智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)必然發(fā)展趨勢(shì)之探析

林靜瑜

(廣東電網(wǎng)公司中山西區(qū)供電分局,廣東 中山 528400)

迄今為止，智能電網(wǎng)還沒(méi)有一個(gè)被大家公認(rèn)的完整的定義，但是各國(guó)在結(jié)合本國(guó)國(guó)情發(fā)展智能電網(wǎng)時(shí)已經(jīng)形成了很多共識(shí)。進(jìn)入信息時(shí)代以來(lái),在全球資源環(huán)境不斷增大的壓力下,能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)三者之間的矛盾也日益凸顯出來(lái)。我國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)必然向智能電網(wǎng)發(fā)展。筆者畢業(yè)至今從事電網(wǎng)工作，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)之發(fā)展動(dòng)向及原因進(jìn)行總結(jié)分析。

1 認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)

以能源開(kāi)發(fā)、發(fā)電、輸電、配電、供電、售電及用電的電網(wǎng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量供電、互補(bǔ)供電，提高能源利用率及供電安全，節(jié)省用電成本為目標(biāo)的電力網(wǎng)絡(luò)，稱為智能電網(wǎng)。

傳統(tǒng)電網(wǎng)沒(méi)有動(dòng)態(tài)柔性及可組性，電力企業(yè)垂直集成，每家電力企業(yè)各自獨(dú)立運(yùn)作，發(fā)電集中在大型發(fā)電廠，垂直的多級(jí)控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無(wú)法構(gòu)建實(shí)時(shí)、可配置、可重組的系統(tǒng)，系統(tǒng)自愈、自恢復(fù)能力完全依賴于實(shí)體冗余；對(duì)客戶的服務(wù)簡(jiǎn)單、信息單向，用戶對(duì)于發(fā)電來(lái)源和付費(fèi)方式等缺乏選擇；主要通過(guò)人工讀表或估算用電量；人工方式處理停電，恢復(fù)供電常常較慢。智能電網(wǎng)具有的核心特征主要包含以下6個(gè)方面：①清潔：能夠大規(guī)模利用可再生能源減少對(duì)環(huán)境的潛在影響。②堅(jiān)強(qiáng)：有能力抵御惡劣天氣和外部攻擊并確保信息安全。③自愈：有能力實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自我診斷、自我調(diào)整、自動(dòng)隔離故障和自動(dòng)快速恢復(fù)。④優(yōu)化：能夠優(yōu)化資源，提高設(shè)備資產(chǎn)的利用率和電網(wǎng)的運(yùn)行效率。⑤交互：能夠與電力市場(chǎng)和用戶進(jìn)行交互和實(shí)時(shí)響應(yīng)，提升服務(wù)水平。⑥經(jīng)濟(jì)：能夠以最優(yōu)成本向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)電力。

智能電網(wǎng)將通過(guò)功能模塊化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、集中與分散相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)靈活變換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，智能重組系統(tǒng)架構(gòu)，優(yōu)化電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，從而構(gòu)建與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)體系。

2 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的差異

傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個(gè)剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥裕率闺娋W(wǎng)沒(méi)有動(dòng)態(tài)柔性及可組性；垂直的多級(jí)控制機(jī)制反應(yīng)遲緩，無(wú)法構(gòu)建實(shí)時(shí)、可配置、可重組的系統(tǒng)；系統(tǒng)自愈、自恢復(fù)能力完全依賴于實(shí)體冗余；對(duì)客戶的服務(wù)簡(jiǎn)單、信息單向；系統(tǒng)內(nèi)部存在多個(gè)信息孤島，缺乏信息共享。雖然局部的自動(dòng)化程度在不斷提高，但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，使得系統(tǒng)中多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)是割裂的、局部的、孤立的，不能構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)的有機(jī)統(tǒng)一整體，所以整個(gè)電網(wǎng)的智能化程度較低。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，人們?cè)O(shè)想中的智能電網(wǎng)將進(jìn)一步拓展對(duì)電網(wǎng)全景信息（指完整的、正確的、具有精確時(shí)間斷面的、標(biāo)準(zhǔn)化的電力流信息和業(yè)務(wù)流信息等）的獲取能力，以堅(jiān)強(qiáng)、可靠、通暢的實(shí)體電網(wǎng)架構(gòu)和信息交互平臺(tái)為基礎(chǔ)，以服務(wù)生產(chǎn)全過(guò)程為需求，整合系統(tǒng)各種實(shí)時(shí)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)信息，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的分析、診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供更為全面、完整和精細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)圖，并給出相應(yīng)的輔助決策支持以及控制實(shí)施方案和應(yīng)對(duì)預(yù)案，最大程度地實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)、準(zhǔn)確、及時(shí)、績(jī)優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行和管理。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)將進(jìn)一步優(yōu)化各級(jí)電網(wǎng)控制，構(gòu)建結(jié)構(gòu)扁平化、功能模塊化、系統(tǒng)組態(tài)化的柔性體系架構(gòu)，通過(guò)集中與分散相結(jié)合，靈活變換網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、智能重組系統(tǒng)架構(gòu)、最佳配置系統(tǒng)效能、優(yōu)化電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)構(gòu)成理念和體系。

由于智能電網(wǎng)可及時(shí)獲取完整的電網(wǎng)信息，因此可極大地優(yōu)化電網(wǎng)全壽命周期管理的技術(shù)體系，承載電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任，確保電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)技術(shù)、最佳可持續(xù)發(fā)展、最大經(jīng)濟(jì)效益、最優(yōu)環(huán)境保護(hù)，從而優(yōu)化社會(huì)能源配置，提高能源綜合投資及利用效益。

3 智能電網(wǎng)的特征優(yōu)勢(shì)

（1）自愈:對(duì)故障有自適應(yīng)與恢復(fù)的能力,提高可靠性及剩余電力的市場(chǎng)化盈利。

（2）互動(dòng):與電力市場(chǎng)和用戶間有良好的交互,節(jié)省開(kāi)支的同時(shí)幫助電力企業(yè)高效運(yùn)作,產(chǎn)生大范圍的環(huán)境效益。

（3）安全:能抵御物理攻擊和信息攻擊,保障系統(tǒng)設(shè)備和信息安全。

（4）兼容:兼容各種發(fā)電、儲(chǔ)能、監(jiān)測(cè)、管理系統(tǒng)。

（5）優(yōu)化:以小成本實(shí)現(xiàn)需求的功能,優(yōu)化電能質(zhì)量、設(shè)備利用率、資產(chǎn),指導(dǎo)電網(wǎng)運(yùn)行。

（6）活躍:活躍市場(chǎng),使市場(chǎng)參與者通過(guò)各種形式的決策輔助軟件無(wú)縫參與市場(chǎng)。

4 智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的可行性和必然性

從能源需求上來(lái)說(shuō),我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家,人口基數(shù)大并且急劇增長(zhǎng),給國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了很大的壓力。而今,我國(guó)的城市化進(jìn)程和工業(yè)發(fā)展也逐漸加快了腳步,正在逐漸減少的不可再生能源已經(jīng)無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求。這就要求人們通過(guò)智能技術(shù)來(lái)平衡能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)之間的矛盾。從環(huán)境惡化方面來(lái)說(shuō),全球的氣候不斷的受到環(huán)境的影響,隨著哥本哈根會(huì)議的召開(kāi),人們逐漸意識(shí)到了環(huán)境污染的嚴(yán)重性?，F(xiàn)如今的氣候受CO2的影響最為嚴(yán)重,而我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家,工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn),溫室氣體的排放量甚大。智能電網(wǎng)可以通過(guò)集成利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等可再生清潔能源,并通過(guò)智能控制、有效管理等方法提高電力的使用率,從而有效地解決這個(gè)問(wèn)題。

從電網(wǎng)復(fù)雜度逐漸增大來(lái)講,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科技的不斷進(jìn)步,人們的生活水平也逐漸提高,考慮到即將形成大范圍的整合性電力能源系統(tǒng),對(duì)于現(xiàn)階段的電網(wǎng)無(wú)疑是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn),我們對(duì)電力系統(tǒng)提出了更高的要求:功能更加完善、復(fù)雜度更高。智能化的電網(wǎng)將能夠滿足更高的功能要求并精確的管理復(fù)雜的系統(tǒng)。

從電力安全角度來(lái)看,今年的7.23動(dòng)車(chē)追尾事件影響很大,而造成事故的原因是電力的突然中斷。電力突然中斷是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的事故,為了避免因?yàn)殡娏χ袛喽鹗鹿实陌l(fā)生,就需要計(jì)算機(jī)對(duì)即時(shí)的電力系統(tǒng)進(jìn)行采集分析,并反饋給系統(tǒng)對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行排除或者報(bào)警,從而免除災(zāi)難的發(fā)生,智能電網(wǎng)正可以實(shí)現(xiàn)以上功能,保證電力安全可靠地運(yùn)行。從開(kāi)放市場(chǎng)角度分析,隨著市場(chǎng)的開(kāi)放,靈活的輸配用電機(jī)制得到青睞。但中國(guó)的現(xiàn)階段的電力市場(chǎng)是由國(guó)家統(tǒng)一確定電價(jià),用戶沒(méi)有得到主動(dòng)權(quán)。而以后的用電機(jī)制將是電力的價(jià)格隨著電力的供求關(guān)系發(fā)生變化,用電高峰期的電價(jià)會(huì)上漲,如果用戶能根據(jù)實(shí)時(shí)的電價(jià)調(diào)整用電情況,將會(huì)節(jié)省開(kāi)支和提高能源的利用率。這就要求電網(wǎng)更加智能化。

由此可見(jiàn),中國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)成智能電網(wǎng)是順應(yīng)發(fā)展的必然趨勢(shì),智能電網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用具有重大意義和前景。