谈谈对智能电网的认识

谈谈对智能电网的认识

引言

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世纪用户需求的电能质量、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。

1 智能电网的概念及其发展

智能电网的核心内涵是, 在电力系统各业务环节, 实现新型信息与通信技术的集成, 促进智能水平的提高, 其覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统和所有相关环节。

2006年，美国IBM公司提出了“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。

而后，中国能源专家武建东提出了“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。

2发展智能电网的必要性及智能电网的性能要求

1.1概述

电网的安全、稳定和高效运行对于任何一个国家的可持续发展都具有重要意义。一个现代化的电网必须从根本上保证国家能源安全、优化资源配置、带动上下游产业链发展、体现电网企业社会责任、提高电网企业资产利用率和投资效益、适应能源结构变化和体制改革要求。因此，在电网发展和建设过程中，有必要提高科技投入，早日实现电网的智能化。

智能电网的性能特征体现了它与传统电网的区别，可以总结为以下6个方面:自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。

1.2自治和自愈能力

自治和自愈能力是指电网维持自身稳定运行、评估薄弱环节和应对紧急状态的能力[25-27]。目前电网的安全稳定计算和紧急预案制定仍以离线分析为主，其分析结果往往偏于保守，且无法在任何时刻都符合电网的实际运行情况。在智能电网中，电网将具备更强的自我管理和自我恢复能力，主要体现在以下几点:1)电网能够自动合理安排运行方式，协调国家、大区、省级、地县各级电网，根据潮流、负荷、气象条件等情况确定运行参数;2)电网具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估，明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案;3)有快速的反应能力，力保电力系统三道防线;4)能针对实际情况修改或制定黑启动方案。．

3 智能电网的关键特征及实现技术

智能电网的性能特征是区分它与其他形式电网建设方案的关键点，埃森哲公司通过分析比较欧美关于智能电网的定义,总结了智能电网所具有的5 个关键特征:

1）自愈: 对电网的运行状态进行连续的在线自我评估, 并采取预防性的控制手段, 及时发现、快速诊断和消除故障隐患; 故障发生时, 在没有或少量人工干预下, 能够快速隔离故障、自我恢复,避免大面积停电的发生。

2）互动: 系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接, 支持电力交易的有效开展, 实现资源的优化配置; 同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理, 从而提升电力系

统的安全运行水平。

3）优化: 实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化, 合理地安排设备的运行与检修, 提高资产的利用效率, 有效地降低运行维护成本和投资成本, 减少电网损耗。

4）兼容: 电网能够同时适应集中发电与分散发电模式, 实现与负荷侧的交互, 支持风电等可再生能源的接入, 扩大系统运行调节的可选资源范围, 满足电网与自然环境的和谐发展。

5）集成: 通过不断的流程优化, 信息整合, 实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成, 形成全面的辅助决策支持体系, 支撑企业管理的规范化和精细化,不断提升电力企业的管理效率。

4 智能电网的功能实现

各种先进的技术最终需要与具体的业务环节结合才能发挥作用, 为了充分发挥此类技术的作用, 还需要对业务相关的其他要素, 如组织、流程、人员等,进行调整或提升。智能电网涉及到的业务非常多, 为了帮助理解, 可以从不同的角度对其进行分类, 然后分析不同划分之间的关系,

以及它们与智能电网技术之间的关联。4.1 业务功能分类

与智能电网相关的业务功能分类有业务流、信息流。业务流是电力企业常见的业务组成模块, 主要有交易、调度、生产和管理等4 种。按照业务信息的流转过程,可以将一项业务的实现过程分为数据采集、数据传输、信息集成、分析仿真、信息展现、决策应用等6 个阶段。其中, 业

务培训也可以视为决策应用的一种方式。

4.2 业务功能与智能电网技术关联

4.2.1智能电网的基础构件。

如新型发电、分布式能源和电网类技术等一次电力设备, 电力系统相关的规则模式设计等,

它们决定了业务的实施对象和基本原则, 因此是开展各项运营工作的基础。

4.2.2 智能电网运营业务的功能实现。

以智能电网中的调度业务为例, 在数据采集环节, 可能需要用到数字传感器等先进的量测设备; 在进行数据传输时, 发达的通信设备和通信标准非常重要; 建立强大的分析能力更是调度业务

的核心方面, 而这离不开快速仿真建模( FSM) 之类分析方法的支持, 更需要功能庞大的应用系统为工具。

可见, 智能电网技术可以与电力业务实现良好匹配, 并在实际运行中体现智能电网的优越性, 促进其绩效目标的实现。

5 智能电网的实施收益

智能电网并不是一种时尚, 它可以给电力公用事业带来实实在在的好处,这正是其受到普遍重视的主要原因。国外的电网企业通过实施智能电网, 已经为企业带来了显著的价值回报。具体来说, 智能电网的收益可以分为安全可靠、经济高效与节能环保三类。按照电力企业类型与所在区域不同, 实施智能电网的详细收益计算方式可能存在一些差异。

我国电力工业也面临着类似于欧美国家的情况: 在宏观政策层面, 电力行业需要满足建设资源

节约型和环境友好型社会的要求, 适应气候变化; 在市场化改革层面, 交易手段与定价方市场

供需双方的互动将会越来越频繁。这说明智能电网建设也将成为我国电网, 式正在发展．

发展的一个新方向。另外, 我国电网企业已树立了追求卓越的发展战略, 电网规模正在快速扩张,