中国特色智能电网构架

中国特色的智能电网构架

摘要:本文分析了智能电网的愿景,结合中国国情下的电力发展现状和当前电网架构,提出了中国特色的智能电网架构的发展前景和建设方向,并给出了中国特色智能电网的核心组成。

关键词:智能电网中国特色架构核心组成

中图分类号:tm7 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2012)08(b)-0060-02

近年来,“智能电网”这个词很是热门,甚至已经从电力专业的领域走进了普通大众的视野。美国、欧盟、俄罗斯等国家纷纷投入对智能电网的研究,国内外很多专家学者也都将目光投向智能电网的领域。我国从1999年清华大学提出“数字电力系统”的理念,揭开数字电网研究的序幕,到2009年我国首次提出智能电网的发展目标,再到现在智能电网已成为电力发展战略。中国必将走出一条符合国情的、建设坚强智能电网的发展之路。

1 智能电网愿景

首先需要明确,什么才是“智能电网”。在这一方面,美国能源部、欧洲智能电网技术论坛、电网智能化联盟、美国电科院都给出了各自对于智能电网核心价值、主要特性以及关键技术等的构想。但是,在现阶段,“智能电网”还没有一个明确的概念。不过可以肯定的是,“智能电网”是对现有电网的整体提升,是“未来电网”的代名词。智能电网的本质就是能源的兼容、替代和优化利用。虽然没有一个统一的明确的定义,但是在描述未来电网的时候各国的专业机

构或学者都提出了“智能电网”的愿景。比如智能电网欧洲技术论坛认为未来电网应具有高灵活性、高可接入性、高可靠性、高经济性;美国国家能源技术实验室则认为,未来电网应该更可靠、更坚强、更经济、更高效、更加环境友好、更安全。

现阶段“智能电网”是一个愿景,但是智能电网的愿景并非空想,它是具有战略意义的电力发展的前景与方向。

2 中国特色智能电网构架

智能电网的概念具有灵活性。由于经济发展的状况不同、电网建设水平不同、能源的分布和利用水平不同,世界各国对于智能电网愿景的构想、概念的描述和战略侧重点必然不同。2009年5月21日,我国首次提出智能电网的发展目标:国家电网将立足自主创新,加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。清洁能源的发展、我国能源分布和供应特点以及经济社会持续快速发展,都要求加快建设智能电网。因此,避免盲目效仿欧美、而应该立足于中国国情的智能电网的构架具有战略意义:优化能源结构,保障能源安全供应;提升电网对清洁能源的接纳能力及大范围能源资源优化配置能力;促进节能减排、推动低碳经济发展;实现电网的安全可持续发展。

2.1 我国智能电网的建设和发展应基于中国国情

我国领土范围大、地域跨度广、城乡用电的差别大、经济发展和能源分布都非常不均衡,以上这些都是我国智能电网建设应立足国

情而不应照搬欧美模式的原因。电网发展侧重点和格局的不同,决定了我国智能电网的重点发展领域及关键立足点必然会有别于欧美。

我国正处在经济大发展的关键时期,负荷需求增长快,电网必须

快速发展以适应社会经济发展的需要和人民生活的日常需求。因此,在对智能电网进行研究的过程中,应侧重于输电网智能化和绿色能源及微网的接入领域。“坚强智能电网”包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现了“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

坚强智能电网所引领的,是我国能源工业发展的未来。

2.2 中国特色智能电网的核心构成

智能电网实际上就是将电网智能化,使其能够对电力的生产、输送和消费作出实时的最优的控制与调节,从而适应社会、经济发展对电力的需求并同时保证对生态环境的最低污染和最少破坏。为了能够更好的建设中国特色的坚强智能电网,国电公司对“中国式智能电网”作出清晰界定:立足自主创新,加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。一个坚强统一的智能电网,必须有完善强力的硬件与软件作为支撑。可以将电网划分成控制中心层、数据交互传输层、信息采集和动作执行层这三个层,如图1所示。

立足于中国电力发展现状的坚强的智能电网,应当是由先进的实

时信息采集系统、高效可靠的数据传输通道、容量充裕的故障信息处理方案数据库、准确灵活的动作系统作为核心硬件支撑的,具有出色的自愈功能,整个电网能够根据实时状态提供最优运行方案而保证安全可靠稳定的运行,以及电力合理分配与高质量供给。(1)先进的实时信息采集系统。智能化是坚强统一电网充分发挥作用的关键所在,而智能化的最基础的工作就是电网运行数据的采集。只有在保证数据及时采集、传输到控制决策中心的前提下,才能谈到智能电网的实时控制和优化。

由于国土面积大,经济发展不平衡,能源分布与消费在地域上不统一等原因,我国的输电网结构是及其复杂的。若是进一步考虑到配电网的结构,则整个电网是非常复杂的。这对运行数据、状态和信息的采集造成了很大的障碍。目前,电网的信息采集主要就是依靠rtu,也就是远动终端来完成。远程终端设备(rtu)是安装在远程现场的电子设备,用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。中国特色的智能电网所需要的先进的实时信息采集系统,是在现有rtu基础上的提升和发展,这个系统能够更加准确、快速地采集电网运行过程中的各项指标和数据。当然,这就涉及到下文所述的通信的问题。因此,先进的实时信息采集系统是智能电网最基本的组成部分,也是必须完成的基本任务。

(2)高效可靠的数据传输通道。信息化是我国坚强智能电网的特征之一。信息的采集通过先进的实时信息采集系统来完成的,但是如果这些数据和信息不能及时传输到电网的控制中心,那么这些数

据和信息就是无用的,控制决策中心也不能够及时作出最优的运行方案。所以,需要有高效可靠的数据传输通道,为数据从信息采集层上传至控制中心层和动作指令从控制中心层下传至动作执行层提

供通信保障。这也就是数据交互传输层的作用——上传下达:通过终端传感器、数据采集器将用户之间、用户和电网公司之间形成实时连接的网络互动,实现数据传输的实时、高速、双向的效果,从而从通信方面提高电网的综合效率。

对于目前电网来说,通信的快速与可靠与否是制约电网发展的瓶颈。对于智能电网来说,其对信息传输的各项要求必然会更加严格。高效可靠的数据传输通道实际上对智能电网的信息化建设提出了

要求:充分利用目前电网通信资源,加快3g、光纤通信等技术融入电网建设的进程;研发ipv6解决方案,使得各类电力参数传感器、智能电网实时执行机构和用户端的智能电表能够组成有机网络。(3)容量充裕的故障信息处理方案数据库。我国电网建设在近年来突飞猛进,取得了一个又一个成绩。但同时要认识到,由于资金、技术、规划等方面的原因,我国电网骨干网架还不够坚强,稳定性不足,整体上发展水平还不高,解决故障时仍有软肋。这也就成为了我国智能电网需要解决的问题之一。

上文所提及的电网运行的实时数据是指反映电力系统实时运行

状态的数据。这些数据对于跟踪系统或设备的运行状况、将问题的事后解决变为事先预防有着重要意义。这就需要有一个数据库存放这些数据。