智能電網(wǎng)的發(fā)展與展望

王永

摘 要：隨著電力改革的不斷深入，越來越多的先進(jìn)技術(shù)正在運(yùn)用到電力行業(yè)當(dāng)中，為我國電力系統(tǒng)的建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)，作為信息采集、傳輸與處理的一種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，智能電網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今興起的一種新型技術(shù)，正在逐漸運(yùn)用到電力生產(chǎn)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，使電力生產(chǎn)的效率獲得顯著提高，本文就智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程趨勢做了深入的分析和探討。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；發(fā)展趨勢

1.引言

智能電網(wǎng)[1]是傳統(tǒng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)向高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、互動的現(xiàn)代電網(wǎng)的完善，代表著電網(wǎng)的未來發(fā)展方向。目前，建設(shè)智能電網(wǎng)的必要性已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛的認(rèn)識，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)技術(shù)研究和實(shí)踐的推進(jìn)，各國對智能電網(wǎng)的重視也在不斷地加大。

2.美國智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢

世界著名產(chǎn)業(yè)都提出了自己的智能電網(wǎng)解決方案，其關(guān)注的技術(shù)側(cè)重于智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸協(xié)議、應(yīng)用集成標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)化存儲和分析，信息展現(xiàn)等電網(wǎng)信息技術(shù)范疇。電氣設(shè)備制造商則和電網(wǎng)運(yùn)行商合作，開展了不同專題的智能電網(wǎng)應(yīng)用示范研究和現(xiàn)場實(shí)踐，其主要集中在：智能電表、用戶側(cè)分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)、智能城市和智能家居等項(xiàng)目[2]。

目前最新的技術(shù)成果是，2011年9月IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會批準(zhǔn)通過了《IEEE P2030能源技術(shù)和信息技術(shù)與電力系統(tǒng)、最終應(yīng)用及負(fù)荷的智能電網(wǎng)互操作性指南》，為智能電網(wǎng)的互相關(guān)聯(lián)和互相操作實(shí)現(xiàn)了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展方向。

研究重點(diǎn)配電和用戶側(cè)的應(yīng)用，美國開展的 “智能電網(wǎng)”試點(diǎn)和示范工程，其多數(shù)都集中在配電和用戶側(cè)主要包括：智能電表的鋪設(shè)和測量信息的集成、智能家居和智能家電、小型和分散式風(fēng)力和光伏發(fā)電的接入、客戶需求響應(yīng)、儲能技術(shù)應(yīng)用等。試點(diǎn)內(nèi)容正逐漸從單項(xiàng)示范工程向綜合示范發(fā)展。

3.歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢

歐洲智能[3]電網(wǎng)的發(fā)展略晚于美國，歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的背景與美國有許多相同點(diǎn)和不同之處。與美國相似的是，目前歐洲運(yùn)行的大部分電網(wǎng)設(shè)備同樣已接近老化，面臨大量更換的需要。歐洲而更加關(guān)注低碳和減排，在風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的規(guī)模和普及程度方面是全球最高的，目前急需解決的是構(gòu)建與可再生能源發(fā)電相相融合的開放的電力網(wǎng)絡(luò)和電力市場機(jī)制以便更好地發(fā)展。

歐洲電網(wǎng)主要表現(xiàn)在對跨國的電力交換和電力市場服務(wù)的需求。歐盟各國的電源構(gòu)成差別很大，歐洲北部的風(fēng)能和南部的太陽能發(fā)電間存在較大的互補(bǔ)性和相容性。歐洲的跨國電力交易引起了輸電通道容量不足，要求建立相對完善的電力服務(wù)市場運(yùn)作機(jī)制，以解決歐洲目前的電力供應(yīng)狀況。

要保障這樣一個歐洲電網(wǎng)的安全和有效運(yùn)作，就必須依靠“智能電網(wǎng)”體系的實(shí)現(xiàn)。跨國的電力運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化和透明化；對風(fēng)電和光伏發(fā)電等間歇式電源發(fā)電量的提前預(yù)測和對各類電源的優(yōu)化調(diào)度；全系統(tǒng)的、高度自動化的遠(yuǎn)程控制以保障電網(wǎng)安全；構(gòu)建高度信息化的電力市場，以電價為杠桿引導(dǎo)家庭微型發(fā)電機(jī)并網(wǎng)用戶用電的安排。通過需求側(cè)服務(wù)，使剛性的負(fù)荷需求柔性化，更好的匹配新的電源結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率。

歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展模式是緊緊圍繞可再生能源和分布式能源的發(fā)展需求而轉(zhuǎn)變的。一方面，歐洲主要電網(wǎng)公司在風(fēng)電、太陽能發(fā)電的能量預(yù)測和調(diào)度方面取得了大量的成果和經(jīng)驗(yàn)，另一方面，ABB、西門子等電氣設(shè)備制造商與電網(wǎng)合作，開展了輕型直流等新型輸電技術(shù)、節(jié)能調(diào)度、儲能應(yīng)用、太陽能光熱發(fā)電站等不同專題的試點(diǎn)項(xiàng)目以便更好、更快的實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)和普及，更好地解決智能電網(wǎng)可能帶來的問題和挑戰(zhàn)。

4.我國智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

早在“智能電網(wǎng)”概念興起以前，我國電網(wǎng)公司和電氣設(shè)備制造廠家就展開合作，已經(jīng)在電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化方面開展了大量的建設(shè)和研究工作。通過調(diào)度自動化系統(tǒng)、變電站綜合自動化、廣域量測系統(tǒng)、自動抄表系統(tǒng)等一系列信息化建設(shè)，我國電網(wǎng)在輸電網(wǎng)和用電信息的采集和集成方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。

2009年隨著國家“智能電網(wǎng)”熱潮的興起，國家電網(wǎng)公司迅速提出并制定了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展規(guī)劃，確定了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的三個發(fā)展階段，開始全面推進(jìn)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)進(jìn)程。2009～2010年，國家電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容不斷擴(kuò)充和完善，目前已經(jīng)比較全面的涵蓋了電網(wǎng)的發(fā)、輸、配、用各個層面的關(guān)鍵技術(shù)[4]，我國對智能電網(wǎng)的建設(shè)是非常重視的，智能電網(wǎng)的建設(shè)關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)。

國家電網(wǎng)提出了建設(shè)1000千伏交流特高壓骨干網(wǎng)架的目標(biāo)，來進(jìn)一步提高電網(wǎng)對大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、集中式風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的能量管理和傳輸能力。“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)目標(biāo)是以特高壓同步電網(wǎng)為中心，交直流和各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具備大范圍、大規(guī)模、高效率的能源優(yōu)化配置能力和高安全性、高可靠性、高互動性。

我國智能電網(wǎng)的發(fā)展與歐美等國相比，仍存在著一個很大的差別，即缺少從整個能源體系結(jié)構(gòu)和國家能源發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，對智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)的引導(dǎo)和規(guī)劃。目前，我國智能電網(wǎng)的發(fā)展還主要是由電網(wǎng)公司從行業(yè)自身發(fā)展的角度出發(fā)在規(guī)劃和推動，缺乏國家的宏觀調(diào)控發(fā)展。我國的智能電網(wǎng)的發(fā)展還需要國家根據(jù)我國的能源體系結(jié)構(gòu)、國家的發(fā)展戰(zhàn)略和我國的基本國情相結(jié)合，找出適合我國國情發(fā)展的智能電網(wǎng)建設(shè)。

5.國際智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢的展望

國際上智能電網(wǎng)發(fā)展存在一些共同的趨勢[5][6]，體現(xiàn)在：關(guān)注電網(wǎng)對分布式和集中式可再生能源的開放和集成能力；關(guān)注電能在生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)整個體系中的監(jiān)測數(shù)據(jù)的透明化、信息的集成和智能決策技術(shù)的應(yīng)用；關(guān)注電網(wǎng)與用戶的良性互動機(jī)制，以及由此帶來的電力資產(chǎn)利用率的提高。與此同時，各國又根據(jù)自己的特點(diǎn)和需求不同，在智能電網(wǎng)的發(fā)展中選擇了不同的側(cè)重點(diǎn)。

美國智能電網(wǎng)發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)體現(xiàn)在：重視信息化和通信技術(shù)向電網(wǎng)的延伸，注重通信系統(tǒng)、自動化體系架構(gòu)、規(guī)約和規(guī)范的制定；重視用電側(cè)智能電網(wǎng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括：智能家電、智能電表、物聯(lián)網(wǎng)、低成本小型儲能設(shè)備等的研制和應(yīng)用；以用戶側(cè)分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)、廣泛的需求側(cè)管理和實(shí)時的電價信息發(fā)布為中心構(gòu)筑更靈活的電力市場。歐洲智能電網(wǎng)比較關(guān)注環(huán)境保護(hù)，大力推動清潔電源和可再生能源的建設(shè)和并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，重視供電可靠性、電能質(zhì)量和電網(wǎng)與用戶的互動，重視電網(wǎng)公司運(yùn)營效率的提高和降低電價，是以后歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。

6.結(jié)論

智能電網(wǎng)目前已有的大量理論和產(chǎn)品成果基礎(chǔ)，可以進(jìn)一步推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。智能電網(wǎng)電網(wǎng)具有良好的自動化以及信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測功能，智能電網(wǎng)建設(shè)將創(chuàng)造非常大的市場需求，智能電網(wǎng)可推動節(jié)電和節(jié)能減排。智能電網(wǎng)必將在電力系統(tǒng)的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。（作者單位：四川理工學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1] 余貽鑫，欒文鵬. 智能電網(wǎng) [J] 電網(wǎng)與清潔能源，2009，25（1）：7-11.

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[3] 劉建明，李祥珍.物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[4] 程時杰，曹一家.中國智能電網(wǎng)的技術(shù)與發(fā)展[M]. 北京：科學(xué)出版社， 2012.

[5] 謝開，劉永奇，朱治中.面向未來的智能電網(wǎng).[J]中國電力，2008，41（6）：19-22.

[6] 陳樹勇，宋書芳，李蘭欣.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述. [J]電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（8）：1-7.