堅強智能電網(wǎng)

組員：林雨生：20110701404龐宇峰：20110701406周健宇：20110701407王耀:20110701408班級：2011級電自1104班學院：電氣與信息工程學院論文方向的確定我們這一個小組在本次電氣工程新技術(shù)導論論文論文方向的確定上經(jīng)過了很長時間的討論和分析，決定另辟蹊徑，不參與討論老師給定的四個方向的論題，而是決定選擇當前社會上比較熱門的“智能電網(wǎng)”這一論文方向。一方面是考慮我們現(xiàn)在所學習的電力系統(tǒng)分析、電機學、自動控制原理和智能電網(wǎng)有比較大的關(guān)聯(lián)，另一方面也是因為智能電網(wǎng)這一方向前景廣闊，發(fā)展迅速，將來將與我們的這一專業(yè)的學生息息相關(guān)，我們現(xiàn)在多了解關(guān)于這方面的知識，對我們以后的工作和生活會有很大的幫助，所以經(jīng)過激烈的討論，我們決定就“智能電網(wǎng)”及我國現(xiàn)在所發(fā)展的“堅強智能電網(wǎng)”這一方向展開學習和討論。概述智能電網(wǎng)（SmartPowerGrids），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)絡的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標；解決方案主要包括以下幾個方面：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；三是進行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析，以優(yōu)化運行和管理。電網(wǎng)智能化的六大方面：智能化變電站、發(fā)電、智能輸電、智能配電網(wǎng)、智能用電和智能調(diào)度；這次主要關(guān)注下智能電網(wǎng)中的智能化變電站系統(tǒng)。智能變電站是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，同時，具備支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動等高級功能的變電站。背景智能電網(wǎng)的發(fā)展在全世界還處于起步階段，沒有一個共同的精確定義，其技術(shù)大致可分為四個領(lǐng)域：高級量測體系、高級配電運行、高級輸電運行和高級資產(chǎn)管理。高級量測體系主要作用是授權(quán)給用戶，使系統(tǒng)同負荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運行；高級配電運行核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現(xiàn)大面積連鎖故障的預防；高級輸電運行主要作用是強調(diào)阻塞管理和降低大規(guī)模停運的風險;高級資產(chǎn)管理是在系統(tǒng)中安裝大量可以提供系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備（資產(chǎn)）“健康”狀況的高級傳感器，并把所收集到的實時信息與資源管理、模擬與仿真等過程集成，改進電網(wǎng)的運行和效率。智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用，《計算機學報》刊登的《智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究》一文對此進行了詳細論述，并分析了智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。堅強智能電網(wǎng)堅強智能電網(wǎng)5月21日國家電網(wǎng)公司在“2009特高壓輸電技術(shù)國際會議”上提出了名為“堅強智能電網(wǎng)”的發(fā)展規(guī)劃。堅強智能電網(wǎng)的核心技術(shù)就是傳感技術(shù)，利用傳感器對關(guān)鍵設(shè)備（溫度在線監(jiān)測裝置、斷路器在線監(jiān)測裝置、避雷器在線監(jiān)測、容性設(shè)備在線監(jiān)測）的運行狀況進行實時監(jiān)控，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡系統(tǒng)進行收集、整合，最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達到對整個電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理，規(guī)劃提出，將分三個階段推進“堅強智能電網(wǎng)”的建設(shè)：2009年至2010年為規(guī)劃試點階段，重點開展規(guī)劃、制定技術(shù)和管理標準、開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，及各環(huán)節(jié)試點工作；2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)；2016年至2020年建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”。不僅如此，國務院副總理張德江在會議上還首次表示，中國將從實際出發(fā)，積極探索符合中國國情的智能電網(wǎng)發(fā)展道路?！皥詮娭悄茈娋W(wǎng)”以堅強網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)'電力流、信息流、業(yè)務流'的高度一體化融合，是堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。因此，“堅強”和“智能”是堅強智能電網(wǎng)的基本內(nèi)涵。只有形成堅強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，構(gòu)建“堅強”的基礎(chǔ)，實現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的“智能”技術(shù)特征，才能充分發(fā)揮堅強智能電網(wǎng)的功能和作用。特高壓就為發(fā)展智能電網(wǎng)提供了堅實的基礎(chǔ)。我們提出的目標是加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。我們將要建設(shè)的堅強智能電網(wǎng)，是一個堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。在這個目標的指導下，國家電網(wǎng)將按照統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、試點先行、整體推進的原則，加快建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流構(gòu)成的特高壓骨干網(wǎng)架，在實現(xiàn)各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，圍繞發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等主要環(huán)節(jié)和信息化建設(shè)等方面，分階段推進'堅強智能電網(wǎng)”發(fā)展。到2020年，將全面建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全穩(wěn)定水平、以及電網(wǎng)與電源和用戶之間的互動性得到顯著提高，使'堅強智能電網(wǎng)”在服務經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。一智能電網(wǎng)的相關(guān)概念中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟：智能電網(wǎng)由很多部分組成，可分為：智能變電站，智能配電網(wǎng)，智能電能表，智能交互終端，智能調(diào)度，智能家電，智能用電樓宇，智能城市用電網(wǎng)，智能發(fā)電系統(tǒng)，新型儲能系統(tǒng)?，F(xiàn)在對其中的一部分做簡單介紹。歐洲技術(shù)論壇：一個可整合所有連接到電網(wǎng)用戶所有行為的電力傳輸網(wǎng)絡，以有效提供持續(xù)、經(jīng)濟和安全的電力。中國科學院電工研究所：智能電網(wǎng)是以包括各種發(fā)電設(shè)備、輸配電網(wǎng)絡、用電設(shè)備和儲能設(shè)備的物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、自動化與智能控制技術(shù)等與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)可觀測（能夠監(jiān)測電網(wǎng)所有設(shè)備的狀態(tài)）、可控制（能夠控制電網(wǎng)所有設(shè)備的狀態(tài)）、完全自動化（可自適應并實現(xiàn)自愈）和系統(tǒng)綜合優(yōu)化平衡（發(fā)電、輸配電和用電之間的優(yōu)化平衡），從而使電力系統(tǒng)更加清潔、高效、安全、可靠。美國電力科學研究院：智能電網(wǎng)是一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運作：具有自愈功能;快速響應電力市場和企業(yè)業(yè)務需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務。國家電網(wǎng)中國電力科學研究院：以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)（中國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)），將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。國外應用情況分析在電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)方面，各國電力需求趨于飽和，電網(wǎng)經(jīng)過多年的快速發(fā)展，架構(gòu)趨于穩(wěn)定、成熟，具備較為充裕的輸配電供應能力。德國制定了“E—Energy計劃，總投資1億4千萬歐元，2009年至2012年4年時間內(nèi)，在全國6個地點進行智能電網(wǎng)實證實驗。同時還進行風力發(fā)電和電動汽車實證實驗，并對互聯(lián)網(wǎng)管理電力消費進行檢測。德國西門子、SAP及瑞士ABB等大企業(yè)均參與了這一計劃。預計西門子公司2014年智能電網(wǎng)年度市場規(guī)模將達300億歐元，并計劃搶占20%市場份額，每年確保60億歐元訂單。重點應用領(lǐng)域項目擷逐艮美國4配電、用電qKeelEnergy在伯德滎建設(shè)全美第一個“智能包咿'城市-#紐約2仆10年啟動建設(shè)超導電幽口p歐盟『用電『意大利安裝和改造了辨回萬臺智能電表，建立起了智能化計童幽絡，每年節(jié)省大跑費用./央國建設(shè)了比00多座小型分布式與電站學平均每萬人一座/歐盟計劃選取25到箱座城市建設(shè)所謂的“智能電朗”和“空間絕緣'「城市，這種城市的能源來自城市本身的垃圾再利用、太陽能和風能，血不依賴于外來能源。4中國4國網(wǎng)在上海世礴園、天津中新生態(tài)城建設(shè)智能電網(wǎng)淙合不范工程-4國敬選擇北斥、杭州、廈門等第一期四個:、第—期十八個城市作:為智能配電網(wǎng)試點城市?！喝A東電幽在的閾精現(xiàn)化調(diào)度和智能化控制方面取得宜較.多的注背景堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展在全世界還處于起步階段，沒有一個共同的精確定義，其技術(shù)大致可分為四個領(lǐng)域：高級量測體系、高級配電運行、高級輸電運行和高級資產(chǎn)管理。高級量測體系主要作用是授權(quán)給用戶，使系統(tǒng)同負荷建立起聯(lián)系，使用戶能夠支持電網(wǎng)的運行；高級配電運行核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現(xiàn)大面積連鎖故障的預防；高級輸電運行主要作用是強調(diào)阻塞管理和降低大規(guī)模停運的風險;高級資產(chǎn)管理是在系統(tǒng)中安裝大量可以提供系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備（資產(chǎn)）“健康”狀況的高級傳感器，并把所收集到的實時信息與資源管理、模擬與仿真等過程集成，改進電網(wǎng)的運行和效率。智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用，《計算機學報》刊登的《智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究》一文對此進行了詳細論述，并分析了智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。二智能電網(wǎng)的主要特征智能電網(wǎng)包括八個方面的主要特征，這些特征從功能上描述了電網(wǎng)的特性，而不是最終應用的具體技術(shù)，它們形成了智能電網(wǎng)完整的景象。自愈電網(wǎng)“自愈”指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的'免疫系統(tǒng)”。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。自愈電網(wǎng)進行連續(xù)不斷的在線自我評估以預測電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正。自愈電網(wǎng)確保了電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務中斷，充分應用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務。基于實時測量的概率風險評估將確定最有可能失敗的設(shè)備、發(fā)電廠和線路；實時應急分析將確定電網(wǎng)整體的健康水平，觸發(fā)可能導致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預警，確定是否需要立即進行檢查或采取相應的措施；和本地及遠程設(shè)備的通信將幫助分析故障、電壓降低、電能質(zhì)量差、過載和其他不希望的系統(tǒng)狀態(tài)，基于這些分析，采取適當?shù)目刂菩袆?。自愈電網(wǎng)經(jīng)常應用連接多個電源的網(wǎng)絡設(shè)計方式。當出現(xiàn)故障或發(fā)生其他的問題時，在電網(wǎng)設(shè)備中的先進的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外的可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預警信息。促進參與在智能電網(wǎng)中，用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。從智能電網(wǎng)的角度來看，用戶的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關(guān)系，確保系統(tǒng)的可靠性；從用戶的角度來看，電力消費是一種經(jīng)濟的選擇，通過參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。在智能電網(wǎng)中，用戶將根據(jù)其電力需求和電力系統(tǒng)滿足其需求的能力的平衡來調(diào)整其消費。同時需求響應（DR）計劃將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉(zhuǎn)移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開支和營運開支，通過降低線損和減少效率低下的調(diào)峰電廠的運營，同時也提供了大量的環(huán)境效益。在智能電網(wǎng)中，和用戶建立的雙向?qū)崟r的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)鼓勵和促進用戶積極參與電力系統(tǒng)運行和管理的基礎(chǔ)。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網(wǎng)的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務的信息，同時用戶也可以根據(jù)這些信息制定自己的電力使用的方案。抵御攻擊電網(wǎng)的安全性要求一個降低對電網(wǎng)物理攻擊和網(wǎng)絡攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復的全系統(tǒng)的解決方案。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是從那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起的攻擊。智能電網(wǎng)的設(shè)計和運行都將阻止攻擊，最大限度地降低其后果和快速恢復供電服務。智能電網(wǎng)也能同時承受對電力系統(tǒng)的幾個部分的攻擊和在一段時間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。智能電網(wǎng)的安全策略將包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網(wǎng)和經(jīng)濟發(fā)展的影響。不管是物理攻擊還是網(wǎng)絡攻擊，智能電網(wǎng)要通過加強電力企業(yè)與政府之間重大威脅信息的密切溝通，在電網(wǎng)規(guī)劃中強調(diào)安全風險，加強網(wǎng)絡安全等手段，提高智能電網(wǎng)抵御風險的能力。特殊優(yōu)勢智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于“即插即用”，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。改進的互聯(lián)標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統(tǒng)容易接入。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風電、先進的電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。商業(yè)用戶安裝自己的發(fā)電設(shè)備（包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置）和電力儲能設(shè)施將更加容易和更加有利可圖。在智能電網(wǎng)中，大型集中式發(fā)電廠包括環(huán)境友好型電源，如風電和大型太陽能電廠和先進的核電廠將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。加強輸電系統(tǒng)的建設(shè)使這些大型電廠仍然能夠遠距離輸送電力。同時各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對外來能源的依賴，另一方面提高供電可靠性和電能質(zhì)量，特別是對應對戰(zhàn)爭和恐怖襲擊具有重要的意義。蓬勃發(fā)展在智能電網(wǎng)中，先進的設(shè)備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個時間段內(nèi)支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數(shù)據(jù)，因此電力市場的基礎(chǔ)設(shè)施及其技術(shù)支持系統(tǒng)是電力市場蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。智能電網(wǎng)通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、塵量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而降低電力需求，推動成本更低的解決方案，并促進新技術(shù)的開發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場提供更多選擇的機會。優(yōu)化資產(chǎn)智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行以實現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產(chǎn)將被連續(xù)不斷地用到其極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時需要，每個資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時降低成本。智能電網(wǎng)將應用最新技術(shù)以優(yōu)化其資產(chǎn)的應用。例如，通過動態(tài)評估技術(shù)以使資產(chǎn)發(fā)揮其最佳的能力，通過連續(xù)不斷地監(jiān)測和評價其能力使資產(chǎn)能夠在更大的負荷下使用。智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對運行設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測，以獲取設(shè)備的運行狀態(tài)，在最恰當?shù)臅r間給出需要維修設(shè)備的信號，實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過對系統(tǒng)控制裝置的這些調(diào)整，選擇最小成本的能源輸送系統(tǒng)，提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網(wǎng)運行的費用。此外，先進的信息技術(shù)將提供大量的數(shù)據(jù)和資料，并將集成到現(xiàn)有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強其能力，以優(yōu)化運行和維修過程。這些信息將為設(shè)計人員提供更好的工具，創(chuàng)造出最佳的設(shè)計來，為規(guī)劃人員提供所需的數(shù)據(jù)，從而提高其電網(wǎng)規(guī)劃的能力和水平。這樣，運行和維護費用以及電網(wǎng)建設(shè)投資將得到更為有效的管理。未來分時計費，分時計費、削峰填谷、合理利用電力資源成為電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的重要一環(huán)。通過計費差，調(diào)節(jié)波峰、波谷用電量，使用電盡量平穩(wěn)。對于用電大戶來說，這一舉措將更具經(jīng)濟效益。有效的電能管理包括三個主要的步驟，監(jiān)視、分析和控制。監(jiān)視就是查看電能的供給、消耗和使用的效率；分析就是決定如何提高性能并實施相應的控制方案。通過監(jiān)測能夠使我們“看到”問題，控制就是依據(jù)這些信息可做出正確的峰谷調(diào)整，賦予電能原始數(shù)據(jù)額外的意義。最大化能源管理的關(guān)鍵在于將電力監(jiān)視和控制器件、通訊網(wǎng)絡和可視化技術(shù)集成在統(tǒng)一的系統(tǒng)內(nèi)。電只要發(fā)出來，就消耗了能量。如果能記錄用電信息，根據(jù)歷史用電信息來預測發(fā)電量，使發(fā)電量與用電量相當，不產(chǎn)生多于的電量，才是真正的節(jié)能。用戶還可以將預存的富余電力，在用電峰值時，反饋回電網(wǎng)，幫助電網(wǎng)減小發(fā)電負擔，從中獲得收益。[12]三、智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)：通信建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡一電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡，只有這樣才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標和主要特征。下圖顯示了電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡的關(guān)系。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當這樣的通信系統(tǒng)建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，傳感器應用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)其最重要的特征一自愈特征。它還可以監(jiān)測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統(tǒng)以及用戶進行網(wǎng)絡化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務的水平。在這一技術(shù)領(lǐng)域主要有兩個方面的技術(shù)需要重點關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個'即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進行網(wǎng)絡化的通信；其二是統(tǒng)一的技術(shù)標準，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備（IEDs）以及應用系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標準制定機構(gòu)進行通力的合作，才能實現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。量測參數(shù)量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進的參數(shù)量測技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態(tài)表計?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ埽丝梢杂嬃棵刻觳煌瑫r段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費率政策，編制時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。對于電力公司來說，參數(shù)量測技術(shù)給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關(guān)系（WAMS）、設(shè)備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務所用。未來的數(shù)字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護和控制方案將集成數(shù)字保護、先進的通信技術(shù)以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統(tǒng)中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統(tǒng)。設(shè)備智能電網(wǎng)要廣泛應用先進的設(shè)備技術(shù)，極大地提高輸配電系統(tǒng)的性能。未來的智能電網(wǎng)中的設(shè)備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術(shù)方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質(zhì)量以及電力生產(chǎn)的效率。未來智能電網(wǎng)將主要應用三個方面的先進技術(shù)：電力電子技術(shù)、超導技術(shù)以及大容量儲能技術(shù)。通過采用新技術(shù)和在電網(wǎng)和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質(zhì)量。通過應用和改造各種各樣的先進設(shè)備，如基于電力電子技術(shù)和新型導體技術(shù)的設(shè)備，來提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中要引進許多新的儲能設(shè)備和電源，同時要利用新的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。經(jīng)濟的FACTS裝置將利用比現(xiàn)有半導體器件更能控制的低成本的電力半導體器件，使得這些先進的設(shè)備可以廣泛的推廣應用。分布式發(fā)電將被廣泛地應用，多臺機組間通過通信系統(tǒng)連接起來形成一個可調(diào)度的虛擬電廠。超導技術(shù)將用于短路電流限制器、儲能、低損耗的旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及低損耗電纜中。先進的計量和通信技術(shù)將使得需求響應的應用成為可能?？刂葡冗M的控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預測狀態(tài)并確定和采取適當?shù)拇胧┮韵?、減輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。這些技術(shù)將提供對輸電、配電和用戶側(cè)的控制方法并且可以管理整個電網(wǎng)的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術(shù)緊密依靠并服務于其他四個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如先進控制技術(shù)監(jiān)測基本的元件（參數(shù)量測技術(shù)），提供及時和適當?shù)捻憫赏ㄐ偶夹g(shù)；先進設(shè)備技術(shù)）并且對任何事件進行快速的診斷（先進決策技術(shù)）。另外，先進控制技術(shù)支持市場報價技術(shù)以及提高資產(chǎn)的管理水平。未來先進控制技術(shù)的分析和診斷功能將引進預設(shè)的專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動的控制行動。這樣所執(zhí)行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。當然先進控制技術(shù)需要一個集成的高速通信系統(tǒng)以及對應的通信標準，以處理大量的數(shù)據(jù)。先進控制技術(shù)將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應用軟件。（1）收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測電網(wǎng)元件先進控制技術(shù)將使用智能傳感器、智能電子設(shè)備以及其他分析工具測量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對整個系統(tǒng)的狀態(tài)進行評估，這些數(shù)據(jù)都是準實時數(shù)據(jù)，對掌握電網(wǎng)整體的運行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時間信號，來實現(xiàn)電網(wǎng)早期的預警。（2）分析數(shù)據(jù)準實時數(shù)據(jù)以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進步的能力。狀態(tài)估計和應急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進控制技術(shù)和系統(tǒng)運行人員足夠的時間來響應緊急問題；專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息用于快速決策；負荷預測將應用這些準實時數(shù)據(jù)以及改進的天氣預報技術(shù)來準確預測負荷;概率風險分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設(shè)備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風險的水平；電網(wǎng)建模和仿真使運行人員認識準確的電網(wǎng)可能的場景。（3）診斷和解決問題由高速計算機處理的準實時數(shù)據(jù)使得專家診斷來確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運行人員進行判斷。（4）執(zhí)行自動控制的行動智能電網(wǎng)通過實時通信系統(tǒng)和高級分析技術(shù)的結(jié)合使得執(zhí)行問題檢測和響應的自動控制行動成為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問題的擴展，防止緊急問題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設(shè)置、狀態(tài)和潮流以防止預測問題的發(fā)生。（5）為運行人員提供信息和選擇先進控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動作信號，而且也為運行人員提供信息?？刂葡到y(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對自身有用，而且對系統(tǒng)運行人員也有很大的應用價值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運行人員進行決策。支持百萬伏級特高壓交流工程黃河大跨越工程開始緊張布線。決策支持技術(shù)將復雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)運行人員一目了然的可理解的信息，因此動畫技術(shù)、動態(tài)著色技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)用來幫助系統(tǒng)運行人員認識、分析和處理緊急問題。在許多情況下，系統(tǒng)運行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網(wǎng)需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統(tǒng)、工具和培訓，以使電網(wǎng)運行人員和管理者能夠快速的做出決策。（1）可視化一決策支持技術(shù)利用大量的數(shù)據(jù)并將其裁剪成格式化的、時間段和按技術(shù)分類的最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)給電網(wǎng)運行人員，可視化技術(shù)將這些數(shù)據(jù)展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。（2）決策支持一決策支持技術(shù)確定了現(xiàn)有的、正在發(fā)展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示系統(tǒng)運行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。（3）調(diào)度員培訓一利用決策支持技術(shù)工具以及行業(yè)內(nèi)認證的軟件的動態(tài)仿真器將顯著的提高系統(tǒng)調(diào)度員的技能和水平。（4）用戶決策一需求響應（DR）系統(tǒng)以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產(chǎn)電力。[13]（5）提高運行效率一當決策支持技術(shù)與現(xiàn)有的資產(chǎn)管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網(wǎng)運行、維修和規(guī)劃的效率和有效性。四堅強智能電網(wǎng)的重要意義生活方便堅強智能電網(wǎng)的建設(shè)，將推動智能小區(qū)、智能城市的發(fā)展，提升人們的生活品質(zhì)。①讓生活更便捷。家庭智能用電系統(tǒng)既可以實現(xiàn)對空調(diào)、熱水器等智能家電的實時控制和遠程控制；又可以為電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等提供接入服務；還能夠通過智能電能表實現(xiàn)自動抄表和自動轉(zhuǎn)賬交費等功能。②讓生活更低碳。智能電網(wǎng)可以接入小型家庭風力發(fā)電和屋頂光伏發(fā)電等裝置，并推動電動汽車的大規(guī)模應用，從而提高清潔能源消費比重，減少城市污染。③讓生活更經(jīng)濟。智能電網(wǎng)可以促進電力用戶角色轉(zhuǎn)變，使其兼有用電和售電兩重屬性；能夠為用戶搭建一個家庭用電綜合服務平臺，幫助用戶合理選擇用電方式，節(jié)約用能，有效降低用能費用支出。產(chǎn)生效益堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展，使得電網(wǎng)功能逐步擴展到促進能源資源優(yōu)化配置、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、提供多元開放的電力服務、推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多個方面。作為我國重要的能源輸送和配置平臺，堅強智能電網(wǎng)從投資建設(shè)到生產(chǎn)運營的全過程都將為國民經(jīng)濟發(fā)展、能源生產(chǎn)和利用、環(huán)境保護等方面帶來巨大效益。（1）在電力系統(tǒng)方面。可以節(jié)約系統(tǒng)有效裝機容量；降低系統(tǒng)總發(fā)電燃料費用；提高電網(wǎng)設(shè)備利用效率，減少建設(shè)投資；提升電網(wǎng)輸送效率，降低線損。（2）在用電客戶方面?？梢詫崿F(xiàn)雙向互動，提供便捷服務；提高終端能源利用效率，節(jié)約電量消費；提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量。（3）在節(jié)能與環(huán)境方面?？梢蕴岣吣茉蠢眯?，帶來節(jié)能減排效益；促進清潔能源開發(fā)，實現(xiàn)替代減排效益；提升土地資源整體利用率，節(jié)約土地占用。（4）其他方面?？梢詭咏?jīng)濟發(fā)展，拉動就業(yè)；保障能源供應安全；變輸煤為輸電，提高能源轉(zhuǎn)換效率，減少交通運輸壓力。推進系統(tǒng)（1）能有效地提高電力系統(tǒng)的安全性和供電可靠性。利用智能電網(wǎng)強大的“自愈”功能，可以準確、迅速地隔離故障元件，并且在較少人為干預的情況下使系統(tǒng)迅速恢復到正常狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。（2）實現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。堅強智能電網(wǎng)建設(shè)可以促進電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、運行和管理等各個方面的提升，以適應電力市場需求，推動電網(wǎng)科學、可持續(xù)發(fā)展。（3）減少有效裝機容量。利用我國不同地區(qū)電力負荷特性差異大的特點，通過智能化的統(tǒng)一調(diào)度，獲得錯峰和調(diào)峰等聯(lián)網(wǎng)效益；同時通過分時電價機制，引導用戶低谷用電，減小高峰負荷，從而減少有效裝機容量。（4）降低系統(tǒng)發(fā)電燃料費用。建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，可以滿足煤電基地的集約化開發(fā)，優(yōu)化我國電源布局，從而降低燃料運輸成本；同時，通過降低負荷峰谷差，可提高火電機組使用效率，降低煤耗，減少發(fā)電成本。（5）提高電網(wǎng)設(shè)備利用效率。首先，通過改善電力負荷曲線，降低峰谷差，提高電網(wǎng)設(shè)備利用效率；其次，通過發(fā)揮自我診斷能力，延長電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施壽命。（6）降低線損。以特高壓輸電技術(shù)為重要基礎(chǔ)的堅強智能電網(wǎng)，將大大降低電能輸送中的損失率；智能調(diào)度系統(tǒng)、靈活輸電技術(shù)以及與用戶的實時雙向交互，都可以優(yōu)化潮流分布，減少線損；同時，分布式電源的建設(shè)與應用，也減少了電力遠距離傳輸?shù)木W(wǎng)損。分配資源我國能源資源與能源需求呈逆向分布，80%以上的煤炭、水能和風能資源分布在西部、北部地區(qū)，而75%以上的能源需求集中在東部、中部地區(qū)。能源資源與能源需求分布不平衡的基本國情，要求我國必須在全國范圍內(nèi)實行能源資源優(yōu)化配置。建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，為能源資源優(yōu)化配置提供了一個良好的平臺。堅強智能電網(wǎng)建成后，將形成結(jié)構(gòu)堅強的受端電網(wǎng)和送端電網(wǎng)，電力承載能力顯著加強，形成“強交、強直”的特高壓輸電網(wǎng)絡，實現(xiàn)大水電、大煤電、大核電、大規(guī)?？稍偕茉吹目鐓^(qū)域、遠距離、大容量、低損耗、高效率輸送顯著提升電網(wǎng)大范圍能源資源優(yōu)化配置能力。能源發(fā)展風能、太陽能等清潔能源的開發(fā)利用以生產(chǎn)電能的形式為主，建設(shè)堅強智能電網(wǎng)可以顯著提高電網(wǎng)對清潔能源的接入、消納和調(diào)節(jié)能力，有力推動清潔能源的發(fā)展。①智能電網(wǎng)應用先進的控制技術(shù)以及儲能技術(shù)，完善清潔能源發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)標準，提高了清潔能源接納能力。②智能電網(wǎng)合理規(guī)劃大規(guī)模清潔能源基地網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和送端電源結(jié)構(gòu)，應用特高壓、柔性輸電等技術(shù)，滿足了大規(guī)模清潔能源電力輸送的要求。③智能電網(wǎng)對大規(guī)模間歇性清潔能源進行合理、經(jīng)濟調(diào)度，提高了清潔能源生產(chǎn)運行的經(jīng)濟性。④智能化的配用電設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對分布式能源的接納與協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)與用戶的友好互動，使用戶享受新能源電力帶來的便利。節(jié)能減排堅強智能電網(wǎng)建設(shè)對于促進節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重要意義：①支持清潔能源機組大規(guī)模入網(wǎng)，加快清潔能源發(fā)展，推動我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整；②引導用戶合理安排用電時段，降低高峰負荷，穩(wěn)定火電機組出力，降低發(fā)電煤耗；③促進特高壓、柔性輸電、經(jīng)濟調(diào)度等先進技術(shù)的推廣和應用，降低輸電損失率，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性；④實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶有效互動，推廣智能用電技術(shù)，提高用電效率；⑤推動電動汽車的大規(guī)模應用，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)減排效益。智能電網(wǎng)概念的發(fā)展有3個里程碑：第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網(wǎng)”解決方案。舊M的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)安全運行、提高可靠性，從其在中國發(fā)布的《建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理一中國電力發(fā)展的新思路》白皮書可以看出該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是舊M一個市場推廣策略。第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了已公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網(wǎng)系統(tǒng)進行升級換代，建立美國橫跨四個時區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng)；發(fā)展智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，最大限度發(fā)揮美國國家電網(wǎng)的價值和效率，將逐步實現(xiàn)美國IBM公司太陽能地熱能風能美國太陽能、風能、地熱能的統(tǒng)一入網(wǎng)管理；全面推進分布式能源管理，創(chuàng)造世界上最高的能源使用效率