智能电网离成熟还有距离
- 来源:计算机世界
- 关键字:智能,电网,成熟,距离
- 发布时间:2010-06-29 16:13
编者按：在本报第21期的应用调查中，给大家介绍了北京莲香园小区的智能电网，即使在千里之外，住户也能通过电话控制家里的所有电器。智能电网为物联网树立了一个标杆型应用。智能电网的案例说明：物联网应用要深入业务，不是靠一些简单的智能感知设备就能完成的，必须成体系化、规模化发展。
四川大学电气信息学院院长 刘俊勇
灵活、互动的电力市场是智能电网发展的最终体现。虽然目前三网融合的动静很大，但是，不能小看相对专有和封闭的电网系统，它的覆盖面，不亚于任何一家电信和广电运营商。
智能电网建设已成为国家经济和能源政策的重要组成部分。中国电力行业面临的挑战是：输电网安全运行风险严峻、配电网供电可靠性亟待提高、可再生能源的影响日趋显著、电网抗攻击能力亟待增强、电力企业经营管理压力加剧。
智能电网：统一是前提，坚强是基础
智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。国网公司定义其为统一的坚强智能电网，即以统一规划、统一标准、统一建设为原则，以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的国家电网。“统一”是前提，“坚强”是基础，“智能”是关键。
只有形成坚强的网架结构，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用。
智能电网的特点可以用以下几个词来概括：自愈、互动、优化、兼容、集成。其关键技术包括发电技术、输配电技术和售用电技术。发电技术部分，有可再生能源发电技术，如太阳能、风电、地热、潮汐和生物质；还有分布式发电和储能技术。除传统的供电服务业务外，智能电网也为电力企业拓展业务领域，为以服务创新带动业务转型提供了可能。依托智能电网基础架构，电力企业可在向用户提供供电服务的同时，开发出多种基于网络的增值服务。
我国在智能电网建设方面还存在一些问题：缺乏对用户负荷信息的及时跟踪；配网自动化建设仍需进一步加强；配电设备陈旧落后。另外，政府层面对智能电网的支持力度尚不明确，到目前为止，智能电网所需关键技术研究还只是企业行为，国家并没有给予政策扶持，也没有从国家层面制定的智能电网的发展战略。
从发电到用电全过程智能
发电环节我国的发展目标是：以“一特四大”发展战略为导向，引导电源集约化发展，协调推进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的开发；强化机网协调，提高电力系统安全运行水平；实施节能发电调度，提高常规电源的利用效率；优化电源结构和电网结构，促进大规模风电、光伏等新能源的科学合理利用。
相应的重点工程是建设风力发电技术研究中心和太阳能发电技术研究中心，加强抽水储能重点工程和大容量储能示范工程建设。还需开展钠硫电池、超导储能装置集成技术和成套技术的研究及试点工作，加快储能技术的产业化进程，开展兆瓦级和10兆瓦级储能系统在可再生能源柔性接入电网中的示范应用。
线路环节的技术路线是全面掌握特高压交直流输电技术，形成特高压建设标准体系，加快特高压和各级电网建设；开展分析评估诊断与决策技术研究，实现输电线路状态评估的智能化；建立输电线路建设与运行的一体化信息平台，加快线路状态检修、全寿命周期管理和智能防灾技术研究应用；加强灵活交流输电技术研究。
重点工程是特高压后续交直流工程和跨区联网工程建设；同时开展特高压可控电抗器等关键技术研发并示范应用。这一过程中，需要全面实施线路状态检修和全寿命周期管理，实现基于航测和卫星定位等线路数字化、可视化设计。使寿命周期性能和指标达到最优，建立线路综合防灾和安全保障信息共享机制和技术平台，实现对线路影响较大的自然灾害信息的监测、分析、预报，提高线路综合防灾和安全保障能力。
变电环节的重点是制定智能变电站及装备标准规范。同时需建设智能电网全景信息采集系统，开展基础信息统一建模技术研究，构建就地、区域、广域综合测控保护体系，研究各类电源及用户的接入、退出、保护及隔离技术。
调度环节：该环节以服务特高压大电网安全运行为目标，开发建设新一代智能调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机电协调最优化，形成一体化的智能调度体系，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效和经济环保。
为实现这一目标，需关注以下3个重点工程
1智能调度技术支持系统建设：建成公司省级以上一体化智能调度体系，提高调度信息化、数字化、自动化、互动化水平。
2新能源接入和调控能力建设：实现大容量风电、光伏发电等新能源运行信息的采集、监视和预测，实现间歇性能源与常规电源的协调运行，保障大容量新能源的有效接纳。
3电力通信网络和调度数据网建设：重点建设覆盖各网省的五大自愈传输环网，完善调度数据网络双平面。
通信信息平台的重点工程是国家电网资源计划系统（SG-ERP）建设。
四方面入手加强智能电网建设
电网层面
拥有强大自愈和抗外界干扰的能力是智能电网发展的基础。系统对全网运行状态实时监测，利用监测数据进行连续的自分析、自诊断，及时发现电网故障隐患，并用自动控制手段将故障消灭在萌芽状态。这样的电网能及时监测到温度变化、电源接入等外界因素，从而采取智能手段积极应对。此外，面对冰雪、地震等极端自然灾害，电网应具有较高的抗攻击能力；在系统发生停电后，电网能够快速反应，迅速、有序地恢复供电，最大程度降低停电影响。
一体化电网特点是全国实现广域的跨区交直流输配电一体化，让能量、数据、资金“三流”合一，达成电网与环境的自然相处之状态。这就要求深入系统研究一体化电网的安全理论和分析方法，构建电网输电配电的智能调度平台以及构思电网一体化的虚拟运营平台。
环保层面
清洁、环保的能源结构是智能电网发展的内在要求。电网能够兼容集中式发电和分布式发电模式，支持风能、太阳能等清洁能源发电以及电网储能设备的接入，并通过合理完备的体制进行管理，实现微电网与特高压电网之间的相互补充和支援。
分布式发电（特别是太阳能）技术及其接入系统的研究包括分布式发电技术本身、接入后对系统的影响等方面。
管理层面
集团化、高效率的管理是智能电网发展的保障。统一的规范和平台有助于实现电网信息的整合，使电力生产和企业管理具备更加细致、高效的标准和流程，以及完善的考核评估体系。此外，管理者应合理把握工程项目建设规模和建设时序，提高电网建设的投资效益，实现电网的科学发展，有效地降低运维成本。
市场层面
灵活、互动的电力市场是智能电网发展的最终体现。为此，需为电力市场的实施提供开放的平台，支持电力交易的开展，并提供优质的服务。在开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，用户和电网公司之间才能形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，用户根据需要自主选择最优的供电方案，电力企业并通过电价等方式，鼓励用户参与电网调节。最终希望能实现电力、电信、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。如何更好地市场化？研究方向包括以下这些内容：
●智能电表及其规范体系；
●基于智能电表的高级计量管理体系；
●动态电价研究；
●用户管理与服务技术支持平台和双向互动平台；
●智能电网示范小区；
●逐步开展基于智能电网等附加服务研究；
●用户友好理论体系，用户友好型电网的特点是有效利用各种清洁能源和用户参与互动的“人、器、网”；
●智能营销高层软件。
总之，智能电网虽然已经称得上先进，也被许多人视为物联网的典型性应用，但它离真正的理想状态还有一定差距，不能固步自封！
链接一
国外电网发展状况
在电网发展基础方面，发达国家的电力需求趋于饱和，电网经过多年的快速发展，网架结构稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力。
美国的电网基础架构技术陈旧、存在稳定性问题；电力市场电网瓶颈影响市场效率；电网安全方面着重在抓防止大停电和恐怖袭击；人员：电力行业年龄结构老化。关注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。美国主要是对陈旧老化的电力设施进行更新改造或依靠技术手段提高利用效率。
欧洲各国家间电网互联存在问题，而且不同国家的运行模式不同，因此欧洲国家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。进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要。
链接二 三问智能电网
问题一：中国智能电网建设的关键动因是在通过特高压建设和电网互联保障国家能源安全和电力可靠供应的基础上，如何确保中国特大互联电网的安全稳定运行？
智能传感器和PMU等量测装置能加强对特高压电网的监测；高级仿真工具能够提供预防性的分析、风险评估和决策支持，以应对特高压、三华联网等复杂的运行环境；智能控制设备有助于解决大电网的稳定问题。
问题二：在电网经过多年外延式发展的巨大资产规模下，如何提高投资效率、运行效率和经营效率，实现向集约化和精益化的发展方式转变？
基于大规模传感器部署的状态监测可以给生产和运行人员提供更多的信息帮助优化生产和运行方式，减少成本；输电动态限额等技术能够提高对电网资产的优化利用；通过提高资产的利用效率，延长资产寿命，减少投资成本。
问题三：作为关系中国国家能源安全与国民经济命脉的全球最大的公用事业企业，如何更好地服务客户，服务社会、履行社会责任？
可再生能源的分析技术能够减少风电等可再生能源的随机性对调度计划的影响，从而推动可再生能源发展；电力企业可以提供创新型的能源服务产品，在创造社会效益的同时，也有助于提升电力企业的社会形象和提升企业社会责任感。
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四川大学电气信息学院院长 刘俊勇
灵活、互动的电力市场是智能电网发展的最终体现。虽然目前三网融合的动静很大，但是，不能小看相对专有和封闭的电网系统，它的覆盖面，不亚于任何一家电信和广电运营商。
智能电网建设已成为国家经济和能源政策的重要组成部分。中国电力行业面临的挑战是：输电网安全运行风险严峻、配电网供电可靠性亟待提高、可再生能源的影响日趋显著、电网抗攻击能力亟待增强、电力企业经营管理压力加剧。
智能电网：统一是前提，坚强是基础
智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。国网公司定义其为统一的坚强智能电网，即以统一规划、统一标准、统一建设为原则，以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的国家电网。“统一”是前提，“坚强”是基础，“智能”是关键。
只有形成坚强的网架结构，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用。
智能电网的特点可以用以下几个词来概括：自愈、互动、优化、兼容、集成。其关键技术包括发电技术、输配电技术和售用电技术。发电技术部分，有可再生能源发电技术，如太阳能、风电、地热、潮汐和生物质；还有分布式发电和储能技术。除传统的供电服务业务外，智能电网也为电力企业拓展业务领域，为以服务创新带动业务转型提供了可能。依托智能电网基础架构，电力企业可在向用户提供供电服务的同时，开发出多种基于网络的增值服务。
我国在智能电网建设方面还存在一些问题：缺乏对用户负荷信息的及时跟踪；配网自动化建设仍需进一步加强；配电设备陈旧落后。另外，政府层面对智能电网的支持力度尚不明确，到目前为止，智能电网所需关键技术研究还只是企业行为，国家并没有给予政策扶持，也没有从国家层面制定的智能电网的发展战略。
从发电到用电全过程智能
发电环节我国的发展目标是：以“一特四大”发展战略为导向，引导电源集约化发展，协调推进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的开发；强化机网协调，提高电力系统安全运行水平；实施节能发电调度，提高常规电源的利用效率；优化电源结构和电网结构，促进大规模风电、光伏等新能源的科学合理利用。
相应的重点工程是建设风力发电技术研究中心和太阳能发电技术研究中心，加强抽水储能重点工程和大容量储能示范工程建设。还需开展钠硫电池、超导储能装置集成技术和成套技术的研究及试点工作，加快储能技术的产业化进程，开展兆瓦级和10兆瓦级储能系统在可再生能源柔性接入电网中的示范应用。
线路环节的技术路线是全面掌握特高压交直流输电技术，形成特高压建设标准体系，加快特高压和各级电网建设；开展分析评估诊断与决策技术研究，实现输电线路状态评估的智能化；建立输电线路建设与运行的一体化信息平台，加快线路状态检修、全寿命周期管理和智能防灾技术研究应用；加强灵活交流输电技术研究。
重点工程是特高压后续交直流工程和跨区联网工程建设；同时开展特高压可控电抗器等关键技术研发并示范应用。这一过程中，需要全面实施线路状态检修和全寿命周期管理，实现基于航测和卫星定位等线路数字化、可视化设计。使寿命周期性能和指标达到最优，建立线路综合防灾和安全保障信息共享机制和技术平台，实现对线路影响较大的自然灾害信息的监测、分析、预报，提高线路综合防灾和安全保障能力。
变电环节的重点是制定智能变电站及装备标准规范。同时需建设智能电网全景信息采集系统，开展基础信息统一建模技术研究，构建就地、区域、广域综合测控保护体系，研究各类电源及用户的接入、退出、保护及隔离技术。
调度环节：该环节以服务特高压大电网安全运行为目标，开发建设新一代智能调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机电协调最优化，形成一体化的智能调度体系，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效和经济环保。
为实现这一目标，需关注以下3个重点工程
1智能调度技术支持系统建设：建成公司省级以上一体化智能调度体系，提高调度信息化、数字化、自动化、互动化水平。
2新能源接入和调控能力建设：实现大容量风电、光伏发电等新能源运行信息的采集、监视和预测，实现间歇性能源与常规电源的协调运行，保障大容量新能源的有效接纳。
3电力通信网络和调度数据网建设：重点建设覆盖各网省的五大自愈传输环网，完善调度数据网络双平面。
通信信息平台的重点工程是国家电网资源计划系统（SG-ERP）建设。
四方面入手加强智能电网建设
电网层面
拥有强大自愈和抗外界干扰的能力是智能电网发展的基础。系统对全网运行状态实时监测，利用监测数据进行连续的自分析、自诊断，及时发现电网故障隐患，并用自动控制手段将故障消灭在萌芽状态。这样的电网能及时监测到温度变化、电源接入等外界因素，从而采取智能手段积极应对。此外，面对冰雪、地震等极端自然灾害，电网应具有较高的抗攻击能力；在系统发生停电后，电网能够快速反应，迅速、有序地恢复供电，最大程度降低停电影响。
一体化电网特点是全国实现广域的跨区交直流输配电一体化，让能量、数据、资金“三流”合一，达成电网与环境的自然相处之状态。这就要求深入系统研究一体化电网的安全理论和分析方法，构建电网输电配电的智能调度平台以及构思电网一体化的虚拟运营平台。
环保层面
清洁、环保的能源结构是智能电网发展的内在要求。电网能够兼容集中式发电和分布式发电模式，支持风能、太阳能等清洁能源发电以及电网储能设备的接入，并通过合理完备的体制进行管理，实现微电网与特高压电网之间的相互补充和支援。
分布式发电（特别是太阳能）技术及其接入系统的研究包括分布式发电技术本身、接入后对系统的影响等方面。
管理层面
集团化、高效率的管理是智能电网发展的保障。统一的规范和平台有助于实现电网信息的整合，使电力生产和企业管理具备更加细致、高效的标准和流程，以及完善的考核评估体系。此外，管理者应合理把握工程项目建设规模和建设时序，提高电网建设的投资效益，实现电网的科学发展，有效地降低运维成本。
市场层面
灵活、互动的电力市场是智能电网发展的最终体现。为此，需为电力市场的实施提供开放的平台，支持电力交易的开展，并提供优质的服务。在开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，用户和电网公司之间才能形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，用户根据需要自主选择最优的供电方案，电力企业并通过电价等方式，鼓励用户参与电网调节。最终希望能实现电力、电信、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。如何更好地市场化？研究方向包括以下这些内容：
●智能电表及其规范体系；
●基于智能电表的高级计量管理体系；
●动态电价研究；
●用户管理与服务技术支持平台和双向互动平台；
●智能电网示范小区；
●逐步开展基于智能电网等附加服务研究；
●用户友好理论体系，用户友好型电网的特点是有效利用各种清洁能源和用户参与互动的“人、器、网”；
●智能营销高层软件。
总之，智能电网虽然已经称得上先进，也被许多人视为物联网的典型性应用，但它离真正的理想状态还有一定差距，不能固步自封！
链接一
国外电网发展状况
在电网发展基础方面，发达国家的电力需求趋于饱和，电网经过多年的快速发展，网架结构稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力。
美国的电网基础架构技术陈旧、存在稳定性问题；电力市场电网瓶颈影响市场效率；电网安全方面着重在抓防止大停电和恐怖袭击；人员：电力行业年龄结构老化。关注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。美国主要是对陈旧老化的电力设施进行更新改造或依靠技术手段提高利用效率。
欧洲各国家间电网互联存在问题，而且不同国家的运行模式不同，因此欧洲国家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。进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要。
链接二 三问智能电网
问题一：中国智能电网建设的关键动因是在通过特高压建设和电网互联保障国家能源安全和电力可靠供应的基础上，如何确保中国特大互联电网的安全稳定运行？
智能传感器和PMU等量测装置能加强对特高压电网的监测；高级仿真工具能够提供预防性的分析、风险评估和决策支持，以应对特高压、三华联网等复杂的运行环境；智能控制设备有助于解决大电网的稳定问题。
问题二：在电网经过多年外延式发展的巨大资产规模下，如何提高投资效率、运行效率和经营效率，实现向集约化和精益化的发展方式转变？
基于大规模传感器部署的状态监测可以给生产和运行人员提供更多的信息帮助优化生产和运行方式，减少成本；输电动态限额等技术能够提高对电网资产的优化利用；通过提高资产的利用效率，延长资产寿命，减少投资成本。
问题三：作为关系中国国家能源安全与国民经济命脉的全球最大的公用事业企业，如何更好地服务客户，服务社会、履行社会责任？
可再生能源的分析技术能够减少风电等可再生能源的随机性对调度计划的影响，从而推动可再生能源发展；电力企业可以提供创新型的能源服务产品，在创造社会效益的同时，也有助于提升电力企业的社会形象和提升企业社会责任感。
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