(shè)相對(duì)滯后 還沒有形成一體化的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng) 信息孤島普遍存在 信息技術(shù)在重大決策和現(xiàn)代化管理中的作用還沒有得到充分發(fā)揮等。對(duì)于上述問題 建設(shè)智能電網(wǎng)無疑是一個(gè)理想的解決方案。5 結(jié)語智能電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，不是可選擇或可不選擇的。其預(yù)期效益也相當(dāng)