《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能電網(wǎng)概念及國際國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

2010-04-08
作者:侯祥松 路琨
關(guān)鍵詞: 智能電網(wǎng)

 一、 智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
    智能電網(wǎng)并不是一個全新概念,它是隨著技術(shù)發(fā)展和業(yè)務(wù)需要而逐步形成的,國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)很早就展開對智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究探索,各國政府和電網(wǎng)公司也開始將發(fā)展智能電網(wǎng)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(jīng)將未來電網(wǎng)定義為“智能電網(wǎng)”,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(shè)想”的報告描繪了美國未來電力系統(tǒng)的設(shè)想,并確定了各項研發(fā)和試驗工作的分階段目標(biāo)。2004年美國Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己對“智能電網(wǎng)”的理解。美國PJM(賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭互聯(lián)電網(wǎng))公司在2006年底完成的戰(zhàn)略規(guī)劃將智能電網(wǎng)建設(shè)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(wǎng)城市,家庭用戶可以和電網(wǎng)互動,了解實時電價,合理安排用電;同時電網(wǎng)還可以根據(jù)實際情況進行電力的實時調(diào)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(wǎng)絡(luò),歐洲其他國家也將智能網(wǎng)絡(luò)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(diào)歐洲已經(jīng)進入一個新能源時代,而智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。
    其他國家也紛紛啟動智能電網(wǎng)相關(guān)研究和建設(shè)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(gòu)建智能電網(wǎng)試驗;韓國計劃在2011年前建立一個“智能電網(wǎng)”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(yù)算案中已劃撥1億澳元用于智能電網(wǎng)建設(shè)。
     國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
     隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對電力的需求日益增強,而國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)不合理、能源分布不均衡嚴(yán)重制約電力行業(yè)的發(fā)展。特高壓電網(wǎng)解決了遠(yuǎn)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(wǎng)”導(dǎo)致供電可靠性較低,同時網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱則限制了新能源有效利用。為了解決這些問題,國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)也開始尋求利用信息技術(shù)提高電網(wǎng)運營能力,而智能電網(wǎng)則是一個重要的研究方向。
    2007年10月,華東電網(wǎng)正式啟動了以提升大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行能力為目的的智能互動電網(wǎng)可行性研究項目。2008年4月,在前期智能電網(wǎng)研究成果的基礎(chǔ)上,華東電網(wǎng)啟動高級調(diào)度中心項目群建設(shè),該項目是智能電網(wǎng)建設(shè)藍(lán)圖“三步走”的第一階段“鞏固提升”的重點內(nèi)容。
    從2007年華北電網(wǎng)公司開始進行智能電網(wǎng)相關(guān)的研究和建設(shè),致力于打造智能調(diào)度體系,為智能輸電網(wǎng)奠定基礎(chǔ);建立企業(yè)級服務(wù)總線,搭建智能電網(wǎng)信息架構(gòu);超前研發(fā)清潔能源關(guān)鍵技術(shù),做好可再生能源并網(wǎng)準(zhǔn)備;結(jié)合客戶信息采集系統(tǒng),試點建設(shè)智能供電網(wǎng)。2009年華北電網(wǎng)將在前期工作的基礎(chǔ)上,深度體會國網(wǎng)公司建設(shè)中國特色智能電網(wǎng)的概念、理論,結(jié)合華北特色大力建設(shè)智能電網(wǎng),制定智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和實施方案,繼續(xù)推進智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)。
    2009年初,國家電網(wǎng)公司啟動了“堅強智能電網(wǎng)體系研究報告”、“堅強智能電網(wǎng)綜合研究報告”和“智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架”等重要課題的研究。通過積極探索國內(nèi)外智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展動態(tài),分析中國堅強智能電網(wǎng)技術(shù)需求,調(diào)研中國智能電網(wǎng)建設(shè)已有技術(shù)基礎(chǔ),揭示堅強智能電網(wǎng)的內(nèi)涵與特征,制定了堅強智能電網(wǎng)總目標(biāo)、技術(shù)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(shù)國際會議”上,國家電網(wǎng)公司正式宣布將建設(shè)“堅強的智能電網(wǎng)”,并公布了規(guī)劃試點、全面建設(shè)、引領(lǐng)提升三階段的建設(shè)方案。隨后國家電網(wǎng)公司將智能電網(wǎng)技術(shù)作為2009年科技重點工作領(lǐng)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(wǎng)脫離概念炒作階段,正式進入規(guī)劃建設(shè)階段。
    二、 智能電網(wǎng)概念
    目前智能電網(wǎng)的定義還不明晰,在智能電網(wǎng)的各種定義和概念中,只要和未來電網(wǎng)相關(guān)的東西都被扣上了智能電網(wǎng)的帽子,但這種概念的泛化會隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展逐漸清晰起來。
    賽迪顧問認(rèn)為智能電網(wǎng)是以先進的通信技術(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、以實現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、節(jié)能為目的的先進的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。
    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)
    智能電網(wǎng)是新技術(shù)在電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)物,涉及到通信、傳感器、信息等技術(shù),這些技術(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。
    智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)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(wǎng)的第一步;通過傳感器可以對整個電網(wǎng)系統(tǒng)進行測量并傳輸數(shù)據(jù),獲取實時數(shù)據(jù),并提供各種信息交互;信息技術(shù)的發(fā)展是智能電網(wǎng)的直接推動力,通過信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高級應(yīng)用,并在合適的時機催生出新的應(yīng)用模式。
    設(shè)備間的信息交互是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要手段
    現(xiàn)在的電網(wǎng)除了一些二次設(shè)備可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作外,其他信息基本上是單向傳輸,而未來智能電網(wǎng)將會形成一種新的通信和交互機制,實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備間的信息交互,以此為依托可以大幅度提高電網(wǎng)的智能性。
    利用智能電網(wǎng)的互動性,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的傳輸數(shù)據(jù),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(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合,遇到電力供應(yīng)的高峰期之時,能夠在不同區(qū)域間進行及時調(diào)度,平衡電力供應(yīng)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(jīng)濟、節(jié)能是智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)
    安全性和可靠性需要監(jiān)控電網(wǎng)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(wǎng)安全運行。通過對電網(wǎng)二次設(shè)備的升級改造,在電網(wǎng)中建立物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備間的互動,提高電網(wǎng)控制系統(tǒng)的智能程度,使設(shè)備可以根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)自主決定是否動作、如何動作。在電網(wǎng)主網(wǎng)安全運營的基礎(chǔ)上,分析配網(wǎng)運行狀態(tài),利用轉(zhuǎn)供電等手段,提高供電可靠性。
    要想實現(xiàn)經(jīng)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(wǎng)能夠根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況實時制定電價,而用戶端電表能夠?qū)崟r獲取電價信息,并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的運行模式進行調(diào)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(wǎng)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(wǎng),通過用電設(shè)備間的交互,科學(xué)調(diào)度,實現(xiàn)對風(fēng)電、火電等分布式能源的高效利用。

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