智能電網(wǎng)的應用與研究

1、智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。基本簡介智能電網(wǎng)概念的發(fā)展有3個里程碑：第一個就

2、是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網(wǎng)”解決方案。IBM的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)安全運行、提高可靠性，從其在中國發(fā)布的《建設智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理－中國電力發(fā)展的新思路》白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產和設備提高數(shù)字化程度；二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系；三是進行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進行相關分析，以優(yōu)化運行和管理。該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產、輸送、零售的各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化

3、管理，為相關企業(yè)提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是IBM一個市場推廣策略。第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了以公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網(wǎng)系統(tǒng)進行升級換代，建立美國橫跨四個時區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng)；發(fā)展智能電網(wǎng)產業(yè)，最大限度發(fā)揮美國國家電網(wǎng)的價值和效率，將逐步實現(xiàn)美國太陽能、風能、地熱能的統(tǒng)一入網(wǎng)管理；全面推進分布式能源管理，創(chuàng)造世界上最高的能源使用效率?？梢钥闯雒绹闹?/p>

4、能電網(wǎng)有三個目的，一個是由于美國電網(wǎng)設備比較落后，急需進行更新改造，提高電網(wǎng)運營的可靠性；二是通過智能電網(wǎng)建設將美國拉出金融危機的泥潭；三是提高能源利用效率。第三個是中國能源專家武建東提出的“互動電網(wǎng)。互動電網(wǎng)，英文為InteractiveSmartGrid，它將智能電網(wǎng)的含義涵蓋其中。互動電網(wǎng)定義為：在開放和互聯(lián)的信息模式基礎上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調度、綜合服務等

5、電力產業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理，是集合了產業(yè)革命、技術革命和管理革命的綜合性的效率變革。它將再造電網(wǎng)的信息回路，構建用戶新型的反饋方式，推動電網(wǎng)整體轉型為節(jié)能基礎設施，提高能源效率，降低客戶成本，減少溫室氣體排放，創(chuàng)造電網(wǎng)價值的最大化。互動電網(wǎng)還可以通過電子終端將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成網(wǎng)絡互動和即時連接，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現(xiàn)電力、電訊、電視、智能家電控制和電池集成充電等的多用途開發(fā)

6、，實現(xiàn)用戶富裕電能的回售；可以整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，完善中央電力體系的集成作用，實現(xiàn)有效的臨界負荷保護，實現(xiàn)各種電源和客戶終端與電網(wǎng)的無縫互連，由此可以優(yōu)化電網(wǎng)的管理，將電網(wǎng)提升為互動運轉的全新模式，形成電網(wǎng)全新的服務功能，提高整個電網(wǎng)的可靠性、可用性和綜合效率?；与娋W(wǎng)既是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，也是中國電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心實際上，互動電網(wǎng)的本質就是能源替代、兼容利用和互動經(jīng)濟。從技術上講，互動電網(wǎng)應是最先進的通訊、IT、能源、新材料、傳感

7、器等產業(yè)的集成，也是配電網(wǎng)技術、網(wǎng)絡技術、通信技術、傳感器技術、電力電子技術、儲能技術的合成，對于推動新技術革命具有直接的綜合效果。由此，智能電網(wǎng)具備可靠、自愈、經(jīng)濟、兼容、集成和安全等特點。我以2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個智能電網(wǎng)城市，每戶家庭都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風電和太陽能等清潔

8、能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現(xiàn)，可以重新配備電力。2008年9月Google與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明對外宣布，他們正在共同開發(fā)清潔能源業(yè)務，核心是為美國打造國家智能電網(wǎng)。2009年1月25日美國白宮最新發(fā)布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網(wǎng)的整體革命。2月2日獨能源問題專家武建東在《全面推互動電網(wǎng)革命拉動經(jīng)濟創(chuàng)新轉型》的文

9、章中，明確提出中國電網(wǎng)亟須實施“互動電網(wǎng)”革命性改造。2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達成的協(xié)議，雙方同意建立一個“智能公用系統(tǒng)”，實現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監(jiān)控用電，并制定不同的電價來獎勵節(jié)約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元（合7000萬歐元），其中包括在電網(wǎng)中建立一個傳感器網(wǎng)絡。這種傳感器網(wǎng)絡和輸電線、各發(fā)電站

10、以及其他的基礎設施一起提供相關數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)機會，降低成本以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監(jiān)測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設的一部分——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過

11、程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過專家組的驗收。這套系統(tǒng)首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預警系統(tǒng)高度集成，調度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換，便可實現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外，該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務市場品質分析平臺，能有效提升調度部門對并網(wǎng)電廠管理的標準化和流程化水平。美國谷歌2009年3月3日向美國議會進言，要求在建設“智能電網(wǎng)（SmartGrid）”時采用非壟斷性

12、標準。智能電網(wǎng)的結構從廣義上來說，智能電網(wǎng)包括可以優(yōu)先使用清潔能源的智能調度系統(tǒng)、可以動態(tài)定價的智能計量系統(tǒng)以及通過調整發(fā)電、用電設備功率優(yōu)化負荷平衡的智能技術系統(tǒng)。下圖11展示了未來智能電網(wǎng)的基本結構，電能不僅從集中式發(fā)電廠流向輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)直至用戶，同時電網(wǎng)中還遍布各種形式的新能源和清潔能源：太陽能、風能、燃料電池、電動汽車等等；此外，高速、雙向的通信系統(tǒng)實現(xiàn)了控制中心與電網(wǎng)設備之間的信息交互，高級的分析工具和決策體系保證了智能電網(wǎng)