浅谈智能电网及其在中国的发展前景

刘 硕 单增礼

1引言

2003年8月14日美国东北部和加拿大东部联合电网发生大面积停电事故，事故持续29个小时，造成美国八个州以及加拿大的安大略省的电力中断、400多台发电机组解列，事故波及近5000万人口，美国能源部估计这次大停电造成了至少60亿美元的经济损失。发生这次规模空前的大停电事故的一个很重要的原因，就是美国电网的陈旧与老化。供电的可靠性是是考核供电系统电能质量的重要指标，同时也是电力系统的生命线，从美加两国大停电不难看出：传统电网将无法满足现代社会对电能品质与供电安全的要求。于是，智能电网(SmartGrid)的概念应运而生，它不仅可以通过提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗来提高电力系统的性能，还能够通过提高能源的利用效率减少对环境的危害。可以说，智能电网已经成为今后电力系统发展的必然趋势。

2智能电网的概念及特点

2.1智能电网的概念

到目前为止，智能电网并没有一个统一的定义。智能电网是通过数字化、网络化、自动化、市场化、集成化以及标准化等六大实现手段，将先进的量测、通讯、控制、决策技术和输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网。智能电网以物理电网作为基础，融合电力流、业务流、信息流，在发电、输电、配电、用电等环节采用智能化的器件，利用先进的传感量测技术实现智能控制.通过建立高速双向信息通信系统构建智能网络，最终实现电网的智能运行。

2.2智能电网的特点

(1)可观测。智能电网采用全新的量测与传感技术对电网中所有元件的运行状况进行实时监控，消除了监控中的盲点。

(2)可控制。智能电网采用复杂的控制系统对观测到的系统状态进行实时的控制，提升了运行人员对电阿的驾驭能力。

(3)自愈性。是指在发生事故的时候，智能电网可以自动判断故障进而采取措施排除故障，完成自主恢复，保证系统正常运行。

(4)兼容性。智能电网实现了大电源接入与分布式发电、可再生能源发电接入电网的兼容，解决了新能源发电上网难的问题。智能电网的这一特点可以使能源结构得到进一步优化，极大促进新能源的发展，实现和谐发展。

(5)安全可靠。智能电网能够对大的扰动或是极端自然条件做出智能判断与反应，使电网发生大面积停电的概率大大降低，并利用信息安全技术保证保证电力系统的安全运行。

(6)经济运行与节能环保。智能电网能够实现资源的合理配置，在电力系统的各个环节合理地利用设备，实现智能调度；通过技术手段大大降低电网损耗，提高能源的利用效率，节约能源的同时也保护了环境。

(7)用户与电网实时互动。智能电网允许用户选择满足其需求的电能，还支持用户向电力公司出售剩余的电力，不仅可以通过互动提高电网的安全运行水平，还可以进一步推动电力市场的健康发展。

3智能电网的核心技术

3.1通信技术(Communications Technology)

智能电网的诸多特点均基于高速双向信息通信系统来实现。该通信系统不仅能实现信息的高速双向传输来满足用户与电网的实时互动，还能够获取系统运行数据，使电网实时地进行自我监测，进行补偿和校正，进而实现智能电网的自愈功能。高速双向通信系统使得电网中各种智能电子设备(IEDs)、智能表计、控制中心、保护系统连同用户进行实时的网络通信，真正达到提高供电的可靠性与安全性、优化电网性能的目标。

3.2量测技术(Metering Technology)

智能电网通过先进的量测技术对电网中的各项参数进行实时精确的测量，并利用高速双向信息通信系统将这些运行参数转化成数据信息，以此对电网的安全性、可靠性进行综合评估，及时获取完整的电网信息，提高能源的利用效率。对于用户侧，智能电网将使智能表计大规模的普及，智能表计可以记录每天不同时间段的用电量，并计算出电费，甚至可以帮助用户选择最为优化的用电方案。

3.3设备技术(Device Technology)

为了能够更大限度的提升电力系统的性能，智能电网采用新一代的电力设备，充分利用先进的设备技术，这些技术主要包括超导电缆技术、储能技术、分布式发电技术、新型电力电子技术等。其中超导电缆技术将使大规模远距离输电的损耗大大降低，储能技术和分布式发电技术可以使新能源得到更为有效的利用，新型电力电子技术将为智能电网的安全运行保驾护航。

3.4控制技术(ConlrolTechnology)

智能控制技术依靠于智能电网先进的通信技术、量测技术与决策技术，监控电网中的关键位置，利用分析软件与先进的计算方法对收集到的所有数据进行分析、诊断，自动决策并向系统运行人员提供最优的处理办法和解决方案，从而防止因扰动而引起的供电中断等事故。

3.4决策支持技术(Decision SupportTechnology)

现代电网对电力调度人员的决策时间有着严格的限制，智能电网利用人工智能的可视化手段为调度人员提供了最为关键的信息，而不是原有的大量数据。这种决策支持技术通过可视化的界面使得运行人员可以实时地做出准确决策，提高了运行人员的决策能力，促进了电力调度由经验型向智能分析型的转变。

4智能电网在中国的发展前景

4.1美国和欧洲智能电网的发展方向

欧美各国开展智能电网的研究相对较早，但各国发展智能电网的侧重点有所不同。美国拥有世界上最先进的信息技术，所以美国发展智能电网旨在最大限度地利用信息技术，使系统智能控制逐步替代人工控制。同时，美国电网的陈旧老化使得美国希望通过智能电网的建设更新升级本国的电力基础架构，奥巴马上任后提出的智能电网计划重点就是对现行陈旧老化的电网系统进行升级换代，“建设一个可实现电力在东西两岸传输的新的坚强智能电网”；欧洲各国对环境保护十分重视，所以欧洲发展智能电网的重点在于大力开发可再生能源和清洁能源，研发分布式发电技术，重点解决分布式发电接入电网的问题，同时欧洲的智能电网更倾向于开放电力市场并与用户互动，旨在建立面向服务的自动化系统。

4.2智能电网在中国的发展前景

我国国土幅员辽阔，沿海地区经济发达、负荷密集但能源稀缺，内陆地区能源丰富但经济欠发达，所以我国必须建立一个以特高压电网为骨干网架的各级电网高度协调发展的智能电网。2009年我国首个特高压输电工程正式投入运行，这标志着我国的特高压输电技术达到了世界领先水平，特高压电网的建设将为今后我国的智能电网构筑起坚强的输电网架。与此同时国家973计划项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”为智能电网动态调度与控制提供了基本的分析工具，风力发电、光伏发电等可再生能源发电也正在蓬勃发展，国内一些地区已经准备开始规划建设数字化变电站、高级调度中心，这都为我国建设坚强的智能电网奠定了坚实的基础。但是，建设智能电网不可能一蹴而就，中国发展智能电网也面临着一系列的问题：在技术上，超导技术、储能技术、分布式发电技术等运用于智能电网的关键技术有待进一步研究；在政策上，智能电网的国家标准尚未出台，制约了智能电网的规划和建设；在经济上，建设坚强智能电网投资巨大，需要耗费国家大量的人力、物力、财力；在管理上，电力公司需要采用全新的管理模式来应对传统电网向智能电网的转变。这都是我国发展智能电网过程中需要面对的问题。

5结语

智能电网是世界电力发展的一个必然的趋势，中国发展智能电网的前景一片光明：一方面我国拥有世界先进的特高压电网技术，这为我国打造坚强智能电网构建了坚实的网架基础；另一方面由于世界各国在智能电网的建设上基本处于同一起跑线上，这就给我国建设世界领先的智能电网创造了极好的机遇。智能电网涉及电力、建设、装备制造、教育、环保等多个领域，贯穿发电、输电、配电、用电全过程，它的建设将使电力系统的各个领域取得跨越式的发展，并对我国经济社会发展、环境保护事业以及人民生活水平的提高起到不可估量的推动作用!