淺談智能電網及其在中國的發展前景

1引言

2003年8月14日美國東北部和加拿大東部聯合電網發生大面積停電事故，事故持續29個小時，造成美國八個州以及加拿大的安大略省的電力中斷、400多臺發電機組解列，事故波及近5000萬人口，美國能源部估計這次大停電造成了至少60億美元的經濟損失。發生這次規模空前的大停電事故的一個很重要的原因，就是美國電網的陳舊與老化。供電的可靠性是是考核供電系統電能質量的重要指標，同時也是電力系統的生命線，從美加兩國大停電不難看出：傳統電網將無法滿足現代社會對電能品質與供電安全的要求。于是，智能電網(SmartGrid)的概念應運而生，它不僅可以通過提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗來提高電力系統的性能，還能夠通過提高能源的利用效率減少對環境的危害。可以說，智能電網已經成為今后電力系統發展的必然趨勢。

2智能電網的概念及特點

2.1智能電網的概念

到目前為止，智能電網并沒有一個統一的定義。智能電網是通過數字化、網絡化、自動化、市場化、集成化以及標準化等六大實現手段，將先進的量測、通訊、控制、決策技術和輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網。智能電網以物理電網作為基礎，融合電力流、業務流、信息流，在發電、輸電、配電、用電等環節采用智能化的器件，利用先進的傳感量測技術實現智能控制.通過建立高速雙向信息通信系統構建智能網絡，最終實現電網的智能運行。

2.2智能電網的特點

(1)可觀測。智能電網采用全新的量測與傳感技術對電網中所有元件的運行狀況進行實時監控，消除了監控中的盲點。

(2)可控制。智能電網采用復雜的控制系統對觀測到的系統狀態進行實時的控制，提升了運行人員對電阿的駕馭能力。

(3)自愈性。是指在發生事故的時候，智能電網可以自動判斷故障進而采取措施排除故障，完成自主恢復，保證系統正常運行。

(4)兼容性。智能電網實現了大電源接入與分布式發電、可再生能源發電接入電網的兼容，解決了新能源發電上網難的問題。智能電網的這一特點可以使能源結構得到進一步優化，極大促進新能源的發展，實現和諧發展。

(5)安全可靠。智能電網能夠對大的擾動或是極端自然條件做出智能判斷與反應，使電網發生大面積停電的概率大大降低，并利用信息安全技術保證保證電力系統的安全運行。

(6)經濟運行與節能環保。智能電網能夠實現資源的合理配置，在電力系統的各個環節合理地利用設備，實現智能調度；通過技術手段大大降低電網損耗，提高能源的利用效率，節約能源的同時也保護了環境。

(7)用戶與電網實時互動。智能電網允許用戶選擇滿足其需求的電能，還支持用戶向電力公司出售剩余的電力，不僅可以通過互動提高電網的安全運行水平，還可以進一步推動電力市場的健康發展。

3智能電網的核心技術

3.1通信技術(Communications Technology)

智能電網的諸多特點均基于高速雙向信息通信系統來實現。該通信系統不僅能實現信息的高速雙向傳輸來滿足用戶與電網的實時互動，還能夠獲取系統運行數據，使電網實時地進行自我監測，進行補償和校正，進而實現智能電網的自愈功能。高速雙向通信系統使得電網中各種智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、保護系統連同用戶進行實時的網絡通信，真正達到提高供電的可靠性與安全性、優化電網性能的目標。

3.2量測技術(Metering Technology)

智能電網通過先進的量測技術對電網中的各項參數進行實時精確的測量，并利用高速雙向信息通信系統將這些運行參數轉化成數據信息，以此對電網的安全性、可靠性進行綜合評估，及時獲取完整的電網信息，提高能源的利用效率。對于用戶側，智能電網將使智能表計大規模的普及，智能表計可以記錄每天不同時間段的用電量，并計算出電費，甚至可以幫助用戶選擇最為優化的用電方案。

3.3設備技術(Device Technology)

為了能夠更大限度的提升電力系統的性能，智能電網采用新一代的電力設備，充分利用先進的設備技術，這些技術主要包括超導電纜技術、儲能技術、分布式發電技術、新型電力電子技術等。其中超導電纜技術將使大規模遠距離輸電的損耗大大降低，儲能技術和分布式發電技術可以使新能源得到更為有效的利用，新型電力電子技術將為智能電網的安全運行保駕護航。

3.4控制技術(ConlrolTechnology)

智能控制技術依靠于智能電網先進的通信技術、量測技術與決策技術，監控電網中的關鍵位置，利用分析軟件與先進的計算方法對收集到的所有數據進行分析、診斷，自動決策并向系統運行人員提供最優的處理辦法和解決方案，從而防止因擾動而引起的供電中斷等事故。

3.4決策支持技術(Decision SupportTechnology)

現代電網對電力調度人員的決策時間有著嚴格的限制，智能電網利用人工智能的可視化手段為調度人員提供了最為關鍵的信息，而不是原有的大量數據。這種決策支持技術通過可視化的界面使得運行人員可以實時地做出準確決策，提高了運行人員的決策能力，促進了電力調度由經驗型向智能分析型的轉變。

4智能電網在中國的發展前景

4.1美國和歐洲智能電網的發展方向

歐美各國開展智能電網的研究相對較早，但各國發展智能電網的側重點有所不同。美國擁有世界上最先進的信息技術，所以美國發展智能電網旨在最大限度地利用信息技術，使系統智能控制逐步替代人工控制。同時，美國電網的陳舊老化使得美國希望通過智能電網的建設更新升級本國的電力基礎架構，奧巴馬上任后提出的智能電網計劃重點就是對現行陳舊老化的電網系統進行升級換代，“建設一個可實現電力在東西兩岸傳輸的新的堅強智能電網”；歐洲各國對環境保護十分重視，所以歐洲發展智能電網的重點在于大力開發可再生能源和清潔能源，研發分布式發電技術，重點解決分布式發電接入電網的問題，同時歐洲的智能電網更傾向于開放電力市場并與用戶互動，旨在建立面向服務的自動化系統。

4.2智能電網在中國的發展前景

我國國土幅員遼闊，沿海地區經濟發達、負荷密集但能源稀缺，內陸地區能源豐富但經濟欠發達，所以我國必須建立一個以特高壓電網為骨干網架的各級電網高度協調發展的智能電網。2009年我國首個特高壓輸電工程正式投入運行，這標志著我國的特高壓輸電技術達到了世界領先水平，特高壓電網的建設將為今后我國的智能電網構筑起堅強的輸電網架。與此同時國家973計劃項目“提高大型互聯電網運行可靠性的基礎研究”為智能電網動態調度與控制提供了基本的分析工具，風力發電、光伏發電等可再生能源發電也正在蓬勃發展，國內一些地區已經準備開始規劃建設數字化變電站、高級調度中心，這都為我國建設堅強的智能電網奠定了堅實的基礎。但是，建設智能電網不可能一蹴而就，中國發展智能電網也面臨著一系列的問題：在技術上，超導技術、儲能技術、分布式發電技術等運用于智能電網的關鍵技術有待進一步研究；在政策上，智能電網的國家標準尚未出臺，制約了智能電網的規劃和建設；在經濟上，建設堅強智能電網投資巨大，需要耗費國家大量的人力、物力、財力；在管理上，電力公司需要采用全新的管理模式來應對傳統電網向智能電網的轉變。這都是我國發展智能電網過程中需要面對的問題。

5結語

智能電網是世界電力發展的一個必然的趨勢，中國發展智能電網的前景一片光明：一方面我國擁有世界先進的特高壓電網技術，這為我國打造堅強智能電網構建了堅實的網架基礎；另一方面由于世界各國在智能電網的建設上基本處于同一起跑線上，這就給我國建設世界領先的智能電網創造了極好的機遇。智能電網涉及電力、建設、裝備制造、教育、環保等多個領域，貫穿發電、輸電、配電、用電全過程，它的建設將使電力系統的各個領域取得跨越式的發展，并對我國經濟社會發展、環境保護事業以及人民生活水平的提高起到不可估量的推動作用!