智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及其與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較

摘要：介紹智能電網(wǎng)的特點以及我國發(fā)展智能電網(wǎng)的豳要性，從信息技術(shù)、量測技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制技術(shù)、決策支持技術(shù)等方面分析發(fā)展智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，并對比分析了智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別。

 關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；傳統(tǒng)電網(wǎng)；
隨著市場化改革的推進(jìn)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、氣候 變化的加劇、環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格與國家能源政 策的最新調(diào)整，電力網(wǎng)絡(luò)與電力市場、電力用戶之間 的協(xié)調(diào)和交換越來越緊密，電能質(zhì)量水平要求逐步 提高，可再生能源等分布式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加， 氣候變化初露端倪，以單向通信、集中發(fā)電、輻射狀 拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)為特點的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以支撐如此多的 發(fā)展要求，面I臨著越來越多的挑戰(zhàn)[1圳。為了解決這 些問題，必須在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度 等環(huán)節(jié)逐步實現(xiàn)智能化，建設(shè)智能電網(wǎng)體系。

1我國智能電網(wǎng)的特點

由于國情、發(fā)展階段及資源分布的不同+，我國的 智能電網(wǎng)與美國的智能電網(wǎng)在內(nèi)涵、發(fā)展方向等方 面有顯著的區(qū)別。美國智能電網(wǎng)的建設(shè)側(cè)重于配電 側(cè)和用戶側(cè)，重點研發(fā)可再生能源和分布式電源并 網(wǎng)技術(shù)，電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行技術(shù)以及電網(wǎng)與 用戶的雙向互動技術(shù)。我國智能電網(wǎng)是在建設(shè)堅強 電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以建設(shè)距離長、容量大等輸電特征的 特高壓電網(wǎng)為核心，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變 電、配電、用電和調(diào)度共6個環(huán)節(jié)，具有信息化、數(shù)字 化、自動化、互動化的智能技術(shù)特征。并重點關(guān)注智 能輸電領(lǐng)域，結(jié)合特高壓建設(shè)與運營，提升駕馭大電 網(wǎng)安全運行的能力r同時統(tǒng)籌配電網(wǎng)智能化建設(shè)工 作，逐步建設(shè)獨具特色的智能電網(wǎng)[3訓(xùn)。總之，我國 的智能電網(wǎng)是一個涉及多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略 性概念，發(fā)展智能電網(wǎng)必須以通信技術(shù)為基礎(chǔ)、量測 技術(shù)為手段、設(shè)備技術(shù)為支撐、控制技術(shù)為方法、支 持技術(shù)為導(dǎo)向，循序漸進(jìn)的開展。

 2智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2．1 智能化信息技術(shù)
智能化信息技術(shù)貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用 電、調(diào)度各環(huán)節(jié)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容和堅強 支撐。
基于智能電網(wǎng)的信息技術(shù)具有三大特征：
一 是數(shù)字化程度更高，內(nèi)含各種智能的傳感器、電力設(shè) 備、控制系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等，連接更多的設(shè)備，深化發(fā) 電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、 傳輸、存儲和利用；
二是利用面向服務(wù)架構(gòu)體系 (Service-Oriented Architecture，SOA)整合相關(guān)業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用，建立統(tǒng)一的信息平臺，自動完成數(shù)據(jù) 和應(yīng)用的整合，實現(xiàn)全部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成[51；
三是深 入應(yīng)用生產(chǎn)管理、人力資源、電力營銷、調(diào)度管理等 輔助決策數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個數(shù)據(jù)集中、業(yè)務(wù)整合、符合 模型標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用可擴展的輔助分析系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)、 營銷、調(diào)度、人財物等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中存儲、統(tǒng)一管 理、系統(tǒng)分析，形成智能決策，滿足跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜 合查詢，為管理決策層提供有效的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

 2．2 智能化通信技術(shù)

 建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn) 智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，一方面，智能電網(wǎng)的數(shù)主護(hù)和控制都需要通信系統(tǒng)的支持；另一方面，建立以 電網(wǎng)和通信緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的目標(biāo)和主 要特征。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能 電網(wǎng)成為一個動態(tài)的實時信息和電力交換互動的大 型基礎(chǔ)設(shè)施，可以提高電網(wǎng)供電的可靠性和資產(chǎn)的 利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而 提高電網(wǎng)自身的價值。以通信技術(shù)為基礎(chǔ)的智能電 網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，并利用先進(jìn)的 信息技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)各系統(tǒng)的自愈功能。通信系統(tǒng) 還可以監(jiān)測各種擾動，并進(jìn)行補償，重新分配潮流， 避免事故的擴大。

2．3 智能化量測技術(shù)

智能化量測技術(shù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的手段。參數(shù) 量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部分，可以獲得相 關(guān)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，提供給智能電網(wǎng)的 各個系統(tǒng)使用。智能化量測技術(shù)可以評估電網(wǎng)設(shè)備 的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計的讀取，防止 竊電、緩減電網(wǎng)阻塞等?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛?將有更多的功能，除了可以計量不同時段的電費外， 還可儲存電力公司下達(dá)的高峰電力價格信號及電費 費率，并通知用戶實施的費率政策，用戶可以根據(jù)費 率政策，自行編制時間表，自動控制電力的使用。

2．4智能化設(shè)備技術(shù)
 
智能電網(wǎng)將廣泛應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，以提高 輸配電系統(tǒng)的性能。智能電網(wǎng)中的設(shè)備將充分應(yīng)用 材料、超導(dǎo)、儲能、電力電子和微電子技術(shù)等方面的 最新研究成果，以提高功率密度、供電可靠性、電能 質(zhì)量和電力生產(chǎn)的效率。通過采用新技術(shù)以及在電 網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點，來提高電能 質(zhì)量；通過應(yīng)用和改造各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，如基于 電力電子技術(shù)和新型導(dǎo)體技術(shù)的設(shè)備，來提高電網(wǎng) 輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中需要引進(jìn)新的儲能 設(shè)備和電源，同時應(yīng)利用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。
 
2．5 智能化控制技術(shù)
 
智能化控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和 預(yù)測電網(wǎng)狀態(tài)，并確定和采取適當(dāng)?shù)拇胧┮韵p 輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動的控制方法。智 能化控制技術(shù)將優(yōu)化輸電、配電和用戶側(cè)的控制方 法，實現(xiàn)電網(wǎng)的有功功率和無功功率的合理分配。 智能化控制技術(shù)的分析和診斷功能，將引進(jìn)預(yù)設(shè)的 專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動控制 措施，而且措施的執(zhí)行將在秒一級水平上，這一自愈 電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。先進(jìn)的控 制技術(shù)需要一個集成的高速通信系統(tǒng)以及對應(yīng)的通 信標(biāo)準(zhǔn)，以處理大量的數(shù)據(jù)。先進(jìn)控制技術(shù)將支持 分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應(yīng)用軟件。 先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動作信號，而且 也為運行人員提供信息。

 2．6智能化決策支持技術(shù)
 
智能化決策支持技術(shù)將復(fù)雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化為系統(tǒng)運行人員可理解的信息，利用動畫技術(shù)、動 態(tài)著色技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)， 幫助系統(tǒng)運行人員認(rèn)識、分析和處理緊急問題，使系 統(tǒng)運行人員做出決策的時間從小時級縮短到分鐘 級，甚至到秒級。

3智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較

我國的智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起 來的，是以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)的多學(xué)科、多領(lǐng)域、多 層次的一種電網(wǎng)模式。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比有 明顯的完善，主要表現(xiàn)在通信技術(shù)、量測技術(shù)、設(shè)備 技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持技術(shù)等幾個方面。智能 電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較，見表1。 表1 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電弼的比較

以上在探討智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，對比 分析傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)在通信技術(shù)、量測技術(shù)、設(shè) 備技術(shù)、控制技術(shù)和決策技術(shù)等方面存在的差距。 智能電網(wǎng)相對傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要優(yōu)勢在于實現(xiàn)了電網(wǎng) 與用戶之間的雙向互動，實現(xiàn)了電網(wǎng)故障的自愈功 能，進(jìn)一步提高了電網(wǎng)供電的可靠性和高效性。在建 設(shè)智能電網(wǎng)的過程中只有不斷深化(下轉(zhuǎn)第12頁) •輸出控制接點，或者是智能控制通信口，并采用統(tǒng)一 的通信協(xié)議。

4實現(xiàn)電能表的智能化應(yīng)采取的措施

智能電網(wǎng)用電系統(tǒng)需要按照智能用電體系進(jìn)一 步加強建設(shè)，使其具有業(yè)務(wù)范圍清晰、業(yè)務(wù)流程通 暢、業(yè)務(wù)處理高效的營銷組織模式和標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)體 系，構(gòu)筑“用戶管理與服務(wù)技術(shù)支持平臺”、“用戶管 理與服務(wù)雙向互動平臺”兩大平臺，實現(xiàn)客戶服務(wù)全 過程的信息化管理，建立起標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、集約化 的營銷業(yè)務(wù)處理平臺。
 
4．1 依托強大穩(wěn)固的通信網(wǎng)

傳統(tǒng)的多功能電能表和居民載波電能表只能夠 實現(xiàn)用戶用電量的上傳功能，而且目前使用的低壓 電力線載波通信、GPRS無線通信以及電網(wǎng)自動化 的光纖通信也無法滿足智能電網(wǎng)對智能電能表信息 互動的要求。未來智能電網(wǎng)對通信技術(shù)要求會更 高，依賴性將更強，建設(shè)支撐廣域、全景實時信息的 傳輸系統(tǒng)將成為智能電網(wǎng)的一項重要工作。因此， 必須從戰(zhàn)略高度重視新型信息、通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 的研究與試驗工作，必須注重信息與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)度 及整合度，合理構(gòu)建信息交互與共享的層次架構(gòu)，避 免無謂的，甚至是有害的海量信息操作。同時，結(jié)合 電網(wǎng)自身優(yōu)勢，開展基于綜合能源及通信系統(tǒng)體系 結(jié)構(gòu)的研究，構(gòu)建安全、可靠、穩(wěn)定、適用、快速的智 能電網(wǎng)信息交互平臺。信息交互平臺必須是堅固 的、靈活的，具備抗攻擊性、自防御性。

4．2 建立更加靈活的電力市場

電源與電網(wǎng)是電力系統(tǒng)不可分割的有機組成部 分，兩者的發(fā)展共同受宏觀經(jīng)濟(jì)政策、負(fù)荷變化、環(huán) 保約束等因素的影響。只有電源和電網(wǎng)協(xié)調(diào)一致、 均衡發(fā)展，才能實現(xiàn)社會資源的優(yōu)化配置，進(jìn)而實現(xiàn) 社會效益最大化。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在國 家骨干電網(wǎng)的支撐下，未來智能電網(wǎng)既要適應(yīng)大型 電源基地的接入，還要適應(yīng)各類分布式電源與保安 電源的接人，所以除考慮分層分區(qū)的電源接入，還要 考慮分散式接入。同時，未來的智能電網(wǎng)在規(guī)范電 源接入技術(shù)要求和功能后，將具備穩(wěn)定、無縫、無擾、 自動接入電源的能力，以及迅速、有序、低擾、安全地 解列電源的能力。電網(wǎng)對電源側(cè)的管理除指令性調(diào) 度外，應(yīng)建立起一個市場經(jīng)濟(jì)的電量交易系統(tǒng)，電網(wǎng) 和發(fā)電廠通過實時上網(wǎng)電價更加經(jīng)濟(jì)的實施電網(wǎng)調(diào) 度，提高發(fā)電廠和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益，這就需要智能電能 表計量、記錄發(fā)電廠實時電量、電費，并完成實時雙 向傳輸?shù)墓δ堋?br />  
4．3 調(diào)動用戶積極開展節(jié)能工作

 智能電能表實現(xiàn)了電網(wǎng)企業(yè)與電網(wǎng)用戶之間的 信息交互、需求交互、和諧共贏，使得社會效益最大 化。從用戶側(cè)來說，個性化、需求化、靈活的電能需 求將可以得到實現(xiàn)，積極利用自身的余能建設(shè)環(huán)保 型的分布式電源，將自有、富余、投資性電能用于電 網(wǎng)補充、調(diào)配和應(yīng)急。智能電能表讓用戶隨時了解 自己的用電記錄、當(dāng)時的供電情況和費率信息，便于 及時采取適當(dāng)節(jié)電措施，自覺參與節(jié)電節(jié)能工作，如 使用智能電能表對用電進(jìn)行分時控制，減少用電高 峰時的用電量，增大用電低谷時的用電量，以減少總 的電費。在智能電網(wǎng)實行階梯電價時，用戶可以根 據(jù)自己的用電情況，改變用電需求，平滑社會對供電 量增長的需求。在供電量供不應(yīng)求時，用戶用電量 超過合同規(guī)定用電量時可以實行更高電價計算電 費，使用戶減少對電力能源的需求；在供電量供過于 求時，用戶用電量超過合同規(guī)定用電量時可以實行 更優(yōu)惠電價計算電費，鼓勵用戶增加對電力能源的 需求，減少社會對電力投資的浪費。

5 結(jié)束語

通過使用智能電能表可以使電網(wǎng)、發(fā)電廠和用 戶之間實現(xiàn)信息互動，使智能電網(wǎng)的先進(jìn)計量系統(tǒng) 對遠(yuǎn)程監(jiān)測、分時電價和用戶側(cè)管理等作出更快、更 準(zhǔn)的系統(tǒng)響應(yīng)，調(diào)動電網(wǎng)各個組成機構(gòu)自覺地參與 節(jié)電、節(jié)能工作，實現(xiàn)電網(wǎng)的最大經(jīng)濟(jì)效益。 本文責(zé)任編輯：齊勝濤 (上接第5頁) 認(rèn)識傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的差距，逐漸找出建設(shè)智 能電網(wǎng)的突破口、切入點，才能少走彎路，確保建設(shè) 智能電網(wǎng)的順利進(jìn)行。