雷吉雨

摘 要：電網(wǎng)是現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分，智能電網(wǎng)是一個基于自動化、數(shù)字化的發(fā)電、輸電和配用電系統(tǒng)構成的集合。追溯智能電網(wǎng)發(fā)展的歷史，初步給出了智能電網(wǎng)的定義，并對智能電網(wǎng)的構成及其基本功能、基礎應用及高級應用作出一定的探討和解析。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；智能配電網(wǎng)；智能電能表；控制策略

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1302（2014）10-00-02

0 引 言

從概念提出到工程實踐探索，智能電網(wǎng)經(jīng)歷了由論壇、技術路線再到政府企業(yè)推動等一系列發(fā)展歷程，這些可以從國內(nèi)外的發(fā)展概況大致尋覓到一些蹤跡。

智能電網(wǎng)概念的提出源自于美國。為升級其老化的電網(wǎng)，提升電網(wǎng)的安全性、可靠性，并提高用電方效率，節(jié)省用電支出，美國的研究機構于2001年提出智能電網(wǎng)的概念，又在2009年將其確立為國家戰(zhàn)略，并相繼成立了智能電網(wǎng)聯(lián)盟和其他組織。在政府、電力企業(yè)和制造企業(yè)共同推廣下，Xcel公司建設了世界上第一個以智能計量為基礎的智能電網(wǎng)城市—— 博爾德（Boulder），逐步開展智能電網(wǎng)的工程實踐和示范應用。美國專注發(fā)展智能電網(wǎng)的配電和配電側(cè)，注意電力網(wǎng)絡基礎設施的更新和升級，同時促進可再生能源和分布式電源接入的發(fā)展。

歐洲智能電網(wǎng)主要是在分布式能源系統(tǒng)和可再生能源的大規(guī)模利用的基礎上建立的。2004年設立了智能電網(wǎng)技術論壇，從環(huán)境友好的視角著手，倡導并積極推動分布式電源，尤其是光伏發(fā)電的應用。

在世界其他國家都在積極建設智能電網(wǎng)的同時，中國也在積極推動著智能電網(wǎng)的發(fā)展進程。 在“2009特高壓輸電技術國際會議”上，我國國務院副總理張德江表示，已將智能電網(wǎng)發(fā)展納入到我國國家能源戰(zhàn)略的規(guī)劃中。同年8月，國家電網(wǎng)公司啟動了一項研究，以開發(fā)一個標準體系研究與制定、智能化規(guī)劃編制、重大項目和試點研究測試中心建設工程化研究等一系列工作。中國南方電網(wǎng)公司和其他一些地方電力公司還開展智能電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)的基礎理論研究，基于集中抄表系統(tǒng)試點和饋線自動化的關鍵技術和設備的研究、開發(fā)及小規(guī)模示范應用。

國家電網(wǎng)公司明確提出：智能電網(wǎng)是以特（超）高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以通信信息平臺為支撐，具有互動化、信息化、自動化特征，涵蓋電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電、配電、輸電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

在2011年，國家電網(wǎng)公司建成智能電網(wǎng)綜合示范工程——天津濱海新區(qū)“中新生態(tài)城”。南方電網(wǎng)公司正在啟動建設橫琴島智慧城市項目。

1 智能電網(wǎng)

1.1 智能電網(wǎng)的概念

目前為止，針對智能電網(wǎng)這一概念，分別從不同的角度分類和功能進行描述，出現(xiàn)了各種版本，尚未給出一個確切而嚴格的定義。一般而言，智能電網(wǎng)是集成了電力系統(tǒng)中計算機技術與信息技術的應用。從智能電網(wǎng)的混合動力控制理論出發(fā)，協(xié)同、有效和可靠的方式來實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運行，具有自愈功能；能夠快速響應電力市場的業(yè)務需求；通過構建一個統(tǒng)一的通信架構平臺，實現(xiàn)實時、全面、準確的信息采集。

對于智能電網(wǎng)，堅強電網(wǎng)架構和雙向通信網(wǎng)絡可以為其提供物理支持，而各種集成高級應用功能可為其可視化軟件支持，準許可再生能源和分布式發(fā)電單元的大量接入和微網(wǎng)運行。

智能配電網(wǎng)以配電網(wǎng)高級自動化的先進技術為基礎，以先進的測量和傳感技術、控制技術、計算機技術和網(wǎng)絡技術、信息和通信等技術的應用和集成為媒介，采用智能開關設備、配電終端設備，經(jīng)由堅強電網(wǎng)架構和雙向通信網(wǎng)絡的物理支持，以及各種集成高級應用功能的可視化軟件支持，準許可再生能源和分布式發(fā)電微電網(wǎng)操作單元大量接入和微網(wǎng)運行，促使不同類型的電力用戶主動參與到電網(wǎng)互動中來，進而使在正常工作狀態(tài)下配電網(wǎng)的全面監(jiān)控、保護、控制、優(yōu)化和非正常運行狀態(tài)下的自愈控制成為可能，最終為電力用戶提供安全、可靠、高質(zhì)量、經(jīng)濟、環(huán)保的電力供應及其他附加服務。

1.2 建設智能電網(wǎng)的重要意義

優(yōu)化能源結構，保障能源安全供應；優(yōu)化資源，提高電網(wǎng)資源配置能力；提升系統(tǒng)的清潔能源接納能力；推動節(jié)能減排，促進低碳經(jīng)濟。

2 智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成

2.1 應用系統(tǒng)

智能電網(wǎng)的系統(tǒng)組成主要包括智能調(diào)度自動化系統(tǒng)、智能變電站自動化系統(tǒng)和智能配電自動化系統(tǒng)。調(diào)度自動化是集成自動化的一部分，由遙控裝置和調(diào)度主站系統(tǒng)組成，用于監(jiān)視整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)。通過對主站、廠站端、通信三大通信組件的調(diào)度實現(xiàn)自動化系統(tǒng)體系結構的調(diào)度。其作用包括：實現(xiàn)電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控，實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度，實現(xiàn)安全分析和事故處理的狀態(tài)。

智能變電站自動化系統(tǒng)由智能變壓器、智能開關等設備和各種繼電保護裝置、自動重合閘裝置、低頻自動減負荷裝置、備用電源自投裝置、遙控裝置等組成；其綜合了先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)了全變電站主要設備和輸、配電線路自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及通訊和調(diào)度等綜合自動化系統(tǒng)，集保護、測量、控制、調(diào)節(jié)、通信、調(diào)度于一體。

智能配電網(wǎng)絡主要是由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遠程終端的組成，采用分布網(wǎng)絡，智能模塊和設備，并結合了地理信息系統(tǒng)的應用。在正常情況下，使得配電網(wǎng)與電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化運行得以實現(xiàn)；而在故障情況下，保證快速定位、隔離、恢復、負荷轉(zhuǎn)移等功能得以實現(xiàn)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電力，為電力企業(yè)提供便捷、高效的管理平臺和渠道，從而實現(xiàn)電力企業(yè)管理者、電力用戶、系統(tǒng)運行操作的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

智能電網(wǎng)需要先進的技術支撐，其主要技術組成包括：智能化通信技術；智能化量測技術；智能化控制技術；智能調(diào)度技術；智能化設備技術。

2.2 基本功能與目標

智能電網(wǎng)作為一種先進的工具，其基本功能與目如下：

提高供電的可靠性：通過物理電網(wǎng)建設，提高控制水平，在電網(wǎng)受到各種干擾時，以保證可靠運行；

改善電能質(zhì)量：電能質(zhì)量的三項主要指標是電壓、頻率和波形。通過系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化無功，在地方分層分類控制就地平衡的基礎上，確保電壓合格率的前提下，減少諧波量，從而實現(xiàn)電能質(zhì)量的優(yōu)化；

降低網(wǎng)損：主要利用新的技術和設備，減輕設備磨損，采用調(diào)整經(jīng)營模式的途徑以降低網(wǎng)損，通過合理控制調(diào)度初級能源的轉(zhuǎn)換效率；

環(huán)保：采用技術手段來開發(fā)并加大風電，太陽能發(fā)電能新能源接入電網(wǎng)的比例，以節(jié)省化石能源的使用，從而控制碳排放量，并減少對環(huán)境的破壞等。

2.3 智能電網(wǎng)的基礎應用及高級應用

智能電網(wǎng)的基礎應用包括：傳統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)度運維功能及其初步提升等；高級應用包括智能調(diào)度、智能控制、優(yōu)化運行等，還包括一些定制化的應用。

2.4 智能配電網(wǎng)網(wǎng)架結構與通信平臺

配電網(wǎng)特征是點多、面廣、線長、變化快。其通信環(huán)境與調(diào)度中心到變電站之間的點對點的不同，要求涵蓋整個配電網(wǎng)側(cè)的分支與分段開關，理想狀態(tài)如圖1所示，與配電網(wǎng)主網(wǎng)架重合。結構合理、網(wǎng)架完善的配電網(wǎng)主體和安全經(jīng)濟、靈活可靠的智能配電裝備是智能配電網(wǎng)的發(fā)展基礎。

圖 1 理想的通信與網(wǎng)架示意圖

通信平臺是智能配電網(wǎng)的信息通道，可以采用無源光纖等構建主環(huán)，利用有線、載波、光纖、無線、公網(wǎng)相結合的多種通信方式的整合應用來構建分支線路與區(qū)域。

3 結 語

智能電網(wǎng)從基礎研究的概念提出到關鍵技術和設備的研究和開發(fā)，再到智能電網(wǎng)的引入，直至當前登陸的示范應用，都是一個不斷發(fā)展的過程。智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和外延，伴隨著新材料、新技術的開發(fā)和利用都將不斷發(fā)生變化。

智能電網(wǎng)這一宏偉的目標并不能單純依靠幾個具體的項目建設來實現(xiàn)?？v觀歷史可以看出，推動工業(yè)革命發(fā)展的力量是能源的發(fā)展，從蒸汽機時代的化石燃料向可再生能源時代，電力作為二次能源的時代，從集中式向分布式，智能電網(wǎng)技術可以更加靈活有效的控制需求來實現(xiàn)電源系統(tǒng)。

綜上所述，今后智能電網(wǎng)和電力人追求的目標和關注的重點應該是：通過不斷研發(fā)改進各種關鍵技術，實現(xiàn)的電網(wǎng)自愈，故障的隔離和網(wǎng)絡的重組，進而完成對電網(wǎng)的快速反應。

參考文獻

[1]肖世杰.構建中國智能電網(wǎng)技術思考[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（9）：1-4. f

[2]胡學浩.智能電網(wǎng)——未來電網(wǎng)的發(fā)展態(tài)勢[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/，2011.

[3]苗新，張逸飛，劉津.智能電網(wǎng)的中國之路[J].國家電網(wǎng)，2009（7）：54-56.

[4]鄭宏.談國外智能電網(wǎng)研究對建設中國智能電網(wǎng)的影響[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2009（10）：53-54.

[5]何光宇，孫英云.智能電網(wǎng)基礎[M].北京：中國電力出版社，2010.

智能電網(wǎng)作為一種先進的工具，其基本功能與目如下：

提高供電的可靠性：通過物理電網(wǎng)建設，提高控制水平，在電網(wǎng)受到各種干擾時，以保證可靠運行；

改善電能質(zhì)量：電能質(zhì)量的三項主要指標是電壓、頻率和波形。通過系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化無功，在地方分層分類控制就地平衡的基礎上，確保電壓合格率的前提下，減少諧波量，從而實現(xiàn)電能質(zhì)量的優(yōu)化；

降低網(wǎng)損：主要利用新的技術和設備，減輕設備磨損，采用調(diào)整經(jīng)營模式的途徑以降低網(wǎng)損，通過合理控制調(diào)度初級能源的轉(zhuǎn)換效率；

環(huán)保：采用技術手段來開發(fā)并加大風電，太陽能發(fā)電能新能源接入電網(wǎng)的比例，以節(jié)省化石能源的使用，從而控制碳排放量，并減少對環(huán)境的破壞等。

2.3 智能電網(wǎng)的基礎應用及高級應用

智能電網(wǎng)的基礎應用包括：傳統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)度運維功能及其初步提升等；高級應用包括智能調(diào)度、智能控制、優(yōu)化運行等，還包括一些定制化的應用。

2.4 智能配電網(wǎng)網(wǎng)架結構與通信平臺

配電網(wǎng)特征是點多、面廣、線長、變化快。其通信環(huán)境與調(diào)度中心到變電站之間的點對點的不同，要求涵蓋整個配電網(wǎng)側(cè)的分支與分段開關，理想狀態(tài)如圖1所示，與配電網(wǎng)主網(wǎng)架重合。結構合理、網(wǎng)架完善的配電網(wǎng)主體和安全經(jīng)濟、靈活可靠的智能配電裝備是智能配電網(wǎng)的發(fā)展基礎。

圖 1 理想的通信與網(wǎng)架示意圖

通信平臺是智能配電網(wǎng)的信息通道，可以采用無源光纖等構建主環(huán)，利用有線、載波、光纖、無線、公網(wǎng)相結合的多種通信方式的整合應用來構建分支線路與區(qū)域。

3 結 語

智能電網(wǎng)從基礎研究的概念提出到關鍵技術和設備的研究和開發(fā)，再到智能電網(wǎng)的引入，直至當前登陸的示范應用，都是一個不斷發(fā)展的過程。智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和外延，伴隨著新材料、新技術的開發(fā)和利用都將不斷發(fā)生變化。

智能電網(wǎng)這一宏偉的目標并不能單純依靠幾個具體的項目建設來實現(xiàn)。縱觀歷史可以看出，推動工業(yè)革命發(fā)展的力量是能源的發(fā)展，從蒸汽機時代的化石燃料向可再生能源時代，電力作為二次能源的時代，從集中式向分布式，智能電網(wǎng)技術可以更加靈活有效的控制需求來實現(xiàn)電源系統(tǒng)。

綜上所述，今后智能電網(wǎng)和電力人追求的目標和關注的重點應該是：通過不斷研發(fā)改進各種關鍵技術，實現(xiàn)的電網(wǎng)自愈，故障的隔離和網(wǎng)絡的重組，進而完成對電網(wǎng)的快速反應。

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[5]何光宇，孫英云.智能電網(wǎng)基礎[M].北京：中國電力出版社，2010.

智能電網(wǎng)作為一種先進的工具，其基本功能與目如下：

提高供電的可靠性：通過物理電網(wǎng)建設，提高控制水平，在電網(wǎng)受到各種干擾時，以保證可靠運行；

改善電能質(zhì)量：電能質(zhì)量的三項主要指標是電壓、頻率和波形。通過系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化無功，在地方分層分類控制就地平衡的基礎上，確保電壓合格率的前提下，減少諧波量，從而實現(xiàn)電能質(zhì)量的優(yōu)化；

降低網(wǎng)損：主要利用新的技術和設備，減輕設備磨損，采用調(diào)整經(jīng)營模式的途徑以降低網(wǎng)損，通過合理控制調(diào)度初級能源的轉(zhuǎn)換效率；

環(huán)保：采用技術手段來開發(fā)并加大風電，太陽能發(fā)電能新能源接入電網(wǎng)的比例，以節(jié)省化石能源的使用，從而控制碳排放量，并減少對環(huán)境的破壞等。

2.3 智能電網(wǎng)的基礎應用及高級應用

智能電網(wǎng)的基礎應用包括：傳統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)度運維功能及其初步提升等；高級應用包括智能調(diào)度、智能控制、優(yōu)化運行等，還包括一些定制化的應用。

2.4 智能配電網(wǎng)網(wǎng)架結構與通信平臺

配電網(wǎng)特征是點多、面廣、線長、變化快。其通信環(huán)境與調(diào)度中心到變電站之間的點對點的不同，要求涵蓋整個配電網(wǎng)側(cè)的分支與分段開關，理想狀態(tài)如圖1所示，與配電網(wǎng)主網(wǎng)架重合。結構合理、網(wǎng)架完善的配電網(wǎng)主體和安全經(jīng)濟、靈活可靠的智能配電裝備是智能配電網(wǎng)的發(fā)展基礎。

圖 1 理想的通信與網(wǎng)架示意圖

通信平臺是智能配電網(wǎng)的信息通道，可以采用無源光纖等構建主環(huán)，利用有線、載波、光纖、無線、公網(wǎng)相結合的多種通信方式的整合應用來構建分支線路與區(qū)域。

3 結 語

智能電網(wǎng)從基礎研究的概念提出到關鍵技術和設備的研究和開發(fā)，再到智能電網(wǎng)的引入，直至當前登陸的示范應用，都是一個不斷發(fā)展的過程。智能電網(wǎng)的內(nèi)涵和外延，伴隨著新材料、新技術的開發(fā)和利用都將不斷發(fā)生變化。

智能電網(wǎng)這一宏偉的目標并不能單純依靠幾個具體的項目建設來實現(xiàn)?？v觀歷史可以看出，推動工業(yè)革命發(fā)展的力量是能源的發(fā)展，從蒸汽機時代的化石燃料向可再生能源時代，電力作為二次能源的時代，從集中式向分布式，智能電網(wǎng)技術可以更加靈活有效的控制需求來實現(xiàn)電源系統(tǒng)。

綜上所述，今后智能電網(wǎng)和電力人追求的目標和關注的重點應該是：通過不斷研發(fā)改進各種關鍵技術，實現(xiàn)的電網(wǎng)自愈，故障的隔離和網(wǎng)絡的重組，進而完成對電網(wǎng)的快速反應。

參考文獻

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