智能电网是未来电网发展的趋势

智能电网是未来电网发展的趋势

作者：牛震

来源：《中国科技博览》2013年第29期

摘要：阐述了智能电网的概念和特征，并简单介绍了智能电网技术的国内外发展现状，对其重要技术进行了详细分析和讨论，指出了建设智能电网在网络拓扑、通信体系、分布式电源接入、智能调度、防护系统、电力电子设备、计量体系、需求侧管理等领域需要解决的关键技术问题，强调发展智能电网对中国的重要意义。 关键词：智能电网 发展趋势 发展意义 智能调度

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-637-01 一、智能电网的概念

智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通讯网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，它可以改善电力传送和使用效率、提高电力系统的可靠性和安全性。其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 二、国内外发展现状

2003年美国从自身的国家利益出发，提出了一个大胆的战略发展计划，它对电网的运行模式进行了明确的界定，它考虑了多种能源的输入，可以进行多种能源的产出，进行多种能源之间的转换。主要考虑的问题是国家安全和可再生能源的利用。这些基本概念为“智能电网”的提出奠定了基础。三年后即2006年，美国IBM公司提出了“智能电网”解决方案， 解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。通过以上几个方面达到自动监控电网，优化电网性能、防止断电、快速恢复供电的目的。奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立横跨四个时区的统一电网，重点研发可再生能源和分布式电源并网技术，发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。由此，可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。

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然而，我国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，主要解决三个问题，一是以信息技术改造和提升现有的能源体系，特别提高集能源大成的传统电网体系的能源效率；二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的创新能源利用体系；三是要建造消费者和生产者互动的精巧、智慧和专家服务化的能源运转体系。

智能电网是使用健全的双向通信技术、高级的传感技术和分布式计算技术的电力传输与分配网络。其使用可以改善电力传送和使用效率以及电力系统的可靠性和安全性。因此，智能电网的概念提出后得到各方面的重视，也得到了迅速的发展。 三、智能电网的主要特征

全面涵盖发输配用电和电力市场的智能电网，很难用一个简单的统一定义来表述。因为“智能”主要突出地反映了智能电网有别于传统电网的自适应特点及其实现手段，而并非其体系结构的全部。尽管智能电网的定义有待于商讨和规范，但其有别于传统电网的主要特征，已逐步形成共识，比如：1.使电力市场化成为可能，终端用户可以积极参与成熟、健壮的电力市场，实现供需双方互动。2.激励节约用电，向用户提供充分的实时（分时）电价信息，用户可以根据需要进行选择。3.推动节能减排，将配电领域的风能、太阳能、地热能等可再生能源纳入电网和市场的监控管理。4.提供发电及储能，使用大量“即插即用”的分布式电源，以补充集中式发电的不足。5.满足用户对电能质量的需求，有各种各样价格和质量不等的电力供用户选择。6.电网的优化运行，电网智能化与资产管理软件的集成。7.电网发生故障时，系统可以自愈，减少停电范围及其影响。8.抵御攻击，在遇到恐怖袭击或自然灾害时，具有快速恢复供电的能力。

三、智能电网的技术支撑

1、坚强而灵活的网络拓扑。结合具体国情，我国能源分布与生产力布局很不平衡，为了实现资源的有效配置，实现资源的最大利用，因而制订了“西电东送”的政策，并开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。大规模的电网建设，使得电网输电的稳定性与安全性成为一个亟待解决的问题，坚强而灵活的网络拓扑使得智能电网能够承受冰雪等自然灾害的袭击，保证正常供电。

2、集成的能量与通讯体系。随着智能电网的快速发展，电力信息安全成为困扰我们的又一大难题，集成的能量与通讯体系可以实时监视和分析系统目前的状态，可以识别故障早期征兆发出预报，可以对智能电网系统实现大规模、全方位的覆盖。

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3、系统快速仿真与模拟。快速与高效是智能电网发展的目标，系统的快速仿真与模拟可以大大减少智能电网事故的发生，更好的保障用户的安全正常用电，在智能电网的发展中具有十分重要的意义。

4、灵活的分布式电源。在国家的政策支持下，电网以往采用的单一能源模式得到改变，诸如风能、太阳能等新型能源得到大量使用，分布式电源的接入方式也大大增加了智能电网应对自然灾害的能力，保证了供电的安全。

5、智能调度技术和广域防护系统。智能调度系统是智能电网建设的核心，有利于实现资源的优化配置、提高纵深风险防御能力、实现科学决策、提高部门管理能力、实现公平友好的市场调配。

6、电力电子设备。电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制，保证用户的电能质量、满足其特定需求的电力，它们也是能量转换系统的关键部分，在发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。

7、高级计量体系和需求侧管理。智能电网的核心在于构建具备智能判断与调节能力的、多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统。要实现智能电网的优化与发展，电力部门需要及时得到用户详细的用电需求，从而及时调整电力的配送。 四、智能电网的发展意义

智能电网是电网的高级发展阶段，是未来电网的发展方向，与传统电网相比具有如下优势：有助于实现可再生能源的开发和利用；可带动一批新兴的产业，使未来的电网更加安全、灵活、高效；能向用户提供更优质的电力，为用户带来更大的经济效益。在制定国家智能电网发展规划时，应该认真分析我国自身的实际情况和需求，来考虑我们应当做些什么。在这方面，美国的目的是应对金融危机，刺激高科技新兴产业的发展，解决现在电网中的不安全问题，提高电力资产利用效率，推动清洁能源的利用，在环境保护中重塑负责任大国形象。欧洲国家是出于对环境保护的一贯重视，而推广应用新技术，鼓励可再生能源利用，提高能源的利用效率。而我国应该是考虑国家对能源、对电网的期望是什么？从国家的政策可以看出，是输配电网与用电的协调发展，是开发利用可再生能源，节能减排，提高能源利用效率。 五、结语

智能电网的建设时我国电力行业发展的必然趋势，加快智能电网建设，加强电网技术的研发具有重要的占率意义。智能电网强大的抵抗能力为电力的正常运输保驾护航，智能化的检测体系能够实时保障电力信息的安全，智能化的计量设备能够实现资源的优化配置，提高经济效益和社会效益。相信经过一代代电力工作者的不懈努力，我国智能电网的明天定会美好！

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