对坚强智能电网的认识

对坚强智能电网的认识
王兵
（南京信息工程大学信息与控制学院，07电气（2）20071340058）<摘要>20世纪人类取得的最伟大的技术成就是电气化。

从19世纪末至今, 电力在人类发展的进程中无处不在, 电能成为人类不可或缺的二次能源。

然而, 虽然电力系统从诞生之日起一直在不断的发展, 传统的电力系统却面临越来越多的挑战, 尤其在全球环境状况急需改善, 新能源的开发不断发展的今天, 为实现可持续发展, 全球各国都将/ 智能电网0的研究与建设作为21世纪的发展方向, 但总体来说, 我国目前仍处于被动的跟踪阶段, 并没有形成明确的建设思路。

本文通过对智能电网概念、特点、结构等的浅析结合我国电网的建设和管理现状, 提出中国智能电网未来的研究框架。

<关键词>坚强智能电网，框架分析，电力市场。

1、什么是坚强智能电网
总的来说，智能电网指的是电力输配系统综合传统的和前沿的电力工程技术、复杂的感应术、信息技术和通讯技术以提高电网运行效率并支持客户端广泛的附加服务的新型电网。

智能电网在广义上包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。

针对我国电力需求持续高速增长，电力资源和用电负荷分布极不均衡，输电过程损耗大，能源利用率低等多方面因素，我国将电网建设为以特高压为骨干网架，各级电网为分区的具有中国特色的电网。

特别是特高压输电，它具有输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊利用率高
和联网能力强等特点，是输电技术的重要发展方向，对推动世界电力工业的创新发展具有重要意义。

因此特高压的发展是建设智能电网的重要前提，本文提出的智能电网正是以特高压为网络实体基础的坚强智能电网。

2、智能电网的特点
本文根据智能电网具有的灵活性、易接入性、可靠性、经济性等多方面优点，将智能电网的主要特征归纳为：
（1）自愈：对电网的运行状态进行连接的在线自我评估，并采取预防性的控制
手段，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或者少量人工干预下，利用分布式电源等设备自动进行恢复，能够快速隔离故障、自我恢复、避免大面积停电的发生。

（2）互动：系统运行与批发、零售电力市场实现无缝连接，支持电力交易的有效开展，实现资源的优化配置；同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

电网将使得用户可以更好地控制自己的用电设备/装置，无论是家庭用户还是工商业用户。

电网将与智能建筑物的能源管理系统相连以帮助用户管理其能源使用并减少能耗开销。

（3）优化：实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化，合理地安排设备的运行与检修，提高资产的利用效率，有效地降低运行维护成本和投资成本，减少电网损耗。

电网将在自然状态和计算机状态下更安全，新技术的配置将可以更好地识别和应对人为的和自然的侵害。

（4）兼容：电网能够同时适应集中发电与分散式发电模式，实现与负荷侧的交互，支持风电等可再生能源的接入，扩大系统运行调节的可选资源范围，满足电网与自然环境和谐发展。

标准化了的电力和通讯的界面接点将使得用户可以接连燃料电池、可再生能源发电及其他分散的电源，并以简单的“即插即用”方式来实现。

（5）集成：通过不断的流程优化、信息整合、实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的继承，形成全面的辅助决策支持体系，支撑企业管理的规范化和精细化，不断提升电力企业的管理效率。

3、中国智能电网的分析
坚强智能电网的内涵为,以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有的电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

坚强智能电网技术经济与管理关键问题涵盖了发、输、配、用等多个环节,涉及各级电力企业在新的形势下的外部环境与内部运作。

按照发、输、配、售、用等多个环节进行纵
向划分,技术经济领域的关键问题包括: (1)发电环节,发电系统最优规划问题、大规模可再生能源发电并网经济性问题以及多种发电调度优化问题; (2)输电环节,输电网运行经济性问题、输电网最优规划问题; (3)配电环节,配网中分布式电源的最优规划问题、配电网经济运行问题; (4)用电环节,新型双向互动营销问题、有序用电与需方响应问题等。

按照电网企业在新形势下所面临的外部环境与内部管理角度进行划分,坚强智能电网技术经济与管理关键问题可分智能调度管理、宏观政策、内部管理、社会责任与用户价值以及系统规划。

此外,坚强智能电网的建设过程中技术经济关键问题还可以归为技术层面与管理层面两个方面。

技术层面问题主要体现了坚强智能电网在信息化、数字化、自动化与互动化四个方面的要求。

管理层面问题主要体现了坚强智能电网对电企业集团化、集约化、精益化、标准化管理的要求。

图1坚强智能电网在技术经济领域的研究方向
4、坚强智能电网的重要意义和主要作用
具备强大的资源优化配置能力。

智能电网建成后，将形成结构坚强的受端电网和送端电网，电力承载能力显著加强，形成“强交、强直”的特高压输电网络，实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升。

具备良好的安全稳定运行水平。

坚强智能电网的安全稳定性和供电可靠性将进一步提升，电网运行将完全满足《电力系统安全稳定导则》的各项要求，各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性。

实现电力用户与电网之间的便捷互动。

建成智能用电互动平台，通过营销技术支持平台实现信息发布及查询服务、在线支付以及故障报修的全过程服务；实现用户分类和信用等级评价，为用户提供个性化智能用电服务；建立完善的需求侧管理、分布式电源综合利用以及电动汽车充放电管理等应用体系，满足合理调配充电时段、分析充电需求，实现有序充放电、平衡电网负荷等应用。

实现电网管理信息化和精益化。

形成覆盖电网各个环节的坚强通信网络体系，实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能，全面实现电网管理的信息化和精益化。

发挥电网基础设施的增值服
务潜力。

可实现基于电力网、互联网、电信网、有线电视网等的融合，为用户提供社区广告、网络电视（IPTV）、语音等集成服务，为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持，拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力。

能源是人类社会文明进步的重要基础，每一次新能源的广泛使用，都带来生产力的巨大飞跃和生活方式的重大变革。

大力发展清洁能源、优化能源结构、实现能源替代和兼容利用是本次能源革命的核心内容，而将清洁能源转换为电能是发展清洁能源的最主要途径，可以预见，电能将在未来社会发展中占据更加重要的位置，成为支撑人类文明发展的最主要“动力”，而坚强智能电网是实现这一目标的基础和手段。

发展清洁能源，建设坚强智能电网，电能将逐步成为能源的核心表现形式。

能源消费结构的变革，必将引发社会生产体系发生重大变革，新兴技术将不断衍生发展，进而推动新兴产业的演化形成。

同时，坚强智能电网已不仅仅是电力能源的输送网络，更是实现信息化社会乃至智能化生活的重要基础和关键环节，透明开放的智能电网将实现电力流和信息流的高度融合，为整个社
会提供信息沟通共享的基础平台。

5、智能电网的社会经济效益
建设坚强智能电网，具有巨大的经济、环境和社会效益。

对于电力系统而言，能够提高电网资产利用效率，提升电网输送能力，降低输电损耗，提高供电可靠性和电能质量，减少停电损失。

同时，通过改善电力负荷曲线，降低峰谷差，可以减小电源和电网建设投资。

对于用户而言，能够提高终端用电设备的能源利用效率，获得更加优质、便捷的服务，促进节约用电，减少电费支出。

在环境方面，有利于促进清洁能源的开发利用，优化电源结构，减少温室气体排放；有利于提高能源利用效率，减少化石能源消耗，降低污染物排放；有利于推动电动汽车等产业发展，增加终端电能消费，实现减排效益。

对于相关产业而言，电力工业属于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大、产业链长等特点，建设坚强智能电网，有利于促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，为占领世界相关领域的技术制高点提供平台，同时促进新产品开发和新服务市场的形成，进而有力地推动经济发展方式的转变及和谐社会的建设。

6、结束语
智能电网是输配电技术领域的发展方向, 各个国家可以根据自己的资源分布情况、电网结构、用户需要对智能电网的建设做出科学合理的规划。

智能电网的内涵也是在不断发展的, 随着社会经济的发展和科学技术的进步, 对智能电网的认识和理解将不断深入, 电网的智能化水平将不断提高。

未来的坚强智能电网将为我国的经济建设提供更稳定可靠的保障, 为人民生活提供更优质、灵便和人性化的服务, 同时为保护环境、节约能源做出更大的贡献。