《电力系统运行与控制》报告

电气工程学院电气工程专业

智能电网技术综述

摘要：阐述了智能电网的内涵和特点，总结了智能电网技术的国内外研究现状以及发展智能电网对中国的重要意义，分析了我国发展智能电网的条件，指出了建设智能电网在网络拓扑、通信系统、计量体系、需求侧管理、智能调度、电力电子设备、分布式电源接入等领域需要解决的关键技术问题。

关键词：智能电网；智能调度；节能减排；分布式发电

Survey on Smart Grid Technology

Abstract：In this paper the connotation of smart grid is expounded, the present research status of smart grid home and abroad as well as the practical significance of developing smart grid in China are summarized. As a reference for relative researchers, this paper analyzes the conditions to develop smart grid in China, and points out the key technological problems to be solved for the development of smart grid in the fields of power network topology, communication system, metering infrastructure, demand side management, intelligent dispatching, power electronic equipments, distributed generation integration etc.

Key words: smart grid；intelligent dispatching；energy-saving and pollutant emission reducing；distributed generation

0引言

近来国际上，特别是在北美和欧洲关于“智能电网”的研究和讨论很热。智能电网是使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络，其目的是改善电力传送和使用的效率、可靠性和安全。常用的英文术语有：Smart Grid，IntelliGrid，Self-Healing Grid，Modern Grid等。这些词具有相似的

内涵，目前使用较多的是Smart Grid。本文使用的“智能电网”与此词相对应[i iv]。1智能电网研究的目标和主要特征

1.1智能电网研究的目标

智能电网研究的目标是：

1）实现（以抵御事故扰动为目的）安全稳定运行，降低大规模停电的风险；

2）使分布式电源（DER，含分布式发电、分布式储能和电力用户的需求响应）得到有效的利用；

3）提高电网资产的利用率；

4）提高用户用电的效率、可靠性和电能质量。需要强调的是，驱使人们研究智能电网的，不是电的成本，而是由于缺乏合格电力所造成损失的成本。而通信和信息技术的长足发展已为实现这些目标准备好了良好的技术条件。

1.2智能电网的主要特征

同目前电网的功能相比较，将来智能电网的主要特征是：

1）激励节约用电——向用户提供充分的实时（或分时）电价信息，有许多方案和电价可供用户选择；

2）提供发电及储能——以大量“即插即用”的分布式电源补充集中式发电；

3）使市场化成为可能——末端用户可以积极参与成熟、健壮、很好集成的

趸售市场；

4）满足电能质量需要——有各种各样的质量、价格方案可供选择；

5）优化——电网智能化与资产管理软件深度的集成；

6）自愈——发生故障时系统可自愈，减少停电影响；

7）抵御攻击——遇到恐怖攻击或自然灾害时具有快速恢复供电的能力等。2智能电网与传统电网的差异

传统电网是一个刚性系统，电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性，致使电网没有动态柔性及可组性;垂直的多级控制机制反应迟缓，无法构建实时、可配置、可重组的系统;系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向;系统内部存在多个信息孤岛，缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高，但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的，不能构成一个实时的有机统一整体，所以整个电网的智能化程度较低[9-10]。

与传统电网相比，人们设想中的智能电网将进一步拓展对电网全景信息（指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等）的获取能力，以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础，以服务生产全过程为需求，整合系统各种实时生产和运营信息，通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化，为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图，并给出相应的辅助决策支持，以及控制实施方案和应对预案，最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理[9-10]。

与传统电网相比，智能电网将进一步优化各级电网控制，构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构，通过集中与分散相结合，灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量，实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。

由于智能电网可及时获取完整的电网信息，因此可极大地优化电网全寿命周期管理的技术体系，承载电网企业社会责任，确保电网实现最优技术经济比、最佳可持续发展、最大经济效益、最优环境保护，从而优化社会能源配置，提高能源综合投资及利用效益。

3国内外研究现状

3.1国外研究现状

3.1.1概述

2005年，一位名叫马克⋅坎贝尔的加拿大人发明了一种无线控制器，这种控制器与大楼的各个电器相连，让大楼里的电器互相协调，减少了大楼在用电高峰期的用电量[14]。坎贝尔实际上利用了群体行为(Swarm)原理。该技术仅是目前热门的智能电网技术中的一种。

欧美各国对智能电网的研究开展较早，且已经形成强大的研究群体。由于各国的具体情况不同，其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。

美国主要关注电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。主要实施项目有美国能源部和电网智能化联盟主导的GridWise项目和EPRI发起的Intelligrid项目。