智能电网技术的分析?

【专家解说】：《智能电网技术》主要内容: 智能电网是当前全球电力工业关注的热点，涉及从发电到用户的整个能源转换过程和电力输送链，成为未来电网的发展方向。《智能电网技术》在借鉴国内外相关领域研究结果的基础上，结合正在开展的研究实践工作，对智能电网的概念、主要领域和关键技术、工程实践进行了较为系统、全面的介绍。 全书共分七章。第一章概要介绍智能电网的基本知识和国内外的研究现状，第二章至第七章分别介绍智能电网基础技术、大规模新能源发电及并网技术、智能输电网技术、智能配电网技术、智能用电技术、智能电网实践与展望。附录中对目前智能电网技术标准体系及部分智能电网国际组织与研究机构进行了简要介绍。 《智能电网技术》主要供电力系统管理人员和技术人员使用，也可供政府部门、企事业单位以及高等院校相关人员参考。 智能电网(smart power grids)，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。 美国电力科学研究院将智能电网 定义为: 一个由众多自动化 的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网 运作，具有自愈功能;快速响应电力市场和企业业务需求;具有智能化的通信 架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 智能电网概念的发展有3个里程碑: 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理-中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面:一是通过传感器 连接资产和设备提高数字化程度;二是数据的整合体系和数据的收集体系;三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网;发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网 的价值和效率，将逐步实现美国太阳能 、风能、地热能的统一入网管理;全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备 比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性;二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭;三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为:在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络 管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 历史发展 2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是(Swarm )群体行为原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线 控制器 ，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。比如，一台空调运转15分钟，以把室内温度维持在24℃;而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。 2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能 策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术。 2006年中期，一家名叫“网点“(Grid Point)的公司最近开始出售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能够，可以看作智能电网中的一个基础设施。 2006 年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。 2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至 2030年的“三步走”战略，即:在2010年初步建成电网高级调度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域。 2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表 ，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况。一旦有问题出现，可以重新配备电力。 2008年9月 Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。 2009年1月25日美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布:将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表--美国行将推动互动电网的整体革命。2月2 日能源问题专家武建东在《全面推动互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。 2009年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元(合7000万欧元)，其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。 IBM将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。 2009年2月10日，谷歌表示已开始测试 名为谷歌电表﹙PowerMeter﹚的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。 2009年2月28日，作为华北公司智能化电网建设 的一部分--华北电 网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。 美国谷歌2009年3月3日向美国议会进言，要求在建设“智能电网(Smart Grid)”时采用非垄断性标准。 2010年1月12日，国家电网公司制定了《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》，确定了建设坚强智能电网的基本原则和总体目标。 智能电网主要特征要素(Key Elements) 归纳为六点，即具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征。 (1)坚强(Robust) 在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故;在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行;具有确保信息安全的能力和防计算机 病毒破坏的能力。 (2)自愈(Self-Healing) 具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。 (3)兼容(Compatible) 能支持可再生能源的正确、合理地接入，适应分布式发电 和微电网的接入，能使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动。 (4)经济(Economic al) 支持电力市场和电力交易的有效开展，实现资源的合理配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。 (5)集成(Integrated) 实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化的管理。 (6)优化(Optimized) 通过优化提高资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。