智能电网大数据

智能电网和大数据

1 智能电网

智能电网(smart power grids)，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电育濒量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体清况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。

从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点:智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

2 智能电网的发展

2.1 美国

2.1.1 电网2030规划

2003年2月，美国时任总统布什提出“电网2030规划”，指出要建设现代化电力系统，以确保经济安全，同时促进电力系统自身的安全运行。该规划的主要内容有:为所有用户提供高度安全、可靠、数字化的供电服务，在全国实现成本合

理、生产过程无污染、低碳排放的供电，经济实用的储能设备，建成超导材料的骨干网架。为有效促进智能电网建设，美国于2007年12月颁布“能源独立与安全法案2007"，确立了国家层面的电网现代化政策，设立新的专责联邦委员会，并界定其职责与作用，建立问责机制，同时建立激励机制，促进股东投资。

2.1.3 奥巴马政府施政计划

美国总统奥巴马为振兴经济，从节能减排、降低污染角度提出绿色能源环境气候一体化振兴经济计划，智能电网是其中的重要组成部分。

2.2 欧洲

欧盟为应对气候变化、对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，正在着手制定一整套能源政策。这些政策将覆盖资源侧、输送侧以及需求侧等方面，从而推动整个产业领域深刻变革，为客户提供可持续发展的能源，形成低能耗的经济发展模式。欧洲智能电网技术研究主要包括网络资产、电网运行、需求侧和计量、发电和电能存储四个方面。

2.3国外智能电网技术研究近况

按照智能电网本身所覆盖的价值链环节，智能电网的关键技术可划分为智能用电、智能网络、新能源发电与智能企业四类。

（1）智能用电:包括智能表计、电池技术、家庭自动化、微型电网、优质供电园区等。

（2）智能网络:包括调度自动化、即插即用式智能电力设备、智能保护装置、测量监视设备、电力电子设备、海量数据处理技术和可视化技术等。

（3）新能源发电:包括可再生能源发电、微透平技术、超导储能技术等。

（4）智能企业:包括信息集成技术、通信技术等。

2.4 建设智能电网涉及的重要技术

2.4.1稳定而灵活的网络拓扑

稳定、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡，无论从当前还是从长远看，要满足经济社会发展对电力的需求，必须走远距离、大规模输电和大范围资源优化配置的道路。特高压输电能够提高输送容量、减少输电损耗、增加经济输电距离，在节约线路走廊占地、节省工程投资、保护生态环境等方面也具有明显优势。因此，发展特高压电网，构建电力“高速公路”成为必然的选择。如何进一步优化特高压和各级电网规划，做好特高压交流系统与直流系统的衔接、特高压电网与各级电网的衔接，促进各电压等级电网协调发展、送端电网和受端电网协调发展、城市电网与农村电网协调发展、一次系统和二次系统协调发展，成需要解决的关键问题。随着电网规模的扩大，互联大电网的形成，电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越突出，对主网架结构的规划设计要求相应地提高。只有灵活的电网结构才能应对冰灾战争等突发灾害性事件对电网安全的影响。

2.4.2开放、标准、集成的通信系统

智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力:既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对己经发生的扰动做出响应的能力。智能电网也需要不断整合和集成企业资产管理和电网生产运行管理平台，从而为电网规划、建设、运行管理提供全方位的信息服务。因此，宽带通信网，包括电缆、光纤、电力线载波和无线通信，将在智能电网中扮演重要角色。智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，这一问题需要格外注意。目前美国EPRI的合作伙伴PowerWec, EEI, NERC以及爱达荷州实验室正致力于信息安全问题的研究。

2.4.3智能、标准的计量体系和需求侧管理

电网的智能化需要电力供应机构精确得知用户的用电规律，从而对需求和供应有一个更好的平衡。目前我国的电表只是达到了自动读取，是单方面的交流，不是双方的、互动的交流。由智能电表以及连接它们的通信系统组成的先进计量系统能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应。将来随着技术的发展，智能电表还可能作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、运行宽带业务或传播电视信号的整合。这里涉及到用户门户(customer portal)技术，作为美国Intelligrid项目的重要研究内容之一，该项研究致力于设计与目前用户使用的提供“非能源服务”的协议相连接的接口。

2.4.4智能调度技术和广域防护系统

智能调度是未来电网发展的必然趋势，调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展。调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系。智能化调度的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防。

2.4.5 智能化调度的关键技术包括:

（1）系统快速仿真与模拟(fast simulation and modeling,FSM)。

（2）智能预警技术。

（3）优化调度技术。

（4）预防控制技术，事故处理和事故恢复技术(如电网故障智能化辨识及其恢复)。