智能電網發展趨勢探討

鄭瀚

摘 要：近年來，隨著社會的不斷進步和科學技術的不斷發展，我國已經進入了大數據時代。在大數據時代的背景下智能電網飛速發展。智能電網技術是將能源開發、轉換、輸電、配電以及供電和售電等服務連接起來。本文就是在大數據時代背景下對于智能電網的發展趨勢展開討論。

關鍵詞：大數據時代;智能電網;發展趨勢

基金項目：河池學院2018年消極青年科研課題經費資助項目（項目編號：2018XJQN011）。

智能電網可以有效地調度電網系統，提升電網運行效率，對電網的發展具有重要意義。而大數據的不斷發展給智能電網提供了重要的基礎保障。

1 智能電網產生的背景

1）歐洲在能源方面的政策扶持。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》明確指出，歐洲已經進入一個新能源時代，智能電網技術是保證歐盟電網質量的一個關鍵技術和發展方向。

2009年初，歐盟在有關圓桌會議中進一步明確要依靠智能電網技術將北海和大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網，以實現可再生能源大規模集成的跳躍式發展。

歐盟委員會繼續積極致力于推動智能電網建設，它還號召成員國利用信息與交流技術提高能效，應對氣候變化，促進經濟恢復，并槍帶哦智能電網技術可以幫助歐洲在未來12年減排15%，這將成為歐盟完成2020年減排目標的關鍵。同時，在2011年4月中旬，歐盟委員會在發布了一份名為《智能電網：從創新到部署》的通報文件，在文件中確定了推動未來歐洲電網部署的政策方向。

2）近年來可再生新能源高速發展。近年來可再生新能源（主要是光伏發電和風電）高速發展，特別是歐洲等，功率等級已從MW（兆瓦）上升到GW（吉瓦）。若采取單獨運行（孤島）方式，需要有龐大的儲能裝置（一般蓄電池已不可能做到），故急需解決與系統并網運行方式。由于這兩種新能源發電很不穩定，容易造成大電網不穩定。若將傳統電網改為“智能電網”，負荷調峰（電網穩定）等問題可迎刃而解。

3）國際上“節能減排”呼聲越來越高。國際上“節能減排”的呼聲越來越高，并且要求指標量化，建設低碳社會。這樣，不僅要從電力網本身挖掘潛力，而且要利用現代通信及數字技術手段，把家庭、辦公室、工廠、商場等均納入智能電網的可控范疇。這部分節能由于是全民性的，其作用不可估量。這里“智能電網”要解決發、配、供電和用戶之間的信息雙向交流。

2 智能電網的基本特性

1）自愈性。智能電網就是電網的智能化，也被成為“電網2.0”。“自愈”指的是把電網中有問題的元件從系統中隔離出來，并且在很少或不用人為干預的情況下，可以使系統迅速恢復到正常運行狀態，而且幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質上講，自愈就是智能電網的免疫系統。這是智能電網最重要的特征。

2）激勵和包容用戶。智能電網中，與用戶建立雙向實時的通信系統是實現鼓勵和促進用戶積極參與電力系統運行和管理的基礎。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網目前的狀況、計劃停電信息。

3）具有抵御攻擊的能力。電網安全性的全系統解決方案使智能電網的設計和運行具有阻止攻擊的能力，最大限度地減低損失和快速回復供電服務，智能電網也能通知承受對電力系統幾個部分的攻擊和在一段時間內多重協調的攻擊。

4）高速通信在線監測。智能電網通過高速通信網絡實現對運行設備的在線狀態監測，以獲取設備的運行狀態，在最恰當的時間給出需要維修設備的信號，實現設備的狀態檢修，同時使設備運行在最佳狀態。系統的控制裝置可以被調整到降低損耗和消除阻塞的狀態。

3 中國智能電網發展現狀

1）電源側。為實現綠色、低碳、可持續發展。近年來我國大力推進能源生產和消費革命，大量清潔能源通過特高壓電網，從西部能源生產地區源源不斷地輸送到東部能源消費地區。預計到2030年，我國清潔能源發電裝機占總裝機的比重將超過55%，電能占終端能源消費的比重將提高到30%。

2）電網測。我國國家電網公司與美國、歐盟所不同的是，提出了“堅強智能電網”概念與建設規劃。目的是建成經濟高效、堅強可靠、透明開發、友好互動、清潔環保的當代電網。

智能變電站是我國堅強電網快速發展的一個縮影。目前為適應新一代電力系統發展需要，結合各專業業務需求，立足電網安全穩定運行，推動技術創新，正在建設“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動”的第三代智能變電站自動化系統，具有適應無人值守和遠方操作的技術和管理要求。

4 未來智能電網面臨的挑戰

1）基礎設置大量增加。智能電網需要靈活的網絡拓撲，但是未來電網的典型網絡拓撲結構還不夠清晰;智能電能表的安裝范圍不斷擴大。但是它們能夠如何支持電網的規劃運行仍然不確定，其功能還需要大力挖掘;采用技術新技術的基礎建設，可能遇到經費、風險和運行人員知識不足等問題。

2）缺乏通信的標準和協議。標準化的缺乏，特別是分布式電壓和儲能相關的標準化的缺乏會抑制各運行單位（發電、輸電、配電和店里消費者）之間的數據交換，阻礙系統的安全優化，使系統效率降低。

3）互操作性標準有待完善。互操作性標準使電力系統的所有設備之間的協調成為可能。在一些領域，像分布式電源和儲能，雖然有標準，但還很有限，分布式電源和系統的互聯，在缺乏協調功能的情況下，只能以局部的和自治的方式運行。分布式電源的發展需要從電網角度考慮，與電網協調運行。

4）計算機網絡安全。數據的安全、隱私保密和信息訪問的權限等問題，還存在不確定性，這些問題都會阻礙智能電網解決方案的采用。未來能源互聯網、智能交通等系統都會產生大量的數據，也將會造成新的數據安全的問題。

5）研究適應分布式電源發展的運行和規劃模型。智能電網模型需要綜合考慮計算機網絡、基礎設置、市場，乃至國家政策方面的影響。未來的規劃模型需要考慮在分布式電源高滲透率的條件下，如何優化系統運行，這是個重大調整。

6）負荷、電源計劃安排和調度。在基于逆變器的可再生能源大概能的數量日益增加的趨勢下，電網兼容性標準需做出很大改變，而且必須修改成能同時管理傳統發電和基于逆變器的可再生能源發電。現在對分布式電源的調度模式還不能使利益相關方均獲益，現在還缺乏能識別最優負荷和電源平衡的好模型。

5 小結

隨著科學技術的不斷提升和用戶需求的提高，智能電網憑借其各項可靠、職能的特點，將引領能源方向的變革，成為新時代的主要電網。智能電網就要有強大的資源優化和配置能力，促進新能源發展，帶動相關電力軟硬件發展，向世界新網注入新鮮血液。

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