喬弘 吳蓉

（廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510663）

1 引言

一方面，保證電力系統(tǒng)的安全和提高電力系統(tǒng)的性能是全世界電力企業(yè)面前的重要課題;另一方面，能源已經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然瓶頸，如何提高電力投資和建設(shè)的效率，確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的水平，成為電網(wǎng)企業(yè)當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)和目標(biāo)。為此人們提出發(fā)展智能電網(wǎng)(Smart Grid)的設(shè)想，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上的升級(jí)換代。

所謂智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)[1]。

2 智能電網(wǎng)的發(fā)展

智能電網(wǎng)的概念是在2003年提出的，但智能電網(wǎng)技術(shù)最早可追溯到20世紀(jì)60年代計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用。近年來(lái)分布式電源得到迅猛發(fā)展，這種分布式電源并網(wǎng)帶來(lái)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，在一定程度上也跨入了智能電網(wǎng)技術(shù)的研究范圍。國(guó)外許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在積極推動(dòng)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)。例如知識(shí)電網(wǎng)、現(xiàn)代電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)智能與智能電網(wǎng)等，可是本質(zhì)內(nèi)容基本相似。盡管從區(qū)域發(fā)展上大致也可以分為美國(guó)、歐洲和中印等區(qū)劃，但為了在智能電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)で笸黄啤⒓訌?qiáng)聯(lián)系與合作，已形成了一個(gè)全球性共識(shí)和聯(lián)盟。

2002 年，美國(guó)電科院創(chuàng)立了“Intelli Grid”聯(lián)盟，開(kāi)展現(xiàn)代智能電網(wǎng)的研究，已提出了用于電網(wǎng)數(shù)據(jù)與設(shè)備集成的Intelli-Grid通信體系；2003年美國(guó)能源部“Grid2030”報(bào)告更提出了美國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的遠(yuǎn)景設(shè)想，之后美國(guó)能源部先后資助了 Grid Wise、Grid Works、MGI等智能電網(wǎng)研究計(jì)劃。2006年美國(guó)IBM公司與全球電力專(zhuān)業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開(kāi)發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案[2]。這一方案被形象比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，電力公司可以通過(guò)使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動(dòng)監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對(duì)電力使用的管理也可細(xì)化到每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的裝置。這個(gè)可以看作智能電網(wǎng)最完整的一個(gè)解決方案，標(biāo)志著智能電網(wǎng)概念的正式誕生。

歐洲國(guó)家也在積極推動(dòng)智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用工作。歐盟于2005年成立了“智能電網(wǎng)技術(shù)論壇”；以歐洲國(guó)家為基礎(chǔ)的國(guó)際供電會(huì)議組織(CIRED)于2008年召開(kāi)了“智能電網(wǎng)”專(zhuān)題研討會(huì)。在智能電網(wǎng)建設(shè)方面，意大利電力公司投資21億歐元進(jìn)行智能讀表的電網(wǎng)改造，使其高峰負(fù)荷降低約5%，每年可節(jié)省投資近5億歐元；法國(guó)電力公司也以智能電網(wǎng)作為設(shè)計(jì)方針，改造其配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究與討論起步相對(duì)較晚,但在具體的智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面基本與世界先進(jìn)水平同步。而且我國(guó)電網(wǎng)的自動(dòng)化水平起點(diǎn)較高，如地區(qū)級(jí)以上電網(wǎng)都實(shí)現(xiàn)了調(diào)度自動(dòng)化，35 kV以上變電站基本都實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化，有200多個(gè)地級(jí)城市建設(shè)了配電自動(dòng)化。2009年中國(guó)能源專(zhuān)家武建東提出的“互動(dòng)電網(wǎng)”是指在創(chuàng)建開(kāi)放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎(chǔ)上，以智能電網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)電子終端將用戶(hù)之間、用戶(hù)和電網(wǎng)公司之間形成網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)和即時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向的總體效果，實(shí)現(xiàn)電力、電訊、電視、遠(yuǎn)程家電控制和電池集成充電等的多用途開(kāi)發(fā)。國(guó)家電網(wǎng)公司提出的“建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能化電網(wǎng)”，極大地推動(dòng)著我國(guó)智能電網(wǎng)研究的發(fā)展。

3 智能電網(wǎng)的功能與特征

智能電網(wǎng)的功能和特征界定了它同傳統(tǒng)技術(shù)方案下電網(wǎng)的關(guān)鍵區(qū)別，同時(shí)也是其成為智能技術(shù)的內(nèi)涵所在。智能電網(wǎng)特征和功能可以總結(jié)為如下幾點(diǎn)[3]：

可靠自愈。自愈是智能電網(wǎng)最重要的特征，也是其可靠性的本質(zhì)要求。通俗講就是在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)和故障時(shí)，電網(wǎng)仍能保持對(duì)用戶(hù)的供電能力，而不發(fā)生大面積的停電事故。如在自然災(zāi)害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。實(shí)質(zhì)上是要求智能電網(wǎng)通過(guò)在線自我評(píng)估以預(yù)測(cè)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題在很少或不用人為干預(yù)的情況下將故障元件從系統(tǒng)中隔離出來(lái)使電網(wǎng)迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，有效保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)幾乎不中斷對(duì)用戶(hù)的供電服務(wù)。

靈活互動(dòng)。一方面，智能電網(wǎng)在保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，能靈活支持可再生能源、分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的正確、合理接入。另一方面，電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，支持電力交易的有效開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，通過(guò)市場(chǎng)交易更好地激勵(lì)電力市場(chǎng)主體傳統(tǒng)的電力分配方式。如在智能電網(wǎng)上，用戶(hù)可以把暫時(shí)不用的電賣(mài)給其他需要電力的人，而供需都由電力資源市場(chǎng)決定。

優(yōu)質(zhì)高效。提供更加高品質(zhì)的電能，在數(shù)字化、高科技占主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)模式下電力用戶(hù)的電能質(zhì)量能夠得到有效保障，并且能夠真正實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的差別定價(jià)。電網(wǎng)需要引入最先進(jìn)的IT和監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化設(shè)備和資源的配置，提高系統(tǒng)設(shè)備傳輸容量和利用率，保證資產(chǎn)和設(shè)備優(yōu)化利用。

信息集成。智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、維護(hù)、能量管理、配電管理、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、ERP等和其他各類(lèi)信息系統(tǒng)之間的綜合集成，并要求在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)集成。通過(guò)不斷的流程優(yōu)化，信息整合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)管理、生產(chǎn)管理、調(diào)度自動(dòng)化與電力市場(chǎng)管理業(yè)務(wù)的集成，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業(yè)管理的規(guī)范化和精細(xì)化，不斷提升電力企業(yè)的管理效率。支持電力市場(chǎng)和電力交易的有效開(kāi)展實(shí)現(xiàn)資源的合理配置、降低電網(wǎng)損耗、提高能源利用效率。

4 小結(jié)

按照智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展所覆蓋的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵技術(shù)可劃分為智能用電、智能網(wǎng)絡(luò)、新能源發(fā)電與智能企業(yè)等四個(gè)方面。因此，智能電網(wǎng)技術(shù)的革新打開(kāi)了電信、電網(wǎng)、電視網(wǎng)等整合的通道，為全球電力、電信產(chǎn)業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)、電視媒體等改革提供了獨(dú)特的發(fā)展機(jī)遇。智能電網(wǎng)正在成為拉動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)的下一個(gè)引擎。根據(jù)我國(guó)智能電網(wǎng)規(guī)劃，到2011年，智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研究和建設(shè)試點(diǎn)全面開(kāi)展。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展從規(guī)模上看，將是比“3G”更大的一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，甚至其已被稱(chēng)為第二個(gè)拉動(dòng)內(nèi)需的“4萬(wàn)億”，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展將起到重要作用。在全球資源逐漸稀缺的今天，新一代智能電網(wǎng)的出現(xiàn)甚至可能帶來(lái)一場(chǎng)新的令人欣喜的技術(shù)革命，它作為信息化與傳統(tǒng)工業(yè)化融合的嶄新產(chǎn)物，更好的為人類(lèi)的幸福生活服務(wù)。

[1]謝開(kāi)，劉永奇，等.面向未來(lái)的智能電網(wǎng)[J].中國(guó)電力，2008，41（6）：19－22.

[2]Constructing smart grid to renovate the operation and management of utilities[R].Beijing:IBM Global Enterprise Consulting Service,2006.

[3]徐丙垠，李天友，等.智能配電網(wǎng)講座[J].供用電，2009，26（3）：81－83.