王永

摘 要：隨著電力改革的不斷深入，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)正在運(yùn)用到電力行業(yè)當(dāng)中，為我國(guó)電力系統(tǒng)的建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)，作為信息采集、傳輸與處理的一種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，智能電網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今興起的一種新型技術(shù)，正在逐漸運(yùn)用到電力生產(chǎn)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，使電力生產(chǎn)的效率獲得顯著提高，本文就智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程趨勢(shì)做了深入的分析和探討。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；發(fā)展趨勢(shì)

1.引言

智能電網(wǎng)[1]是傳統(tǒng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)向高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)的完善，代表著電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展方向。目前，建設(shè)智能電網(wǎng)的必要性已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛的認(rèn)識(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)技術(shù)研究和實(shí)踐的推進(jìn)，各國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的重視也在不斷地加大。

2.美國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

世界著名產(chǎn)業(yè)都提出了自己的智能電網(wǎng)解決方案，其關(guān)注的技術(shù)側(cè)重于智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸協(xié)議、應(yīng)用集成標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)和分析，信息展現(xiàn)等電網(wǎng)信息技術(shù)范疇。電氣設(shè)備制造商則和電網(wǎng)運(yùn)行商合作，開(kāi)展了不同專題的智能電網(wǎng)應(yīng)用示范研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，其主要集中在：智能電表、用戶側(cè)分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)、智能城市和智能家居等項(xiàng)目[2]。

目前最新的技術(shù)成果是，2011年9月IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)通過(guò)了《IEEE P2030能源技術(shù)和信息技術(shù)與電力系統(tǒng)、最終應(yīng)用及負(fù)荷的智能電網(wǎng)互操作性指南》，為智能電網(wǎng)的互相關(guān)聯(lián)和互相操作實(shí)現(xiàn)了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展方向。

研究重點(diǎn)配電和用戶側(cè)的應(yīng)用，美國(guó)開(kāi)展的 “智能電網(wǎng)”試點(diǎn)和示范工程，其多數(shù)都集中在配電和用戶側(cè)主要包括：智能電表的鋪設(shè)和測(cè)量信息的集成、智能家居和智能家電、小型和分散式風(fēng)力和光伏發(fā)電的接入、客戶需求響應(yīng)、儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用等。試點(diǎn)內(nèi)容正逐漸從單項(xiàng)示范工程向綜合示范發(fā)展。

3.歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

歐洲智能[3]電網(wǎng)的發(fā)展略晚于美國(guó)，歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的背景與美國(guó)有許多相同點(diǎn)和不同之處。與美國(guó)相似的是，目前歐洲運(yùn)行的大部分電網(wǎng)設(shè)備同樣已接近老化，面臨大量更換的需要。歐洲而更加關(guān)注低碳和減排，在風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的規(guī)模和普及程度方面是全球最高的，目前急需解決的是構(gòu)建與可再生能源發(fā)電相相融合的開(kāi)放的電力網(wǎng)絡(luò)和電力市場(chǎng)機(jī)制以便更好地發(fā)展。

歐洲電網(wǎng)主要表現(xiàn)在對(duì)跨國(guó)的電力交換和電力市場(chǎng)服務(wù)的需求。歐盟各國(guó)的電源構(gòu)成差別很大，歐洲北部的風(fēng)能和南部的太陽(yáng)能發(fā)電間存在較大的互補(bǔ)性和相容性。歐洲的跨國(guó)電力交易引起了輸電通道容量不足，要求建立相對(duì)完善的電力服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制，以解決歐洲目前的電力供應(yīng)狀況。

要保障這樣一個(gè)歐洲電網(wǎng)的安全和有效運(yùn)作，就必須依靠“智能電網(wǎng)”體系的實(shí)現(xiàn)?？鐕?guó)的電力運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化和透明化；對(duì)風(fēng)電和光伏發(fā)電等間歇式電源發(fā)電量的提前預(yù)測(cè)和對(duì)各類電源的優(yōu)化調(diào)度；全系統(tǒng)的、高度自動(dòng)化的遠(yuǎn)程控制以保障電網(wǎng)安全；構(gòu)建高度信息化的電力市場(chǎng)，以電價(jià)為杠桿引導(dǎo)家庭微型發(fā)電機(jī)并網(wǎng)用戶用電的安排。通過(guò)需求側(cè)服務(wù)，使剛性的負(fù)荷需求柔性化，更好的匹配新的電源結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率。

歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展模式是緊緊圍繞可再生能源和分布式能源的發(fā)展需求而轉(zhuǎn)變的。一方面，歐洲主要電網(wǎng)公司在風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的能量預(yù)測(cè)和調(diào)度方面取得了大量的成果和經(jīng)驗(yàn)，另一方面，ABB、西門(mén)子等電氣設(shè)備制造商與電網(wǎng)合作，開(kāi)展了輕型直流等新型輸電技術(shù)、節(jié)能調(diào)度、儲(chǔ)能應(yīng)用、太陽(yáng)能光熱發(fā)電站等不同專題的試點(diǎn)項(xiàng)目以便更好、更快的實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)和普及，更好地解決智能電網(wǎng)可能帶來(lái)的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

4.我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

早在“智能電網(wǎng)”概念興起以前，我國(guó)電網(wǎng)公司和電氣設(shè)備制造廠家就展開(kāi)合作，已經(jīng)在電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化方面開(kāi)展了大量的建設(shè)和研究工作。通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站綜合自動(dòng)化、廣域量測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)等一系列信息化建設(shè)，我國(guó)電網(wǎng)在輸電網(wǎng)和用電信息的采集和集成方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。

2009年隨著國(guó)家“智能電網(wǎng)”熱潮的興起，國(guó)家電網(wǎng)公司迅速提出并制定了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展規(guī)劃，確定了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的三個(gè)發(fā)展階段，開(kāi)始全面推進(jìn)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)進(jìn)程。2009～2010年，國(guó)家電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容不斷擴(kuò)充和完善，目前已經(jīng)比較全面的涵蓋了電網(wǎng)的發(fā)、輸、配、用各個(gè)層面的關(guān)鍵技術(shù)[4]，我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)是非常重視的，智能電網(wǎng)的建設(shè)關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)。

國(guó)家電網(wǎng)提出了建設(shè)1000千伏交流特高壓骨干網(wǎng)架的目標(biāo)，來(lái)進(jìn)一步提高電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、集中式風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的能量管理和傳輸能力。“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)目標(biāo)是以特高壓同步電網(wǎng)為中心，交直流和各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具備大范圍、大規(guī)模、高效率的能源優(yōu)化配置能力和高安全性、高可靠性、高互動(dòng)性。

我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展與歐美等國(guó)相比，仍存在著一個(gè)很大的差別，即缺少?gòu)恼麄€(gè)能源體系結(jié)構(gòu)和國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)的引導(dǎo)和規(guī)劃。目前，我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展還主要是由電網(wǎng)公司從行業(yè)自身發(fā)展的角度出發(fā)在規(guī)劃和推動(dòng)，缺乏國(guó)家的宏觀調(diào)控發(fā)展。我國(guó)的智能電網(wǎng)的發(fā)展還需要國(guó)家根據(jù)我國(guó)的能源體系結(jié)構(gòu)、國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略和我國(guó)的基本國(guó)情相結(jié)合，找出適合我國(guó)國(guó)情發(fā)展的智能電網(wǎng)建設(shè)。

5.國(guó)際智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的展望

國(guó)際上智能電網(wǎng)發(fā)展存在一些共同的趨勢(shì)[5][6]，體現(xiàn)在：關(guān)注電網(wǎng)對(duì)分布式和集中式可再生能源的開(kāi)放和集成能力；關(guān)注電能在生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)整個(gè)體系中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的透明化、信息的集成和智能決策技術(shù)的應(yīng)用；關(guān)注電網(wǎng)與用戶的良性互動(dòng)機(jī)制，以及由此帶來(lái)的電力資產(chǎn)利用率的提高。與此同時(shí)，各國(guó)又根據(jù)自己的特點(diǎn)和需求不同，在智能電網(wǎng)的發(fā)展中選擇了不同的側(cè)重點(diǎn)。

美國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)體現(xiàn)在：重視信息化和通信技術(shù)向電網(wǎng)的延伸，注重通信系統(tǒng)、自動(dòng)化體系架構(gòu)、規(guī)約和規(guī)范的制定；重視用電側(cè)智能電網(wǎng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括：智能家電、智能電表、物聯(lián)網(wǎng)、低成本小型儲(chǔ)能設(shè)備等的研制和應(yīng)用；以用戶側(cè)分布式發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)、廣泛的需求側(cè)管理和實(shí)時(shí)的電價(jià)信息發(fā)布為中心構(gòu)筑更靈活的電力市場(chǎng)。歐洲智能電網(wǎng)比較關(guān)注環(huán)境保護(hù)，大力推動(dòng)清潔電源和可再生能源的建設(shè)和并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，重視供電可靠性、電能質(zhì)量和電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)，重視電網(wǎng)公司運(yùn)營(yíng)效率的提高和降低電價(jià)，是以后歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。

6.結(jié)論

智能電網(wǎng)目前已有的大量理論和產(chǎn)品成果基礎(chǔ)，可以進(jìn)一步推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。智能電網(wǎng)電網(wǎng)具有良好的自動(dòng)化以及信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，智能電網(wǎng)建設(shè)將創(chuàng)造非常大的市場(chǎng)需求，智能電網(wǎng)可推動(dòng)節(jié)電和節(jié)能減排。智能電網(wǎng)必將在電力系統(tǒng)的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。（作者單位：四川理工學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

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