智能電網(wǎng)

ontent">美國(guó)電力科學(xué)研究院將智能電網(wǎng)定義為：

　　一個(gè)由眾多自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實(shí)現(xiàn)所有的電網(wǎng)運(yùn)作，具有自愈功能；快速響應(yīng)電力市場(chǎng)和企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全和靈活的信息流，為用戶(hù)提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。

　　中國(guó)的智能電網(wǎng)的基本特征是在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。

智能電網(wǎng)概念的發(fā)展有3個(gè)里程碑：　

　　 第一個(gè)就是2006年，美國(guó)IBM公司提出的“智能電網(wǎng)”解決方案。IBM的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)安全運(yùn)行、提高可靠性，從其在中國(guó)發(fā)布的《建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)管理－中國(guó)電力發(fā)展的新思路》白皮書(shū)可以看出，解決方案主要包括以下幾個(gè)方面：一是通過(guò)傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備提高數(shù)字化程度；二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系；三是進(jìn)行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，以?xún)?yōu)化運(yùn)行和管理。該方案提供了一個(gè)大的框架，通過(guò)對(duì)電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運(yùn)行效率及可靠性、降低成本描繪了一個(gè)藍(lán)圖。是IBM一個(gè)市場(chǎng)推廣策略。

　　第二個(gè)是奧巴馬上任后提出的能源計(jì)劃，除了已公布的計(jì)劃，美國(guó)還將著重集中對(duì)每年要耗費(fèi)1200億美元的電路損耗和故障維修的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代，建立美國(guó)橫跨四個(gè)時(shí)區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng)；發(fā)展智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，最大限度發(fā)揮美國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的價(jià)值和效率，將逐步實(shí)現(xiàn)美國(guó)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿慕y(tǒng)一入網(wǎng)管理；全面推進(jìn)分布式能源管理，創(chuàng)造世界上最高的能源使用效率。

　　可以看出美國(guó)政府的智能電網(wǎng)有三個(gè)目的，一個(gè)是由于美國(guó)電網(wǎng)設(shè)備比較落后，急需進(jìn)行更新改造，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性；二是通過(guò)智能電網(wǎng)建設(shè)將美國(guó)拉出金融危機(jī)的泥潭；三是提高能源利用效率。

　　第三個(gè)是中國(guó)能源專(zhuān)家武建東提出的“互動(dòng)電網(wǎng)”。互動(dòng)電網(wǎng)，英文為Interactive Smart Grid，它將智能電網(wǎng)的含義涵蓋其中?；?dòng)電網(wǎng)定義為：在開(kāi)放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過(guò)加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶(hù)售電、電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級(jí)化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。它將再造電網(wǎng)的信息回路，構(gòu)建用戶(hù)新型的反饋方式，推動(dòng)電網(wǎng)整體轉(zhuǎn)型為節(jié)能基礎(chǔ)設(shè)施，提高能源效率，降低客戶(hù)成本，減少溫室氣體排放，創(chuàng)造電網(wǎng)價(jià)值的最大化。

歷史發(fā)展

　　2005年，坎貝爾發(fā)明了一種技術(shù)，利用的是（Swarm)群體行為原理，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發(fā)明了一種無(wú)線(xiàn)控制器，與大樓的各個(gè)電器相連，并實(shí)現(xiàn)有效控制。比如，一臺(tái)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘，以把室內(nèi)溫度維持在24℃；而另外兩臺(tái)空調(diào)可能會(huì)在保證室內(nèi)溫度的前提下，停運(yùn)15分鐘。這樣，在不犧牲每個(gè)個(gè)體的前提下，整個(gè)大樓的節(jié)能目標(biāo)便可以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)技術(shù)賦予電器于智能，提高能源的利用效率。

　　2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書(shū)《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)強(qiáng)調(diào)智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。這時(shí)候的智能電網(wǎng)應(yīng)該是指輸配電過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)?！?/p>

　　2006年中期，一家名叫“網(wǎng)點(diǎn)“(Grid Point)的公司最近開(kāi)始出售一種可用于監(jiān)測(cè)家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)調(diào)整家用電器的用電量。這個(gè)電子產(chǎn)品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網(wǎng)中的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。

　　2006 年，美國(guó)IBM公司曾與全球電力專(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。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。

　　2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動(dòng)了智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，并規(guī)劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰(zhàn)略，即：在2010年初步建成電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。該項(xiàng)目的啟動(dòng)標(biāo)志著中國(guó)開(kāi)始進(jìn)入智能電網(wǎng)領(lǐng)域。

　　2008年美國(guó)科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市，每戶(hù)家庭都安裝了智能電表，人們可以很直觀地了解當(dāng)時(shí)的電價(jià)，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價(jià)低的時(shí)間段。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風(fēng)電和太陽(yáng)能等清潔能源。同時(shí)，變電站可以收集到每家每戶(hù)的用電情況。一旦有問(wèn)題出現(xiàn)，可以重新配備電力。

　　2008年9月 Google與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明對(duì)外宣布，他們正在共同開(kāi)發(fā)清潔能源業(yè)務(wù)，核心是為美國(guó)打造國(guó)家智能電網(wǎng)。

　　2009年1月25日美國(guó)白宮最新發(fā)布的《復(fù)蘇計(jì)劃尺度報(bào)告》宣布：將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線(xiàn)路，并為4000萬(wàn)美國(guó)家庭安裝智能電表——美國(guó)行將推動(dòng)互動(dòng)電網(wǎng)的整體革命。2月2 日能源問(wèn)題專(zhuān)家武建東在《全面推動(dòng)互動(dòng)電網(wǎng)革命拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型》的文章中，明確提出中國(guó)電網(wǎng)亟須實(shí)施“互動(dòng)電網(wǎng)”革命性改造。

　　2009年2月4日，地中海島國(guó)馬耳他在周三公布了和IBM達(dá)成的協(xié)議，雙方同意建立一個(gè)“智能公用系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)該國(guó)電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會(huì)把馬耳他2萬(wàn)個(gè)普通電表替換成互動(dòng)式電表，這樣馬耳他的電廠就能實(shí)時(shí)監(jiān)控用電，并制定不同的電價(jià)來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)約用電的用戶(hù)。這個(gè)工程價(jià)值高達(dá)9100萬(wàn)美元（合7000萬(wàn)歐元），其中包括在電網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線(xiàn)、各發(fā)電站以及其他的基礎(chǔ)設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進(jìn)行電力分配并檢測(cè)到潛在問(wèn)題。 IBM將會(huì)提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)，降低成本以及該國(guó)碳密集型發(fā)電廠的排放量。

　　2009年2月10日，谷歌表示已開(kāi)始測(cè)試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監(jiān)測(cè)軟件。這是一個(gè)測(cè)試版在線(xiàn)儀表盤(pán)，相當(dāng)于谷歌正在成為信息時(shí)代的公用基礎(chǔ)設(shè)施。

　　2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設(shè)的一部分——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過(guò)程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過(guò)專(zhuān)家組的驗(yàn)收。這套系統(tǒng)首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、在線(xiàn)穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無(wú)需在不同系統(tǒng)和平臺(tái)間頻繁切換，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外，該系統(tǒng)通過(guò)搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場(chǎng)品質(zhì)分析平臺(tái)，能有效提升調(diào)度部門(mén)對(duì)并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。

　　美國(guó)谷歌2009年3月3日向美國(guó)議會(huì)進(jìn)言，要求在建設(shè)“智能電網(wǎng)（Smart Grid）”時(shí)采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。

　　2010年1月12日，國(guó)家電網(wǎng)公司制定了《關(guān)于加快推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的意見(jiàn)》，確定了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。

智能電網(wǎng)主要特征要素（Key Elements）

　　歸納為六點(diǎn)，即具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化等特征。
 

（1）堅(jiān)強(qiáng)（Robust）

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；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；具有確保信息安全的能力和防計(jì)算機(jī)病毒破壞的能力。
 

（2）自愈（Self-Healing）

具有實(shí)時(shí)、在線(xiàn)連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力，強(qiáng)大的預(yù)警控制系統(tǒng)和預(yù)防控制能力，自動(dòng)故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力。

（3）兼容（Compatible）

能支持可再生能源的正確、合理地接入，適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入，能使需求側(cè)管理的功能更加完善和提高，實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)的交互和高效互動(dòng)。
 

（4）經(jīng)濟(jì)(Economical)

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。

（5）集成（Integrated）

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺(tái)和模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精細(xì)化的管理。

（6）優(yōu)化（Optimized）

通過(guò)優(yōu)化提高資產(chǎn)的利用，降低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。