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智能電網的研究進展及發展趨勢 |
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[ 通信界 / 張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學研究院，北京市 海淀區 100192） / www.6611o.com / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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業的一種美好愿景，必將進一步推動電力工業的變革與進步。本文將對智能電網的概念、功能特點、國內外研究進展及發展趨勢進行簡要分析，并對建設中國智能電網提出一些初步建議。
1 智能電網的概念及功能特點
美國電科院EPRI 在2000 年前后提出了Intelligrid 的未來電網發展的概念，該英文術語譯成中文的“智能電網”是比較貼切的，而美國能源部DOE 當時稱為Grid-Wise，叫法有些不同，但含義和目的等大同小異。
歐洲則采用Smart Grid 的稱呼，在我國也同樣譯成“智能電網”，歐洲在2006 年推出了研究報告[1]，全面闡述了智能電網的發展理念和思路。美國能源部DOE 在2008 年也出版了一份報告[2]，也采用了
這個術語，目前智能電網(Smart Grid)這個稱謂已被全世界普遍采用。
由于“智能電網”概念處于開始研究和開發階段，各國、各研究機構、各電力公司、專家對該術語到底包含哪些技術、具有什么特性和功能、發揮什么作用等尚沒有統一的意見，因此目前世界上也沒有統一而明確的定義。
根據目前收集到的資料和初步研究，簡單地說，智能電網就是將信息技術、通信技術、計算機技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網，它具有提高能源效率、減少對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗等多個優點。
智能主要體現在：1）可觀測——量測、傳感技術；2）可控制——對觀測狀態進行控制；3）嵌入式自主處理技術；4）實時分析——從數據到信息的提升；5）自適應；6）自愈。
一般來說，智能電網具有以下功能特點[2-8]：
1）自愈——穩定可靠。自愈是實現電網安全可靠運行的主要功能，指無需或僅需少量人為干預，實現電力網絡中存在問題元器件的隔離或使其恢復正常運行，最小化或避免用戶的供電中斷。通過進行連續的評估自測，智能電網可以檢測、分析、響應甚至恢復電力元件或局部網絡的異常運行。
2）安全——抵御攻擊。無論是物理系統還是計算機遭到外部攻擊，智能電網均能有效抵御由此造成的對電力系統本身的攻擊傷害以及對其他領域形成的傷害，一旦發生中斷，也能很快恢復運行。
3）兼容——發電資源。傳統電力網絡主要是面向遠端集中式發電的，通過在電源互聯領域引入類似于計算機中的“即插即用”技術(尤其是分布式發電資源)，電網可以容納包含集中式發電在內的多種不同類型電源甚至是儲能裝置。
4）交互——電力用戶。電網在運行中與用戶設備和行為進行交互，將其視為電力系統的完整組成部分之一，可以促使電力用戶發揮積極作用，實現電力運行和環境保護等多方面的收益。5）協調——電力市場。與批發電力市場甚至是零售電力市場實現無縫銜接，有效的市場設計可以提高電力系統的規劃、運行和可靠性管理水平，電力系統管理能力的提升促進電力市場競爭效率的提高。
6）高效——資產優化。引入最先進的信息和監控技術優化設備和資源的使用效益，可以提高單個資產的利用效率，從整體上實現網絡運行和擴容的優化，降低它的運行維護成本和投資。
7）優質——電能質量。在數字化、高科技占主導的經濟模式下，電力用戶的電能質量能夠得到有效保障，實現電能質量的差別定價。
8）集成——信息系統。實現包括監視、控制、維護、能量管理(EMS)、配電管理(DMS)、市場運營
(MOS)、企業資源規劃(ERP)等和其他各類信息系統之間的綜合集成，并實現在此基礎上的業務集成。
2 智能電網的研究進展
2.1 國外研究進展
智能“自愈”電網的概念發源于美國電力基礎設施戰略防護系統(strategic power infrastructuredefense system， SPID)[3-5] ， 該系統采用3 層Multi-Agent 結構：底層為反應層(包括發電、保護)；中層為協作層(包括事件/警報過濾、模型更新、故障隔離、頻率穩定、命令翻譯)；高層為認知層(事件預測、脆弱性評估、隱藏故障監視、網絡重構、恢復、規劃、通信)。SPID 主要功能有脆弱性評估(電力和通信系統的快速在線評估)、故障分析(隱藏故障監視)、自愈戰略(自適應卸負荷、發電、解列和保護)，信息和傳感(衛星、因特網、通信系統監視和控制)等，用以防護來自自然災害、人為錯誤、電
力市場競爭、信息和通信系統故障、蓄意破壞等對電力設施的威脅。SPID 是由美國國防部牽頭，EPRI
和華盛頓大學等單位參與、投資3000 萬USD、從1999 年開始歷時5 a 完成的一項前期工作，是美國就電力、電信、金融、交通等對國民經濟影響巨大的復雜系統所開展的政府–工業–大學協同研究項目(government industry co-sponsorship of universityresearch，GICUR)之一。整個項目將分階段于2025年完成，最終達到具有承受、應對各種意外及快速恢復的自愈能力。
目前，美國、加拿大、澳大利亞以及歐洲各國都相繼開展了智能電網相關研究，而其中最具代表性的是美國與歐洲。對于美國來說，對復雜大電網的安全穩定控制，即所謂的“自愈”能力，是其智能電網發展最初的驅動，雖然困難重重但至今仍然是最重要的研究課題；而對于歐洲上一頁 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ... 下一頁 >> |
作者：張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學研究院，北京市 海淀區 100192） 合作媒體：專網通信世界-中國電力通信網 編輯：顧北 |
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