淺析電力系統(tǒng)的信息化技術(shù)應(yīng)用

摘 要：當(dāng)前民眾對(duì)于環(huán)境污染議題的重視，導(dǎo)致了新能源行業(yè)的不斷探索發(fā)展，也要求傳統(tǒng)電力系統(tǒng)應(yīng)不斷融入信息化技術(shù)，以確保綠色可持續(xù)能源發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。在這種背景下，智能電網(wǎng)作為最前端的信息技術(shù)應(yīng)用，目前已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。本文首先探討了新能源與智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，進(jìn)而分析了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成，以及智能電網(wǎng)系統(tǒng)與云端技術(shù)的融合兩大內(nèi)容，最后進(jìn)行了相關(guān)的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；信息化；技術(shù)；應(yīng)用；智能電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM73

1 新能源與智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展

截至目前為止，各國(guó)電力公司為降低再生能源發(fā)電并網(wǎng)造成的影響，通常采取的應(yīng)對(duì)措施包括：以不超過(guò)10%為原則，限制其并網(wǎng)的電能數(shù)量；制定再生能源發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)技術(shù)要點(diǎn)，借助相關(guān)設(shè)備間保護(hù)協(xié)調(diào)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)范，確保電力系統(tǒng)供電品質(zhì)；要求并網(wǎng)者提供個(gè)案電力系統(tǒng)沖擊分析等。近年來(lái)倍受各國(guó)注目的智能電網(wǎng)，用來(lái)解決分散型電源加入電力系統(tǒng)的障礙。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中整合了新的ICT技術(shù)、電力電子技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、升級(jí)的自動(dòng)化電力系統(tǒng)技術(shù)、微電網(wǎng)和互操作性技術(shù)，以及電壓和回應(yīng)性電力控制技術(shù)等，使智能電網(wǎng)具備多項(xiàng)功能。包括：具有自我修復(fù)功能，進(jìn)而提升系統(tǒng)可靠性；將各種電能和儲(chǔ)能技術(shù)整合在一起，確保供電穩(wěn)定；用戶端能清楚掌握用電狀況并自我控管，而供電端能落實(shí)按時(shí)供電的供電經(jīng)營(yíng)模式，有助于電力公司進(jìn)行需求面用電管理；能降低輸配電成本，也即產(chǎn)能和電網(wǎng)容量擴(kuò)充的投資成本降到最低，促使電力系統(tǒng)資產(chǎn)運(yùn)用最佳化、有效化；容許大量再生能源電能匯入系統(tǒng)，達(dá)到碳排放減量目標(biāo)。由于智能電網(wǎng)功能的多樣性、有效性，目前成為各國(guó)積極發(fā)展的對(duì)象，也是電力系統(tǒng)信息化技術(shù)的最前端應(yīng)用。

2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

一是在服務(wù)模式方面，除電力供應(yīng)者可運(yùn)用用戶端管理機(jī)制，提供更多樣化的服務(wù)外；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)者也可與電力供應(yīng)者合作，利用電力通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提供能源管理、遠(yuǎn)端控制、安全監(jiān)控等創(chuàng)新服務(wù)。

二是在能源管理軟件方面，主要是提供使用者一個(gè)操作介面、或是入口網(wǎng)站，提供使用者一個(gè)可以監(jiān)測(cè)、控制與管理各設(shè)備的能源使用狀況的一平臺(tái)。

三是在能源管理硬件設(shè)備方面，主要為生產(chǎn)用戶端能源管理系統(tǒng)所需的硬件裝置，包括各式感測(cè)器、顯示器、電表讀取器、信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)中繼器、能源監(jiān)測(cè)與整流器、以及可變成通訊恒溫器等；在智能電表方面，智能電表為先進(jìn)讀表基礎(chǔ)建設(shè)的一部分，廠商主要為研發(fā)、生產(chǎn)智能電表，將其取代傳統(tǒng)電表。

四是在智能家電方面，主要是提供具連網(wǎng)型的家電產(chǎn)品，使用者可通過(guò)智能家電達(dá)到家庭能源管理自動(dòng)化，以及通過(guò)智能家電，例如智能型電視機(jī)、智能冰箱等，操作家庭能源管理系統(tǒng)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，主要是提供能源管理系統(tǒng)與智能電表、智能電表與智能家電等的信息傳遞的功能，目前主要被用于能源管理系統(tǒng)的相關(guān)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)包括無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的Zigbee、Z-Wave，以及電力線網(wǎng)絡(luò)的Lonworks、Insteon等；再生能源方面，主要為安裝在住宅中，可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電力，或是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電力等的再生能源系統(tǒng)，其所生產(chǎn)的電力，可通過(guò)能源管理系統(tǒng)，進(jìn)行電力的使用與賣出的行為。

3 智能電網(wǎng)系統(tǒng)與云端技術(shù)的融合

智能電網(wǎng)與云端運(yùn)算是兩個(gè)目前最熱門的議題且兩者其實(shí)有密不可分的關(guān)系。連結(jié)兩者的主要門檻在于兩邊的人員的基本技術(shù)素養(yǎng)差異很大；電網(wǎng)的主要技術(shù)領(lǐng)域是電力系統(tǒng)，而云端的主要技術(shù)領(lǐng)域是資訊與通訊，但他們彼此可以互為服務(wù)提供者與架構(gòu)提供者的關(guān)系。

以智能電網(wǎng)為架構(gòu)，云端運(yùn)算為服務(wù)的觀點(diǎn)來(lái)看：智能電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)將會(huì)反饋海量的資料并需要高速的運(yùn)算平臺(tái)提供服務(wù)，而云端運(yùn)算平臺(tái)是非常合適的服務(wù)提供者。以云端運(yùn)算為架構(gòu)，智能電網(wǎng)為服務(wù)的觀點(diǎn)來(lái)看：根據(jù)國(guó)內(nèi)能源大用戶各類建筑電力消費(fèi)量（EUI）統(tǒng)計(jì)分析，其中以電信機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房為前兩名。其實(shí)從資通訊科技技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)看，兩者是相同的設(shè)備，只是進(jìn)行不同服務(wù)而已；也就是說(shuō)，機(jī)房的耗電是低壓用戶里的最大宗。兩者相加會(huì)是低壓用戶一個(gè)非常大的比例。因此，機(jī)房的能源成本會(huì)是云端運(yùn)算的最大開(kāi)銷；而智能電網(wǎng)的資訊將有效協(xié)助機(jī)房進(jìn)進(jìn)行需量的管理。

智能電表可謂是智能電網(wǎng)發(fā)展的首要步驟，將云端運(yùn)算科技概念導(dǎo)入可自動(dòng)回報(bào)與調(diào)節(jié)的智能電表成為一創(chuàng)新應(yīng)用的互相結(jié)合。但由于我國(guó)建筑物樣式復(fù)雜，除了高低樓參差于城鎮(zhèn)中，還有頂樓加蓋及隔間重置過(guò)度的問(wèn)題，因此想要建構(gòu)高效率的智能電網(wǎng)，需要穩(wěn)定且可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。通過(guò)電力公司所設(shè)置的“云”，電表將可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接讀取主機(jī)端的設(shè)定資料，取代原先將資料預(yù)置機(jī)器中的做法。電力公司必須提前將下一年度的時(shí)間電價(jià)費(fèi)率以人工方式置入電表中；若遇到假日定義臨時(shí)變動(dòng)，電力公司應(yīng)當(dāng)出動(dòng)大批人力進(jìn)行替換。通過(guò)遠(yuǎn)端操控，便可減少人力耗費(fèi)、使電價(jià)調(diào)節(jié)更加靈活彈性。

面對(duì)智能電網(wǎng)與云端運(yùn)算的交換，打造系統(tǒng)不相容的專屬網(wǎng)絡(luò)并不代表安全性絕對(duì)足夠，智能電表的技術(shù)對(duì)我國(guó)電子行業(yè)而言并非難事，但在跨電力領(lǐng)域的過(guò)程中，開(kāi)發(fā)重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)密鑰交換，防開(kāi)蓋、竊盜、環(huán)境耐受度等功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)是利用數(shù)字化高科技，建構(gòu)具備雙向通訊能力的創(chuàng)新性電網(wǎng)，其功能尚在探索與進(jìn)化中，因此未有一定的定義。從當(dāng)前各國(guó)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)各國(guó)電力系統(tǒng)面臨的課題互不相同，推展智能電網(wǎng)的動(dòng)機(jī)與目的也因此不讓相同，可見(jiàn)各國(guó)都依據(jù)自身需求量身打造。為能擴(kuò)大再生能源利用，并應(yīng)對(duì)其并網(wǎng)需要，是建構(gòu)智能電網(wǎng)的目的之一，典型的案例為歐盟和日本的實(shí)踐。

智能電網(wǎng)的構(gòu)想不但因國(guó)別或使用目的的不同而異，即使在同一國(guó)內(nèi)也會(huì)因團(tuán)體的不同而有明顯差別。參考各國(guó)推動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，在程序上從先進(jìn)讀表基礎(chǔ)建設(shè)著手并無(wú)可厚非，但這只是起點(diǎn)并非終點(diǎn)；其次，定點(diǎn)試驗(yàn)不應(yīng)局限于“智能、電網(wǎng)與先進(jìn)讀表主軸專案計(jì)劃”，而是可以多管齊下，也即不同研究領(lǐng)域的各負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)可同時(shí)進(jìn)行所負(fù)責(zé)研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)施試驗(yàn)。尤其在示范實(shí)驗(yàn)之前，建議參考日本作法，先對(duì)相關(guān)研究單位與企業(yè)等不同實(shí)體，以及電網(wǎng)使用者和電力消費(fèi)者等各地區(qū)的各類人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，廣泛收集各界意見(jiàn)，以厘清國(guó)內(nèi)構(gòu)建置智能電網(wǎng)的目的或先后順序，作為示范運(yùn)行架構(gòu)的參考資料。

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作者簡(jiǎn)介：馮金香（1975.04-），女，福州，福州大學(xué)，?？?。研究方向：變電運(yùn)行。

作者單位：國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司，福州 350000