美国智能电网的定义及其技术路线解读
智能电网及其管理技术
智能电网及其管理技术智能电网（Smart Grid）是指基于现代信息通信技术和智能化控制技术，将传统电网的各个节点实现智能互联，形成一种具有高可靠性、高透明度、高能效、高可持续性和高安全性的电力供应系统。
智能电网的出现，将会在能源效率、用电安全性、环保节能等方面带来革命性的改变。
然而，智能电网的管理技术的重要性也日益凸显。
一、智能电网技术的发展智能电网技术始于上世纪90年代初期，当时美国开始研究如何将计算机、通信技术应用于电力系统，从而推动智能电力系统的建设。
20世纪末，一系列相关技术的发展，如先进计算机技术、新型通讯技术、高密度电子设备等技术的出现，为智能电网的研究和应用奠定了坚实的基础。
二、智能电网的优势智能电网主要分为两个部分：供电侧和用电侧。
在供电侧，智能电网具有以下优势：1. 增强电网的灵活性：智能电网具有电网管理的自适应性和灵活性，能够自动监测、控制和优化电网负荷和能源分配，最大程度地平衡供求关系。
2. 提高能源效率：智能电网可以通过对发电、输电、配电的实时监测和管理，来提高能源的利用效率，促进节能减排、优化能源结构，实现可持续能源的使用。
3. 提高供电的可靠性：智能电网采用先进的通信技术实现对电网各个节点的监测和管理，能够实时检测及处理电网故障，降低停电损失和供电不稳定的问题。
在用电侧，智能电网也具有以下优势：1. 提高用电的安全性：智能电网通过智能化、自动化的电力管理，实现电力网络中安全管理和故障诊断，可以大大提高用电的安全性。
2. 提供智能化的服务：智能电网将人工智能、虚拟现实等新兴技术与电力系统相结合，可以为用户提供更智能、更便捷、更舒适的用电服务。
三、智能电网的管理技术智能电网的管理技术主要包括以下方面：1. 网络监测技术：通过部署监测设备、传感器、通信设备等，实现对电网的实时监测和管理。
监测技术可以帮助电力公司实时获取电力生产和使用情况，从而及时对电力系统中出现的故障进行诊断和处理。
智能电网的概念与发展趋势分析
智能电网的概念与发展趋势分析智能电网是一种将信息技术与能源系统相结合的创新型电网系统，旨在提高电力系统的安全、可靠、高效和可持续运行水平。
随着社会经济的不断发展和人们对能源需求的增长，传统的电力系统已经难以满足能源需求。
因此，智能电网作为一种新型的电力系统，正在逐渐引起人们的关注和重视。
智能电网的概念最早可以追溯到上个世纪八十年代末，当时美国MIT提出了“数字电力系统”的概念，其意义在于通过信息技术对电力系统进行监测、控制和故障预测，提高电力系统的安全性和经济性。
而随着信息技术的迅猛发展，智能电网的概念也在不断演变和发展，逐渐成为一种融合了智能化、自动化、互联网、大数据等新技术的电力系统。
智能电网的发展趋势包括数据共享、个性化服务、分布式能源、电动汽车充电设施等方面。
在数据共享方面，智能电网可以通过大数据技术对电力系统进行监测和分析，提高系统运行的效率和安全性。
个性化服务则可以通过智能电表等智能设备，向用户提供更加便捷和智能的用电服务。
分布式能源是指利用太阳能、风能等分布式能源作为电力系统的补充能源，降低系统的运行成本和环境污染。
此外，电动汽车充电设施的建设也是智能电网发展的一个重要方向，可以实现电动汽车的智能充电和用电管理。
智能电网的发展不仅可以提高电力系统的可靠性和安全性，还可以促进能源的可持续发展和环境保护。
根据国际能源署（IEA）的统计数据，智能电网的建设可以减少电力系统的损耗、降低碳排放和提高电力系统的效率。
因此，智能电网的发展不仅可以满足人们对能源需求的增长，还可以为环境保护和可持续发展做出贡献。
在智能电网的建设和发展过程中，也面临着一些挑战和困难。
首先是技术问题，智能电网涉及到多个领域的技术知识，如信息技术、能源技术、大数据等，因此需要跨学科的合作和研究。
其次是安全问题，智能电网的建设需要监测和控制大量的电力设备和数据信息，一旦遭遇网络攻击或系统故障，可能会对电力系统造成严重的影响。
美国对智能电网的理解
“45亿美元发展智能电网远远不够，需要拿出商业运作模式”(图)2009-06-29 11:47:00来源: 东方早报(上海)跟贴0 条手机看新闻在美国，智能电网并非新名词，这个概念已经存在八九年了，最近突然变得很流行和美国目前面临的经济挑战有关。
IC 资料编者按6月26日晚美国众议院通过了《美国清洁能源安全法案》，其核心是“碳排放限额和交易制度”，对智能电网发展可谓系统性利好。
加上之前奥巴马签署的《美国复苏和重新投资法》中有45亿美元专款扶持，美国的智能电网发展可谓如虎添翼：既有政策撑腰，又有财政力挺。
早报记者近日在美专程采访了美国发展智能电网的几位关键人物。
从记者发回的报道中，我们了解到，在美国，尽管对智能电网的概念仍众说纷纭，智能电网中后期发展的庞大资金还不知着落，政府官员为了政治前途而不愿冒“智能电网短期成本飙升”的风险，电力企业申请智能电网项目需要提供长达1000页的材料……但至少可以肯定的是，美国民众已经达成共识——智能电网的时代已经到来。
有这点就足够了。
只要认识趋同，则行动终会统一。
本周早报财经将陆续刊发有关美国智能电网的独家探营系列报道。
早报特约记者刘莉发自华盛顿美国总统奥巴马签署的《美国复苏和重新投资法》（AmericanRecoveryandReinvestment Act）中有45亿美元专门用于扶持智能电网的发展，把智能电网提升到战略的高度。
早报记者专访了奥巴马智能电网宏伟愿景的主要推广与实施者、45亿美元的监管人——美国能源部联邦智能电网特别工作组组长埃瑞克·奈特那（EricLightner）。
智能电网应有七大功能东方早报：关于智能电网定义的争论很多，到目前为止有没有一个大家都比较认可的定义？奈特那：智能电网到底是什么？我们认为有一个大家都可以接受的标准定义对智能电网的发展很重要。
所以我们用了整整两年时间，先后在全美国范围内与200多位企业、行业协会、监管机构代表举行座谈，让整个行业内的不同利益相关者从各自所处的不同位置谈智能东方早报：你给出的定义非常笼统？这可以算国际通行定义吗？奈特那：对于智能电网具有以上7大功能大家都没有任何异议，之所以没有给出详细的解释，是因为具体如何达到这7大功能各方的分歧还是很大的。
国外智能电网研究与发展
国外智能电网研究与发展（一）▪出处：国家能源局能源节约和科技装备司日期：2010-05-10▪▪分享到：新浪微博一、美国美国并不是智能电网技术最先进的国家，但却是准备最为充分、计划最为系统、推动最为有力的国家。
从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。
(一) 美国智能电网理论的沿革1.EPRI（美国电力科学研究院）的“Intelligrid”（智能电网）概念。
ERPI是智能电网研究的先行者之一，早在1998～2002年间，该研究院即推动“复杂交互式网络/系统”（CN/SI），试图为电网开发一个中央神经系统，提高调度员对电网事故的预判能力。
2001年，EPRI开始对智能电网的系统研究，并将其称为“Intelligrid”，项目目的是创建一个将电力与通讯、计算机控制系统集成起来的架构。
2004年，EPRI公布了《Intelligrid用户指南与建议》、《Intelligrid功能需求》、《Intelligrid模型》以及《Intelligrid技术分析》等一系列文档，并提出了公开的智能电网架构（Intelligrid Architecture），为公用事业机构提供了参照。
此外，EPRI还开展了快速仿真与模拟、分布能源资源通讯协议等方面的研究。
2.《Grid 2030》。
2003年2月初，美国政府根据前两年对能源和电力问题研究的成果，包括国家能源政策发展组报告（2001年5月）、《国家传输电网研究》（2002年5月）和电力咨询委员会部长报告（2002年9月），提出有必要对国家电力传输系统进行现代化改造，以保障国家经济安全和国家整体安全。
2003年4月，美国能源部召集了来自电力企业、设备制造商、信息技术厂商、联邦政府有关部门、大学和国家实验室的65名资深人士共同探讨美国电网的未来，并将会议成果归纳形成了题为《Grid 2030》的报告，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。
美国“电网智能化”(GridWise)计划基本情况
美国“电网智能化”（GridWise）计划基本情况华东电力试验研究院科技信息所 迟峰1 美国开展“电网智能化”研究的背景安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证。
美国的电力工业曾经被认为是现代工程的典范，在过去几十年中为该国的持续繁荣、稳定做出过重要贡献。
然而，近年来，美国发生了一系列影响范围广、后果严重的大规模停电事故，尤其是2003年8.14美加大停电事故，影响范围涉及俄亥俄州、密歇根州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西州和加拿大安大略省5000万人。
美国学者和官员认为，美国的电力系统正变得日益陈旧和过时。
目前美国电力系统中的很多设备都是在上世纪50、60年代设计。
这些设备占地大、价格高，同时也与数字信息技术相脱节，无法应用最新的信息、通信及自动控制等技术。
如果目前的电力系统运行、规划方式没有重大改变，那么至2020年，美国还至少需要在电力基础设施上投资5000亿美圆，以满足日益增长的负荷。
利用信息技术对电网进行改造，建设一个高效能、低投资、安全可靠运行的电力系统成为美国社会的一致要求。
“电网智能化”工程由美国能源部牵头，通过向现有的电力基础设施中安装远程通讯设备、传感器和计算机装置来改进国家电网，以减少电费开支，减轻电网负荷。
研究人员把主要电气设备与因特网联网，监控实时电价，并在其他电器上安装专门芯片，追踪电网稳定性。
他们希望借此更新陈旧的电力设施，改善电力实时追查系统，以优化电能的利用。
电网智能化的关键就是与用户的互动，将用户的需求及时反映到电网的运行控制中。
其目的是在不断降低成本和提高效率的同时，提高整个电网的可靠性及可用性。
2“电网智能化”研究的组织情况“电网智能化”由美国能源部（DOE）、能源部所属的太平洋西北国家实验室（PNNL）和来自电力工业的参与者共同推动。
“电网智能化”的研究工作最初起源于DOE一个名为电网智能化的项目，由美国能源部及其所属的太平洋西北国家实验室所推动。
美国智能电网路线图3.0
NIST 特别发行 1108R3智能电网互操作性 NIST标准框架和路线图Release 3.0智能电网和网络）物理系统项目办公室和能源与环境司,工程实验室与以下单位合作物理测量实验室和信息技术实验室NIST 特别发行 1108R3 智能电网互操作性 NIST标准框架和路线图Release 3.0智能电网和网络）物理系统项目办公室和能源与环境司（工程实验室与以下单位合作物理测量实验室和信息技术实验室May 2014U.S. Department of CommercePenny Pritzker（ SecretaryNational Institute of Standards and TechnologyPatrick D. Gallagher（Acting Deputy Secretary of Commerce（and Director of NIST目录执行摘要 (7)1.目的与范围 (21)概述与背景 (21)本框架的使用 (25)关键概念 (27)1.3.1.定义 (27)1.3.2.应用与需求 九大优先领域 (29)框架内容概览 (31)2.智能电网愿景 (33)智能电网概述: 定义、成本、收益、与标准 (33)对于国家能源政策目标的重要性 (39)国际智能电网标准 (43)调整架构的国际工作努力 (44)关键属性--标准和一 性 (46)3.智能电网互操作性专家组 (SGIP) (50)概述 (50)SGIP前身: 2008 and 2009 (50)SGIP, 公共/私营合作伙伴关系: 2010 - 2012 (52)SGIP, 由业界领导的非营利性组织: 2013 - 现在 (56)SGIP 标准目录 (58)4.已经确认实施的标准 (61)用于确认互操作性标准的指导原则与过程 (61)标准确认过程综述 (66)目前NIST已确认的标准清单 (68)未来智能电网标准的确认过程 (128)5.架构框架 (129)介绍 (129)智能电网的架构目标 (130)智能电网架构方法论 (131)5.3.1.总述—概念域模型 (131)5.3.2.智能电网架构方法论 (SGAM)介绍 (136)5.3.3.概念域语境中传统逻辑应用类型的介绍 (146)用例 (148)智能电网架构委员会 (SGAC)在进行的工作 (151)5.5.1.概念业务服务 (151)5.5.2.架构开发工作小组 (152)5.5.3.SGAC的标准评审 (153)6.网络安全策略 (156)智能电网中的网络安全 (156)NIST在智能电网网络安全中的作用 (158)目前的进展情况 (160)6.3.1.NIST发布机构间报告(NISTIR) 7628 和配套文档 (160)6.3.2.标准评审 (162)6.3.3.风险管理框架 (162)6.3.4.网络）物理系统的研究 (163)6.3.5.先进的表计可升级性测试指南 (164)未来的工作活动 (164)7.智能电网互操作性测试与认证框架 (166)NIST 在智能电网测试与认证中的作用 (166)NIST发起的框架开发支持工作 (166)7.2.1.测试与认证框架开发指南 (167)7.2.2.对现有智能电网标准相关测试计划的评估 (168)SGTCC 框架开发工作活动 (169)7.3.1.互操作性过程参考手册 (IPRM) (170)SGTCC 自框架2.0以来取得的进展 (173)7.4.1.IPRM V2版 (173)7.4.2.参与ITCAs、实验室、认证机构、和委托认证机构 (174)7.4.3.SGTCC对于SGIP CoS 的评审意见 (176)目前的智能电网测试举措 (177)7.5.1.测试计划的优先级安排—差距/机遇 (177)7.5.2.外联 (178)未来的方向 (179)7.6.1.通过优先行动计划孵化新的测试举措 (179)7.6.2.测试计划目录 (179)7.6.3.IPRM V3版本 (180)7.6.4.国际参与 (180)8.跨领域和未来的问题 (182)引言 (182)8.1.1.电磁扰动与干扰 (184)8.1.2.电网的可靠性与适应性定义 (187)8.1.3.可实现性、安全性、可靠性、适应性、及框架标准的影响 (188)8.1.4.智能电网社区对于进一步定义研发需求的努力 (191)框架更新 (192)附录 A: 缩略语清单 (193)附录 B: 具体的域图 (202)附录 C: 智能电网面向服务及本体论 (221)附录 D: SGIP委员会、领域专家工作组 (DEWGs)、和优先行动计划(PAPs) (233)声明本文档 包括任何初步讨论稿 由美国国家标准技术研究院(NIST)准备。
美国智能电网建设概述
美国智能电网建设概述《中国计算机报》记者姜洋国际金融危机爆发以来，美国把新能源产业发展提升到了前所未有的高度。
智能电网（Smart Grid）建设更是被奥巴马政府选择为刺激美国经济振兴的核心主力和新一轮国际竞争的战略制高点。
智能电网成美国经济新增长点根据美国2007年12月通过的《能源独立和安全法案》（EISA）第1305节的描述，智能电网是一个涵盖现代化发电、输电、配电、用电网络的完整的信息架构和基础设施体系，具有安全性、可靠性和经济性三个特点。
通过电力流和信息流的双向互动（two-way），智能电网可以实时监控、保护并自动优化相互关联的各个要素，包括高压电网和配电系统、中央和分布式发电机、工业用户和楼宇自动化系统、能量储存装置，以及最终消费者和他们的电动汽车、家用电器等用电设备，以实现更智慧、更科学、更优化的电网运营管理，并进而实现更高的安全保障、可控的节能减排和可持续发展的目标。
与传统电网相比，美国能源部（DOE）认为，智能电网具有七大不同功能：一是鼓励消费者在知情情况下的高度参与。
在智能电网中，用户要么改变以往的用电习惯，要么为高峰负荷时用电而承担高昂的电价。
而用户的节能行为和通过网络电量计量向电网卖电的行为将得到相应的补偿。
这样，企业用户及个人用户等能源消费者会选择最合适自己的供电方案和电价，既可以减少用户的整体电费开支，又可以降低电网设备容量，减少电网工程造价。
美国能源部西北太平洋国家实验室2008年的一项调查结果表明，利用智能电网技术监控并调整家中能耗后，家庭用户每年的电费平均降低了10%；如果智能电网得到广泛部署的话，每年能够将公用电网高峰负载降低15%，相当于超过100千兆瓦的电量。
而为了获取这些电量，在美国未来20年内就需要建设100座大型燃煤发电厂，也就是说，通过对电网的智能化改造，未来20年美国将节省新电厂和电网投资达2000亿美元，相当于减少了3000万路面行驶车辆。
二是能够适应所有的电源种类和电能储存方式。
美国智能电网相关技术---精品管理资料
美国智能电网相关技术2009-7—22 13：05:04信息来源:浏览次数：129电网运行与管理实时监测—传感器遍布电网，从发电机、线路到变电站和馈线.实时信息使多种功能都成为可能，包括电网问题的快速诊断和修正，确定输电线路何时达到容量上限的测量.缺少这些信息则意味着输电网运行人员无法充分利用线路，以确保其不会过负荷。
实时读取则允许对输电线路更充分的利用，从而改善电网可靠性和经济性。
快速仿真与建模—FSM，即快速仿真与建模,其目的是为“自愈”的电网提供数学上的支撑，使电网对将要发生的扰动具有一定的预见与反应能力，从而不断调整其状态.具体来说,FSM旨在开发一套开放的软件平台,使电网对扰动有一定的预见及自动响应能力；向系统运行人员提供精确的实时状态估计以辅助其作出决策;使电网运行人员能够根据历史数据与实时数据进行正确的预测和操作。
FSM可进一步分为TFSM（Transmission FSM）与DFSM(Distribution FSM)，即输电系统的FSM和配电系统的FSM。
TFSM在2004年2月开始由一个研发团队承担并签署了相关的合约，该团队由来自TVA、HP公司和华盛顿大学等机构的专家组成,由ABB公司领导。
该团队目前已经建立了TFSM的功能需求，并已经开发出一套计算机架构以支持这一系统。
DFSM在2004年9月开始由另一个团队承担并签署了相关合约，该团队由纽约联合爱迪生公司和法国EDF的专家组成。
该团队目前已经建立了DFSM的功能需求,并为关键功能设计了UML（统一建模语言)模块。
输电/配电自动化—自动化给予电网管理者遥控运行电网的能力,而以前运行人员只能在变电站或馈线现场对设施进行手动操作.自动化能够对电网状态作出更快的调整，有助于避免电网停电和快速恢复.一些电网研究人员预计，自动化电网更加灵活，能够在故障期间将电力输送至对可靠性具有绝对要求的用户中（如医院）.自动化变电站具有传统变电站缺少的能力，将新的智能信息技术和控制技术连接起来。
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从图中看出，现在的电网是传统的大型集中发 电厂发电，然后是输配用。未来电网的发展依 托自然、分散的电源点，电厂自主发电或进行 高度集中地网卡管理。 CHP：冷热电联产
中国智能电网发展概况
定义：智能电网以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网 架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技 术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形 成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置，确保电力 供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力 市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增 值服务。 我国情况是，国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略， 即以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高 压电网，形成电力“高速公路”，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再 生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。同时，将以特 高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、 数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。
Thus, it is not a grid in the sense of a transmission grid as we know it. At the transmission level, today’s grid is efficient, smart, and intelligent. At the distribution and customer levels, there are opportunities for automation, advanced data collection, and intelligent appliance control that provide opportunities for energy efficiency and better integration of distributed generation including renewable to reduce carbon emission.
2. The definition of U.S. Smart Grid
According to the U.S. Department of Energy’s modern grid initiative, a smart grid integrates advanced sensing technologies, control methods, and integrated communications into the current electricity grid.
Strategic Research Agenda for Europe‘s Electricity Network of the future
The SDD Strategic Deployment Document
欧洲未来电网的发展
与电网的大容量和超高压发展方向相反，欧洲 关注更多的是智能电网技术。未来的电网必须 建立在电网信息化管理系统之上，特别是低压 供电电网的信息化控制、流量平衡控制、网内 分布式能源智能管理与控制系统、智能保护系 统等。
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美国发展智能电网的驱动因素：2003年美加大 停电后，美国电力行业决心利 用信息技术对陈旧老 化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以 期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的 灵活应变的智能电网。 改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性 提高能源的利用效率和技术的先进性 提高用户对电价的可承受能力 适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降 低排放水平 提高在全球的竞争性
中国特色的智能电网（国家电网公司智能电 网部主任王益民 ）
• 中国式的智能电网，首先要满足电力负 荷需求，在前期保证输电、变电的智能 化建设，要保证供电安全可靠性，要满 足经济意义和节能，最后保证电能质量 和可再生能源接入。 • 这个战略的核心仍然是依托中央集权制 的国家体制营建特高压电网基础上的电 网现代化，其电力中枢系统仍然没有摆 脱大煤电、大水电，而以实现电网骨架 更大体系的统一目标。
美国智电网的定义及其技术 路线
1.智能电网发展概况
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并 被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。 美国智能电网的发展状况： ●2001年EPRI（电力科学研究院）开始“Intelligrid”(智能 电网）研究 ●2003年布什总统要求美国能源部（DOE）致力于电网现 代化，DOE发布“Grid 2030” ●2005年DOE与 NETL（美国国家能源技术实验室）合作发 起了“现代电网(MGI)”研究,The Modern Grid Initiative : a Vision for the modern grid. Mar. 2007. NETL之后，研究机 构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出自 己的智能电网方案和实践 ●2009年奥巴马将智能电网提升为美国国家战略
欧洲智能电网发展概况
2005年成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”
2006年提出 智能电网愿景
European Smart grids Technology Platform ： Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future
Characteristics of U.S. Smart Grid
1.自愈 Self-healing：有自愈能力的现代化电网可以发现并对电网 的故障做出反应，快速解决，减少停电时间和经济损失。 2.互动 Interaction：商业、工业和居民等能源消费者可以看到电费 价格、有能力选择最合适自己的供电方案和电价。 3.安全Safety ：电网的彻底安全性。 4.提供适应21 世纪需求的电能质量 5.适应所有的电源种类和电能储存方式 6.可市场化交易 7.优化电网资产、提高运营效率