當(dāng)前智能電網(wǎng)已成為各電網(wǎng)公司、電力設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)。智能電網(wǎng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、節(jié)能降耗以及優(yōu)質(zhì)服務(wù),因此以智能化、數(shù)字化和信息化為特征的智能電網(wǎng)必然將逐步引領(lǐng)我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展方向。然而從當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)基礎(chǔ)來(lái)看,實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的構(gòu)建將會(huì)是一條漫長(zhǎng)和艱辛的進(jìn)程,需要從智能電網(wǎng)基礎(chǔ)領(lǐng)域切入,明晰符合我國(guó)發(fā)展需求的智能電網(wǎng)框架與組成,為大規(guī)模建設(shè)智能電網(wǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。
從智能電網(wǎng)的發(fā)展歷史可以看出,智能電網(wǎng)的概念是隨著技術(shù)進(jìn)步和業(yè)務(wù)需求而逐步發(fā)展起來(lái),智能電網(wǎng)并沒(méi)有一個(gè)明確的概念,智能電網(wǎng)參與各方也根據(jù)自己的理解提出了自己的概念。
賽迪顧問(wèn)認(rèn)為智能電網(wǎng)是對(duì)未來(lái)電網(wǎng)美好愿景的統(tǒng)稱(chēng),它是以先進(jìn)的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)為基礎(chǔ)、以電網(wǎng)設(shè)備間的信息交互為手段、以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能為目的的先進(jìn)的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。其主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:1.通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ),也是智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)新應(yīng)用的保證;2.設(shè)備間的信息交互是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要手段;3.安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能是智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)。
智能電網(wǎng)建設(shè)框架及主要內(nèi)容
從智能電網(wǎng)發(fā)展可以看出,目前對(duì)智能電網(wǎng)的定義還不是特別清晰,還只是對(duì)未來(lái)電網(wǎng)的美好想象,在對(duì)智能電網(wǎng)的各種定義和概念中,只要和未來(lái)電網(wǎng)相關(guān)的東西都被扣上了智能電網(wǎng)的帽子,但這種泛化的概念會(huì)隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展逐漸清晰起來(lái),而智能電網(wǎng)的建設(shè)框架集建設(shè)內(nèi)容也會(huì)隨之更明確。
賽迪顧問(wèn)認(rèn)為智能電網(wǎng)的建設(shè)框架可以劃分為基礎(chǔ)設(shè)施、接口通訊、應(yīng)用三個(gè)層次,主要內(nèi)容包括改造和升級(jí)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,完善智能電網(wǎng)基礎(chǔ)通訊以及發(fā)展智能電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用,而完善智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系則是智能電網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)。
1、改造和升級(jí)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施
智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的輸配網(wǎng)調(diào)度、保護(hù)、反饋控制系統(tǒng),在具體執(zhí)行層面,智能電網(wǎng)執(zhí)行元件除了完成其本身固有的通斷執(zhí)行之外,未來(lái)將具備數(shù)據(jù)歸類(lèi)和分析功能,并由此給出基本判斷與自動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作。因此,盡管目前我國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)狀具備較好智能電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ),但是距智能電網(wǎng)的要求還存在較大的差距,如要實(shí)施智能電網(wǎng)建設(shè),則需要進(jìn)一步加強(qiáng)各項(xiàng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施改造與升級(jí)。
1) 逐步升級(jí)和改造現(xiàn)有電網(wǎng),構(gòu)建基于通信標(biāo)準(zhǔn)的智能電網(wǎng)架構(gòu)系統(tǒng),進(jìn)一步完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu),適應(yīng)分布式電源和間歇式能源接入,適用復(fù)雜環(huán)境下電能調(diào)度等智能電網(wǎng)需求。
2) 完善基于全網(wǎng)的智能檢測(cè)與計(jì)量系統(tǒng),在向智能化電網(wǎng)升級(jí)過(guò)程中,必須建立新的測(cè)量系統(tǒng)、安裝新型傳感器、升級(jí)變電站、完善電網(wǎng)接入設(shè)施等適應(yīng)電網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)建設(shè)。
3) 加強(qiáng)電網(wǎng)安全,增加電網(wǎng)沖擊保護(hù)設(shè)備。需要升級(jí)和改造電網(wǎng)安全設(shè)施,實(shí)現(xiàn)電能動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)輸出,可以快速地處理電能質(zhì)量問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償以保持電壓恒定,有效保護(hù)系統(tǒng)免受電壓快速下降和閃變的影響。
4) 逐步更換智能電表、策略終端以及終端管理設(shè)備,改造電力光纖復(fù)合線(xiàn)纜終端及網(wǎng)絡(luò)管理體系,優(yōu)化電力線(xiàn)通訊系統(tǒng)管理和控制,實(shí)現(xiàn)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)體系。
2、完善智能電網(wǎng)基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)
智能電網(wǎng)需要采集大量的設(shè)備(包括一次、二次設(shè)備)狀態(tài)數(shù)據(jù)和各類(lèi)表計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù),對(duì)于這些量大、采集點(diǎn)多且分散、但對(duì)實(shí)時(shí)性要求比電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)低以及數(shù)據(jù)需要被多個(gè)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)部門(mén)使用的數(shù)據(jù),已經(jīng)不適合采用傳統(tǒng)的電力SCADA通信方式。因此在智能電網(wǎng)中,對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集需要采用基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng),并能提供協(xié)議轉(zhuǎn)換,兼容現(xiàn)有設(shè)備,實(shí)現(xiàn)多通道共用,提高通道利用率,多通道容量可以同時(shí)被其他數(shù)據(jù)通信利用,同時(shí)適合對(duì)大量的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和計(jì)量數(shù)據(jù)的采集。
因此完善智能電網(wǎng)電力通信網(wǎng)絡(luò),需要能夠支持在現(xiàn)有的電力線(xiàn)的基礎(chǔ)上,新建或完善相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)限網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),解決電力通信問(wèn)題,可以通過(guò)對(duì)我國(guó)電力主網(wǎng)改造的機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)多通道主輔線(xiàn)纜捆綁的合成,建立多通道共享的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),同時(shí)促使變電站數(shù)字化升級(jí)改造,更換以滿(mǎn)足不同客戶(hù)需要的智能終端,有效解決電力數(shù)據(jù)采集、傳輸、集成、優(yōu)化和表達(dá)的流程運(yùn)轉(zhuǎn)。
3、大力發(fā)展智能電網(wǎng)應(yīng)用
電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用與分析優(yōu)化是智能電網(wǎng)應(yīng)用的核心內(nèi)容,是電網(wǎng)智能化的根本體現(xiàn),而從我國(guó)目前電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用還處在基本層面,除了日常的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)用外,其他高級(jí)應(yīng)用很少,不足以滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的應(yīng)用需求,因此除了支持日常電網(wǎng)運(yùn)作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用外,智能電網(wǎng)還可以在監(jiān)控、調(diào)度、設(shè)備資產(chǎn)、電能交易等方面開(kāi)展多層次的應(yīng)用,包括:
1) 在電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度方面。完善的智能電網(wǎng)需要建立涵蓋從發(fā)電、輸電網(wǎng)到配網(wǎng)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),全面查看電網(wǎng)狀態(tài),監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行,解決預(yù)測(cè)、檢測(cè)和修復(fù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。
2) 在設(shè)備資產(chǎn)集成維護(hù)方面。因此需要構(gòu)建基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備資產(chǎn)監(jiān)控體系,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電力設(shè)備狀態(tài),掌握電力設(shè)施運(yùn)行狀況,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式。
3) 在電能交易方面。構(gòu)建相對(duì)完善的智能電網(wǎng)電能交易撮合系統(tǒng),提高電能交易的效率,電能交易的范圍更加廣泛和復(fù)雜,除了傳統(tǒng)的交易對(duì)象外,還將包含如太陽(yáng)能、風(fēng)能等分布式能源和間歇式能源供給,以及各類(lèi)具有個(gè)性要求的用電客戶(hù)。
4) 在信息系統(tǒng)集成方面。針對(duì)電力企業(yè)已經(jīng)存在的信息“孤島”和“煙囪”,智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)需要建立高速的信息集成通道,使數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)流引擎的驅(qū)動(dòng)下,在電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行、電網(wǎng)調(diào)度以及各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間有序流動(dòng),包括電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)、用戶(hù)數(shù)據(jù)以及外部應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,從而實(shí)現(xiàn)信息集成,形成跨部門(mén)、跨系統(tǒng)、跨應(yīng)用的業(yè)務(wù)協(xié)同環(huán)境。
4、構(gòu)建開(kāi)放的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系
在建設(shè)智能電網(wǎng)過(guò)程中,除了涉及輸電網(wǎng)技術(shù)、各種通信技術(shù)和安全技術(shù)外,還有各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體系,通過(guò)完善統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)各類(lèi)電力設(shè)施、應(yīng)用之間的互聯(lián)互通。在國(guó)外,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體也已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng),例如,IEEE于2009年3月19日批準(zhǔn)成立旨在確保智能電網(wǎng)相互兼容的工作組《IEEE 2030指南:能源技術(shù)及信息技術(shù)與電力系統(tǒng)(EPS)、終端電器及負(fù)載的智能電網(wǎng)互操作》(P2030)等。
同時(shí)建立兼容集成的智能電網(wǎng)建設(shè)新標(biāo)準(zhǔn),特別是智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),是保準(zhǔn)大規(guī)模的智能電網(wǎng)物理建設(shè)的關(guān)鍵。國(guó)際電工委員會(huì)IEC已有了智能電網(wǎng)的一些初步標(biāo)準(zhǔn),它包括變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和通用信息模型(IEC61850、IEC 61970/61968)可作為參考。
因此,中國(guó)大規(guī)模建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵必須制定自有的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。一方面需要深入開(kāi)展智能電網(wǎng)技術(shù)的深入研究和探索,積極參與智能電網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研究和制定,爭(zhēng)取中國(guó)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系的話(huà)語(yǔ)權(quán);另一方面結(jié)合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)環(huán)境和特點(diǎn),梳理當(dāng)前各種互相競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)定和標(biāo)準(zhǔn)造成的困擾與混亂情況,整合一整套適合國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)適用性強(qiáng)、兼容性好的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)體系。
同時(shí),針對(duì)一些智能電網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用,積極進(jìn)行跨產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào),引導(dǎo)相關(guān)廠(chǎng)商共同研究,形成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和共享的信息模式,開(kāi)發(fā)智能電網(wǎng)應(yīng)用,并提出并開(kāi)放相關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),作為中國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的擴(kuò)展,加速智能電網(wǎng)走向現(xiàn)實(shí)的進(jìn)程。
智能電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì),然而對(duì)中國(guó)電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō),建設(shè)智能電網(wǎng)是一條漫長(zhǎng)而艱辛的路,不能急于求成,需要在智能電網(wǎng)支撐技術(shù)研究、電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)和升級(jí)改造以及開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)體系研究上穩(wěn)打穩(wěn)扎,逐步推進(jìn)。同時(shí)在國(guó)家政策層面,也需要制定積極地智能電網(wǎng)發(fā)展政策,在智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策扶持、資金扶持等方面政策進(jìn)行配套,促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展,加快電網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。