對堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的認(rèn)識

1、對堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的認(rèn)識王兵(南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院，07電氣(2)20071340058)摘要20世紀(jì)人類取得的最偉大的技術(shù)成就是電氣化。從19世紀(jì)末至今，電力在人類發(fā)展的進(jìn)程中無處不在，電能成為人類不可或缺的二次能源。然而，雖然電力系統(tǒng)從誕生之日起一直在不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)卻面臨越來越多的挑戰(zhàn)，尤其在全球環(huán)境狀況急需改善，新能源的開發(fā)不斷發(fā)展的今天，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，全球各國都將/智能電網(wǎng)0的研究與建設(shè)作為21世紀(jì)的發(fā)展方向，但總體來說，我國目前仍處于被動的跟蹤階段，并沒有形成明確的建設(shè)思路。本文通過對智能電網(wǎng)概念、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)等的淺析結(jié)合我國電網(wǎng)的建設(shè)和管理現(xiàn)狀，提出中國智能電網(wǎng)

2、未來的研究框架。關(guān)鍵詞堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，框架分析，電力市場。1、什么是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)總的來說，智能電網(wǎng)指的是電力輸配系統(tǒng)綜合傳統(tǒng)的和前沿的電力工程技術(shù)、復(fù)雜的感應(yīng)術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率并支持客戶端廣泛的附加服務(wù)的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)在廣義上包括可以優(yōu)先使用清潔能源的智能調(diào)度系統(tǒng)、可以動態(tài)定價的智能計量系統(tǒng)以及通過調(diào)整發(fā)電、用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡的智能技術(shù)系統(tǒng)。針對我國電力需求持續(xù)高速增長，電力資源和用電負(fù)荷分布極不均衡，輸電過程損耗大，能源利用率低等多方面因素，我國將電網(wǎng)建設(shè)為以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)為分區(qū)的具有中國特色的電網(wǎng)。特別是特高壓輸電，它具有輸電容量大、送電距離長、線

3、路損耗低、工程投資省、走廊利用率高和聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是輸電技術(shù)的重要發(fā)展方向，對推動世界電力工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。因此特高壓的發(fā)展是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要前提，本文提出的智能電網(wǎng)正是以特高壓為網(wǎng)絡(luò)實(shí)體基礎(chǔ)的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。2、智能電網(wǎng)的特點(diǎn)本文根據(jù)智能電網(wǎng)具有的靈活性、易接入性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多方面優(yōu)點(diǎn)，將智能電網(wǎng)的主要特征歸納為：自愈：對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連接的在線自我評估，并采取預(yù)防性的控制手段，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；故障發(fā)生時，在沒有或者少量人工干預(yù)下，利用分布式電源等設(shè)備自動進(jìn)行恢復(fù)，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)、避免大面積停電的發(fā)生。（2）互動：系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力

4、市場實(shí)現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。電網(wǎng)將使得用戶可以更好地控制自己的用電設(shè)備/裝置，無論是家庭用戶還是工商業(yè)用戶。電網(wǎng)將與智能建筑物的能源管理系統(tǒng)相連以幫助用戶管理其能源使用并減少能耗開銷。（3）優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等全壽命周期環(huán)節(jié)的優(yōu)化，合理地安排設(shè)備的運(yùn)行與檢修，提高資產(chǎn)的利用效率，有效地降低運(yùn)行維護(hù)成本和投資成本，減少電網(wǎng)損耗。電網(wǎng)將在自然狀態(tài)和計算機(jī)狀態(tài)下更安全，新技術(shù)的配置將可以更好地識別和應(yīng)對人為的和自然的侵害。（4）兼容：電網(wǎng)能夠同時適應(yīng)集中發(fā)電與分散

5、式發(fā)電模式，實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷側(cè)的交互，支持風(fēng)電等可再生能源的接入，擴(kuò)大系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的可選資源范圍，滿足電網(wǎng)與自然環(huán)境和諧發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化了的電力和通訊的界面接點(diǎn)將使得用戶可以接連燃料電池、可再生能源發(fā)電及其他分散的電源，并以簡單的“即插即用”方式來實(shí)現(xiàn)。（5）集成：通過不斷的流程優(yōu)化、信息整合、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、生產(chǎn)管理、調(diào)度自動化與電力市場管理業(yè)務(wù)的繼承，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業(yè)管理的規(guī)范化和精細(xì)化，不斷提升電力企業(yè)的管理效率。3、中國智能電網(wǎng)的分析堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵為，以堅強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有

6、的電壓等級，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合,是堅強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。堅強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理關(guān)鍵問題涵蓋了發(fā)、輸、配、用等多個環(huán)節(jié),涉及各級電力企業(yè)在新的形勢下的外部環(huán)境與內(nèi)部運(yùn)作。按照發(fā)、輸、配、售、用等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行縱向劃分，技術(shù)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的關(guān)鍵問題包括：（1）發(fā)電環(huán)節(jié)，發(fā)電系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃問題、大規(guī)模可再生能源發(fā)電并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性問題以及多種發(fā)電調(diào)度優(yōu)化問題；（2）輸電環(huán)節(jié),輸電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性問題、輸電網(wǎng)最優(yōu)規(guī)劃問題;（3）配電環(huán)節(jié),配網(wǎng)中分布式電源的最優(yōu)規(guī)劃問題、配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題;（4）用電環(huán)節(jié)，新型雙向互動營銷問題、有序用電與需方響應(yīng)問題等。

7、按照電網(wǎng)企業(yè)在新形勢下所面臨的外部環(huán)境與內(nèi)部管理角度進(jìn)行劃分，堅強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理關(guān)鍵問題可分智能調(diào)度管理、宏觀政策、內(nèi)部管理、社會責(zé)任與用戶價值以及系統(tǒng)規(guī)劃。此外,堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵問題還可以歸為技術(shù)層面與管理層面兩個方面。技術(shù)層面問題主要體現(xiàn)了堅強(qiáng)智能電網(wǎng)在信息化、數(shù)字化、自動化與互動化四個方面的要求。管理層面問題主要體現(xiàn)了堅強(qiáng)智能電網(wǎng)對電企業(yè)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化管理的要求。發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)宏觀政策-系統(tǒng)充浴度智能調(diào)度管毘孑可繪謎涼有序井閘-軸水幫能電站優(yōu)化訶接電力交易衙皺智能自平衡電力交易管嗨蠱統(tǒng)-節(jié)能減護(hù)-節(jié)能以電禍屢堅強(qiáng)智能電網(wǎng)支撐體

8、系全寺帯周初燙嚴(yán)管理-電期設(shè)餐狀態(tài)檢欝-新型眾尙互動營銷弟索-有序用電與需方吶應(yīng)巻理系鴕社會貢任與用戶價值系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)屋信息化數(shù)宇化自動化互動化集團(tuán)化集約化精益牝標(biāo)準(zhǔn)化管理層圖1堅強(qiáng)智能電網(wǎng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的研究方向4、堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要意義和主要作用具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力。智能電網(wǎng)建成后，將形成結(jié)構(gòu)堅強(qiáng)的受端電網(wǎng)和送端電網(wǎng)，電力承載能力顯著加強(qiáng)，形成“強(qiáng)交、強(qiáng)直”的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大水電、大煤電、大核電、大規(guī)?？稍偕茉吹目鐓^(qū)域、遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、高效率輸送，區(qū)域間電力交換能力明顯提升。具備良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性將進(jìn)一步提升，電網(wǎng)運(yùn)行將完全滿

9、足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則的各項要求，各級防線之間緊密協(xié)調(diào)，具備抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，能夠有效避免大范圍連鎖故障的發(fā)生，顯著提高供電可靠性。實(shí)現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動。建成智能用電互動平臺，通過營銷技術(shù)支持平臺實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布及查詢服務(wù)、在線支付以及故障報修的全過程服務(wù)；實(shí)現(xiàn)用戶分類和信用等級評價，為用戶提供個性化智能用電服務(wù)；建立完善的需求側(cè)管理、分布式電源綜合利用以及電動汽車充放電管理等應(yīng)用體系，滿足合理調(diào)配充電時段、分析充電需求，實(shí)現(xiàn)有序充放電、平衡電網(wǎng)負(fù)荷等應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理信息化和精益化。形成覆蓋電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的堅強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、信息運(yùn)行維護(hù)綜合監(jiān)管、電網(wǎng)空間

10、信息服務(wù)以及生產(chǎn)和調(diào)度應(yīng)用集成等功能，全面實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理的信息化和精益化。發(fā)揮電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的增值服務(wù)潛力。可實(shí)現(xiàn)基于電力網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等的融合，為用戶提供社區(qū)廣告、網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）、語音等集成服務(wù)，為供水、熱力、燃?xì)獾刃袠I(yè)的信息化、互動化提供平臺支持，拓展及提升電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施增值服務(wù)的范圍和能力。能源是人類社會文明進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，每一次新能源的廣泛使用，都帶來生產(chǎn)力的巨大飛躍和生活方式的重大變革。大力發(fā)展清潔能源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)能源替代和兼容利用是本次能源革命的核心內(nèi)容，而將清潔能源轉(zhuǎn)換為電能是發(fā)展清潔能源的最主要途徑，可以預(yù)見，電能將在未來社會發(fā)展中占據(jù)更加重要的位置，成

11、為支撐人類文明發(fā)展的最主要“動力”，而堅強(qiáng)智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)和手段。發(fā)展清潔能源，建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，電能將逐步成為能源的核心表現(xiàn)形式。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變革，必將引發(fā)社會生產(chǎn)體系發(fā)生重大變革，新興技術(shù)將不斷衍生發(fā)展，進(jìn)而推動新興產(chǎn)業(yè)的演化形成。同時，堅強(qiáng)智能電網(wǎng)已不僅僅是電力能源的輸送網(wǎng)絡(luò)，更是實(shí)現(xiàn)信息化社會乃至智能化生活的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，透明開放的智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)電力流和信息流的高度融合，為整個社會提供信息溝通共享的基礎(chǔ)平臺。5、智能電網(wǎng)的社會經(jīng)濟(jì)效益建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。對于電力系統(tǒng)而言，能夠提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率，提升電網(wǎng)輸送能力，降低輸電損耗，提高供電

12、可靠性和電能質(zhì)量，減少停電損失。同時，通過改善電力負(fù)荷曲線，降低峰谷差，可以減小電源和電網(wǎng)建設(shè)投資。對于用戶而言，能夠提高終端用電設(shè)備的能源利用效率，獲得更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，促進(jìn)節(jié)約用電，減少電費(fèi)支出。在環(huán)境方面，有利于促進(jìn)清潔能源的開發(fā)利用，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放；有利于提高能源利用效率，減少化石能源消耗，降低污染物排放；有利于推動電動汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加終端電能消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)減排效益。對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)而言，電力工業(yè)屬于資金密集型和技術(shù)密集型行業(yè)，具有投資大、產(chǎn)業(yè)鏈長等特點(diǎn)，建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，有利于促進(jìn)裝備制造和信息通信等行業(yè)的技術(shù)升級，為占領(lǐng)世界相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)提供平臺，同時促進(jìn)新產(chǎn)品開發(fā)和新服務(wù)市場的形成，進(jìn)而有力地推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變及和諧社會的建設(shè)。6、結(jié)束語智能電網(wǎng)是輸