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智能電網概念及國際國內發(fā)展現(xiàn)狀

2010-04-08
作者:侯祥松 路琨
關鍵詞: 智能電網

 一、 智能電網發(fā)展現(xiàn)狀
    智能電網并不是一個全新概念,它是隨著技術發(fā)展和業(yè)務需要而逐步形成的,國內外相關研究機構很早就展開對智能電網領域的研究探索,各國政府和電網公司也開始將發(fā)展智能電網作為解決能源問題的良藥。
     國際發(fā)展現(xiàn)狀
    早在2003年美國電力研究院(EPRI)就已經將未來電網定義為“智能電網”,同年6月,美國能源部輸配電辦公室發(fā)布的“Grid 2030:電力的下一個100年的國家設想”的報告描繪了美國未來電力系統(tǒng)的設想,并確定了各項研發(fā)和試驗工作的分階段目標。2004年美國Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己對“智能電網”的理解。美國PJM(賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭互聯(lián)電網)公司在2006年底完成的戰(zhàn)略規(guī)劃將智能電網建設作為其發(fā)展愿景。2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)宣布成為全美第一個智能電網城市,家庭用戶可以和電網互動,了解實時電價,合理安排用電;同時電網還可以根據實際情況進行電力的實時調配,提高供電可靠性。
     2001年意大利的電力公司就安裝和改造了3000萬臺智能電表,建立起了智能化計量網絡,歐洲其他國家也將智能網絡作為一項革命進行推廣。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》(A European Strategy for Sustainable,Competitive and Secure Energy)明確強調歐洲已經進入一個新能源時代,而智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。
    其他國家也紛紛啟動智能電網相關研究和建設規(guī)劃。日本政府計劃在與電力公司協(xié)商后,于2010年開始在孤島進行大規(guī)模的構建智能電網試驗;韓國計劃在2011年前建立一個“智能電網”綜合性試點項目,屆時能提高該國環(huán)保能源的能力;澳大利亞政府在最新的預算案中已劃撥1億澳元用于智能電網建設。
     國內發(fā)展現(xiàn)狀
     隨著我國經濟的快速發(fā)展,對電力的需求日益增強,而國內能源結構不合理、能源分布不均衡嚴重制約電力行業(yè)的發(fā)展。特高壓電網解決了遠距離、大容量輸電問題,在一定程度上解決了能源輸送問題,但“重電源輕電網”導致供電可靠性較低,同時網架結構薄弱則限制了新能源有效利用。為了解決這些問題,國內電網企業(yè)也開始尋求利用信息技術提高電網運營能力,而智能電網則是一個重要的研究方向。
    2007年10月,華東電網正式啟動了以提升大電網安全穩(wěn)定運行能力為目的的智能互動電網可行性研究項目。2008年4月,在前期智能電網研究成果的基礎上,華東電網啟動高級調度中心項目群建設,該項目是智能電網建設藍圖“三步走”的第一階段“鞏固提升”的重點內容。
    從2007年華北電網公司開始進行智能電網相關的研究和建設,致力于打造智能調度體系,為智能輸電網奠定基礎;建立企業(yè)級服務總線,搭建智能電網信息架構;超前研發(fā)清潔能源關鍵技術,做好可再生能源并網準備;結合客戶信息采集系統(tǒng),試點建設智能供電網。2009年華北電網將在前期工作的基礎上,深度體會國網公司建設中國特色智能電網的概念、理論,結合華北特色大力建設智能電網,制定智能電網發(fā)展規(guī)劃和實施方案,繼續(xù)推進智能電網的研究和建設。
    2009年初,國家電網公司啟動了“堅強智能電網體系研究報告”、“堅強智能電網綜合研究報告”和“智能電網關鍵技術研究框架”等重要課題的研究。通過積極探索國內外智能電網技術發(fā)展動態(tài),分析中國堅強智能電網技術需求,調研中國智能電網建設已有技術基礎,揭示堅強智能電網的內涵與特征,制定了堅強智能電網總目標、技術框架體系與實施計劃等。
    2009年5月21日,在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上,國家電網公司正式宣布將建設“堅強的智能電網”,并公布了規(guī)劃試點、全面建設、引領提升三階段的建設方案。隨后國家電網公司將智能電網技術作為2009年科技重點工作領域之一,研究方向的確定和研究框架項目的實施,將會使智能電網脫離概念炒作階段,正式進入規(guī)劃建設階段。
    二、 智能電網概念
    目前智能電網的定義還不明晰,在智能電網的各種定義和概念中,只要和未來電網相關的東西都被扣上了智能電網的帽子,但這種概念的泛化會隨著智能電網的發(fā)展逐漸清晰起來。
    賽迪顧問認為智能電網是以先進的通信技術、傳感器技術、信息技術為基礎、以電網設備間的信息交互為手段、以實現(xiàn)電網安全、可靠、經濟、節(jié)能為目的的先進的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。
    通信技術、傳感器技術、信息技術是智能電網建設的基礎
    智能電網是新技術在電網行業(yè)應用的產物,涉及到通信、傳感器、信息等技術,這些技術是智能電網建設的基礎,也是智能電網能夠實現(xiàn)新應用的保證。
    智能電網的數據獲取、保護和控制都需要通信系統(tǒng)的支持,因此建立通信系統(tǒng)是邁向智能電網的第一步;通過傳感器可以對整個電網系統(tǒng)進行測量并傳輸數據,獲取實時數據,并提供各種信息交互;信息技術的發(fā)展是智能電網的直接推動力,通過信息技術能夠實現(xiàn)高級應用,并在合適的時機催生出新的應用模式。
    設備間的信息交互是實現(xiàn)電網智能化的最重要手段
    現(xiàn)在的電網除了一些二次設備可以實現(xiàn)遠程操作外,其他信息基本上是單向傳輸,而未來智能電網將會形成一種新的通信和交互機制,實現(xiàn)電網設備間的信息交互,以此為依托可以大幅度提高電網的智能性。
    利用智能電網的互動性,能夠實現(xiàn)雙向的傳輸數據,實行動態(tài)的浮動電價制度,可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數據整合,遇到電力供應的高峰期之時,能夠在不同區(qū)域間進行及時調度,平衡電力供應缺口,從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。
    安全、可靠、經濟、節(jié)能是智能電網建設的目標
    安全性和可靠性需要監(jiān)控電網運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)故障,并能夠自動處理故障,保障電網安全運行。通過對電網二次設備的升級改造,在電網中建立物聯(lián)網,實現(xiàn)電網設備間的互動,提高電網控制系統(tǒng)的智能程度,使設備可以根據電網狀態(tài)自主決定是否動作、如何動作。在電網主網安全運營的基礎上,分析配網運行狀態(tài),利用轉供電等手段,提高供電可靠性。
    要想實現(xiàn)經濟性,需要優(yōu)化資源配置,降低損耗和用戶用電開銷。通過能源輸送方式的改變可以降低能源損耗,減少總體能源浪費;降低電費支出用戶能夠得到實惠的地方,這就需要電網能夠根據電網負荷情況實時制定電價,而用戶端電表能夠實時獲取電價信息,并根據預先設定的運行模式進行調整電器運行狀況,既可以減少用戶的整體電費開支,又可以降低電網整體造價。
    充分利用再生能源,提高能源效率。對于政府而言,加大可再生能源利用率,增加火電、核電等傳統(tǒng)能源的效率,就可以實現(xiàn)節(jié)能減排,提高能源利用效率的目的。這就需要利用智能化的電網,通過用電設備間的交互,科學調度,實現(xiàn)對風電、火電等分布式能源的高效利用。

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