智能电网及其国内外发展概述高涛 1, 邓玲 2(1．东风汽车公司 , 湖北十堰 442000; 2．宜昌电力勘测设计院有限公司 , 湖北宜昌 443000摘要 :智能电网建设是国内外电网发展的必然趋势 , 对智能电网的含义及特性进行了阐述 , 对国内外智能电网的发展及建设情况进行了总结 , 同时对国家电网公司建设智能电网的目标进行了介绍。
指出发展中国特色坚强的智能电网是我国应对未来电网发展所面临的新形势构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系的客观需求 , 是适应中国国情满足未来各方面发展需求的战略性选择 , 对保障我国经济社会和谐发展具有重要意义。
关键词 :智能电网 ; 量测 ; 通信 ; 控制[中图分类号 ]TM727[文献标志码 ]A [文章编号 ]1004－7913(2012 02－0005－06Survey on Smart Grid and Its Development at Home and AbroadGAO Tao 1, DENG Ling 2(1．Dongfeng Motor Corporation , Shiyan , Hubei 442000, China ;2．Yichang Survey ＆Design Institutes Co．, LTD , Yichang , Hubei 443000, ChinaAbstract :It is an inevitable trend for power system to develop smart grid．The meanings and characteristics of smart grid are expoun-ded．The present research status of smart grid both at home and abroad is summarized．At the same time , the aim of smart grid con-struction for state grid corporation of China is expatiated．It points out that developing smart grid with Chinese characteristic is an ob-jective demand forcreating a stable , economical , clean and safe modern energy supply system to meet possible future challenge．It is also a strategic choice to meet development demands with all aspects , significant for ensuring a harmonic development for the country．Key words :Smart grid ; Measurement ; Communication ; Control节约能源、降低损耗和低碳排放 , 建立可持续发展的机制是 21世纪世界各国发展关注重点 , 世界各国兴起了智能研究和建设的热潮。
智能电网建设是用以可再生能源和绿色能源逐步替代化石能源和煤炭能源 , 建造新的能源使用体系 , 同时以信息技术改造现有的能源利用体系 , 并采用先进的控制技术 , 从而提高电网的能源效率。
智能电网是技术和经济发展的必然结果 , 更是节约能源要求的必然结果。
智能电网概念的提出引起了国际学术界及国际电力工业界的广泛关注 , 目前国内外已建立了相当多的学术研究团队进行智能电网研究 , 不少发达国家已开始进行了智能电网建设 , 并取得了有效的成果。
1智能电网概念1. 1智能电网含义目前国内外对智能电网还没有一个明确的概念 , 世界各国对智能电网的理解也不一样。
美国电科院 EPRI 在 2000年前后提出了 Intelli- grid 的电网发展的概念 , 该英文术语译成中文的“ 智能电网” , 而美国能源部 DOE 当时称为 Grid －Wise , 叫法有些不同 , 但含义和目的等大同小异。
美国的智能电网侧重的是电力网络基础架构的升级更新 , 同时最大限度地利用信息技术 , 实现系统智能对人工的替代。
欧洲则采用 Smart Grid 的称呼 , 在我国也译成“ 智能电网” , 欧洲在 2006年推出了研究报告 , 全面阐述了智能电网的发展理念和思路。
欧洲则重点关注可再生能源和分布式能源的发展 , 并带动整个行业发展模式的转变。
目前智能电网(Smart Grid 这个称谓已被全世界普遍采用。
IEEE 认为智能电网具有 6个主要功能 :遭受扰动和故障时能够自愈 ; 激励用户主动参与 ; 确保遭受自然和计算机攻击能够迅速恢复 ; 为数字经济提供要求的电能质量 ; 能够满足各种发电和储能需要 ; 能够优化物资利用。
IBM 中国公司高级电力专家 Martin Hauske 对智能电网的解释包含有 3个层面的含义 :首先是利 52012年第 2期东北电力技术用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控 ; 然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合 ; 最后通过对数据的分析、挖掘 , 达到对整个电力系统运行的优化管理。
西门子 (SIEMENS 公司认为智能电网需要涵盖发电、输电、配电、调度、变电、用电等各个环节 , 是一个完整的体系 , 其特性包括 :柔性的 , 满足用户需要 ; 易接入的 , 保证所有用户的连接畅通 , 尤其对于可再生能源和高效、零或低二氧化碳排放的本地发电 ; 可靠的 , 保障和提高供电的安全性和质量 ; 经济的 , 通过改革及竞争调节实现最有效的能源管理。
概括起来 , 智能电网是以一个数字化信息网络系统将绿色能源和新能源开发、输送、存储、转换 (发电、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起 , 通过智能化控制实现电网的安全稳定运行、经济优化运行 , 为用户提供高效可靠的电力供应。
1. 2智能电网目标a．电网可靠运行。
智能电网必须更加可靠 , 除非遇到特别大的灾难 , 智能电网应不管用户在何时何地都能提供可靠的电力供应。
b．电网安全运行。
智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不出现大面积停电或不会付出高昂的恢复费用 , 智能电网更不容易受到自然灾害的影响。
c．电网经济运行。
智能电网运行在供求平衡的基本规律下 , 价格公平且供应充足。
智能电网必须更加高效地利用投资 , 控制成本 , 减少电力输送和分配的损耗 , 电力生产和资产利用更加高效。
通过控制潮流的方法 , 提高电网运行经济性并减少输送功率拥堵。
d．环境友好。
智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响。
智能电网应进一步扩大可再生能源的接入。
国家电网公司在对我国能源资源格局、负荷分布特点以及未来电网新技术发展趋势等开展了大量研究分析的基础上 , 结合世界电网发展新趋势以及我国电网发展改革的实际 , 提出了规划建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础 , 利用先进的通信、信息和控制技术 , 构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网的战略发展目标。
1. 3智能电网主要功能一般来说 , 智能电网具有以下功能特点 [1－5]。
a．自愈———稳定可靠。
自愈是实现电网安全稳定运行及可靠供电的主要功能 , 它指的是无需或仅需少量人为干预 , 实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行 , 最小化或避免用户的供电中断。
通过实时的评估自测 , 智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。
b．安全———抵御攻击。
无论是电力系统的物理系统还是计算机遭到外部攻击 , 智能电网能保证人身、设备和电网的安全。
智能电网的设计和运行都将阻止攻击 , 最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务作为主要功能。
智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应 , 以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。
c．兼容———发电资源。
适应各种电源的接入 , 包括各种大电源的集中接入、分布式发电方式的接入以及可再生能源的大规模接入 , 满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。
智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统 , 简化联网的过程 , 类似于“ 即插即用” 。
d．交互———电力用户。
实现与客户的智能互动 , 以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。
系统通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理 , 从而提升电力系统的安全运行水平。
在智能电网中 , 用户将是电力系统不可分割的一部分。
鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。
e．高效———资产优化。
智能电网应实现优化资源配置 , 提高设备传输容量和利用率 ; 实现电力系统的经济调度和经济运行 , 提高电网的运行经济性。
智能电网能有效地管理资产 , 实现每个资产和其他资产的良好整合 , 以最大限度地发挥其功能 , 同时降低成本。
智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。
f．优质———电能质量。
由于用电设备的数字化对电能质量越来越敏感 , 电能质量问题可能导致生产线的停产 , 对社会经济发展具有重大的损失 , 因此提供能满足 21世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。
但是电能质量问题又不是电力公司一家的问题 , 因此需要制定新的电能质量6东北电力技术 2012年第 2期标准 , 对电能质量进行分级 , 并以不同的价格水平提供不同等级的电能质量 , 以满足用户对不同电能质量水平的需求 , 同时需要将优质优价写入电力服务的合同中。
g．集成———信息系统。
实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS 、实时动态监测系统 (WAMS 、配电管理 (DMS 、市场运营 (MOS 、企业资源规划 (ERP 等和其他各类信息系统之间的综合集成 , 并实现在此基础上的各种业务集成。
h．智能电网将使电力市场蓬勃发展。
智能电网通过市场上供给和需求的互动 , 可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量 , 降低潮流阻塞 , 扩大市场 , 汇集更多的买家和卖家。
用户通过实时报价来感受到价格的增长 , 从而将降低电力需求 , 推动成本更低的解决方案 , 并促进新技术的开发 , 新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会。
智能电网是电力工业的一场巨大变革 , 将引起电力工业在各个领域的革新。