智能電網(wǎng)是新興的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)概念,到目前為止,各國(guó)不同機(jī)構(gòu)對(duì)智能電網(wǎng)給與了各種不同的定義。例如,美國(guó)電科院(epri)認(rèn)為智能電網(wǎng)是由多個(gè)自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式運(yùn)作。其擁有三大特點(diǎn),一是電力市場(chǎng)和企業(yè)的需求能過(guò)快速的響應(yīng);二是實(shí)現(xiàn)安全可靠靈活的信息流是運(yùn)用了現(xiàn)代通信技術(shù),為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù);三是具有快速診斷、消除故障的自愈功能。歐洲技術(shù)論壇對(duì)智能電網(wǎng)的定義是,智能電網(wǎng)是集創(chuàng)新工具和技術(shù)、產(chǎn)品與服務(wù)于一體,利用高級(jí)感應(yīng)、通信和控制技術(shù),為客服的終端裝置及設(shè)備提供發(fā)電、輸電和配電一條龍服務(wù),它實(shí)現(xiàn)了與客戶的雙向交換,從而提供更多信息選擇、更大的能量 輸出、更高的需要參與率及能源效率。

在我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)有所認(rèn)識(shí)的是國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。國(guó)家電網(wǎng)認(rèn)為應(yīng)以特高壓為骨干的,且具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特點(diǎn)的,同時(shí)各級(jí)電網(wǎng)之間可以相互協(xié)調(diào)發(fā)展的為統(tǒng)一智能電網(wǎng)。而南方電網(wǎng)認(rèn)為當(dāng)前智能電網(wǎng)的定義還處在不斷探索完善的過(guò)程中,但可以肯定的是,這個(gè)概念涵蓋了提高電網(wǎng)科技含量,提高能源綜合利用效率,提高點(diǎn)味甘供電可靠性,促進(jìn)節(jié)能減排,促進(jìn)新能源的利用,促進(jìn)資源優(yōu)化配置等內(nèi)容,是一項(xiàng)社會(huì)聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)工程,最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)效益和社會(huì)效益最大化。

因此,我們認(rèn)為,智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,通過(guò)先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、控制方法、傳感測(cè)量技術(shù)以及決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用從而來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的目標(biāo)。

智能電網(wǎng)的主要功能

傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)相比較,它們之間的優(yōu)點(diǎn)和特征都有所不同。從功能上來(lái)看,智能電網(wǎng)的主要功能包括:(1)鼓勵(lì)電力用戶參與電力生產(chǎn)和進(jìn)行選擇性消費(fèi)。提供充分的實(shí)時(shí)電價(jià)信息和多樣化用電方案,促使用戶主動(dòng)選擇電能消費(fèi)方式,并根據(jù)具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。(2)最大限度兼容各類分布式發(fā)電和儲(chǔ)能,使分布式電源和集中式大型電源相互補(bǔ)充。(3)支持電力市場(chǎng)化。允許靈活進(jìn)行定時(shí)間范圍的預(yù)定電力交易、實(shí)時(shí)電力交易等。(4)滿足電能質(zhì)量需要,提供多種的質(zhì)量—價(jià)格方案。(5)優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。以電網(wǎng)的智能化和資產(chǎn)管理軟件深度集成為基礎(chǔ),使電力資源和設(shè)備得到最有效的利用。(6)抵御外界攻擊。具有快速恢復(fù)能力,能夠識(shí)別外界惡意攻擊并加以抵御,確保供電安全。

智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)將為新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)和傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)巨大地改變,這已成為全世界的共識(shí),同時(shí)很多的國(guó)家都以建立智能電網(wǎng)為目標(biāo)、行動(dòng)路線和投資的計(jì)劃。目前,智能電網(wǎng)研究較為成熟的主要是美國(guó)。為升級(jí)其日益老化的電網(wǎng),在提升電網(wǎng)可靠性、安全性,并提高用電方效率,降低用電成本,美國(guó)于本世紀(jì)初較早提出了智能電網(wǎng)的概念。迄今,美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)從理論研究到實(shí)踐探索都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)2009年的美國(guó)經(jīng)濟(jì)刺激法案,美國(guó)能源部確定了兩個(gè)專項(xiàng)投資計(jì)劃,分別為“智能電網(wǎng)投資撥款計(jì)劃”及“智能電網(wǎng)示范計(jì)劃”,投資額分別為33.75億美元和6.15億美元。受此推動(dòng),2010年美國(guó)的智能電網(wǎng)項(xiàng)目的數(shù)量大幅增長(zhǎng),總投資額超過(guò)100億美元。與美國(guó)之前的智能電網(wǎng)建設(shè)工作相比較,美國(guó)近年來(lái)的智能電網(wǎng)項(xiàng)目呈現(xiàn)幾個(gè)特點(diǎn):第一,絕大多數(shù)項(xiàng)目都得到了政府新興產(chǎn)業(yè)研究的資金支持。第二,用戶側(cè)和配網(wǎng)側(cè)建設(shè)速度提速,并成為新的發(fā)展重點(diǎn)。第三,跨電力價(jià)值鏈環(huán)節(jié)綜合集成項(xiàng)目成為主要的投資方向。第四,圍繞電力價(jià)值鏈多個(gè)環(huán)節(jié)的并發(fā)建設(shè)成為重要的項(xiàng)目類型。

德國(guó)是歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的典型代表。德國(guó)不斷加速新能源的應(yīng)用范圍,令其無(wú)孔不入。例如,德國(guó)提出的新能源計(jì)劃是,在每個(gè)家庭的房頂上,都裝上太陽(yáng)能發(fā)電裝置,再在庭院里建一個(gè)小型風(fēng)能發(fā)電站,用它們來(lái)滿足每個(gè)家庭對(duì)電和熱的全部需求。德國(guó)人之所以敢這樣做,是因?yàn)樵诘聡?guó),一張無(wú)所不能的智能電網(wǎng)正在鋪開。這張網(wǎng)建立起來(lái)之后,新能源的利用率幾乎可以達(dá)到100%。

德國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)有自己的認(rèn)識(shí),所謂建立智能網(wǎng),也就是把所有能源產(chǎn)生的電量,都放在一張電網(wǎng)上進(jìn)行傳輸,這張網(wǎng)就叫智能電網(wǎng)。但它又與普通電網(wǎng)不同,其最大的特點(diǎn)是,它應(yīng)用了大量的it技術(shù),使其更像一張互聯(lián)網(wǎng),因此具有極強(qiáng)的互動(dòng)性。

在世界各國(guó)進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)的同時(shí),我國(guó)也在積極推進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年5月21日,在2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議上,國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的研究成果,并發(fā)布了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃(2010年至2020年),如表1所示。國(guó)家電網(wǎng)公司提出的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)概念:堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,具有數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

此外,國(guó)家電網(wǎng)還提出了“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略,即以大型能源基地為依托,建設(shè)由1000kw交流和±800kw直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng),形成電力“高速公路”,促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā),在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時(shí),將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng),它具有可充分滿足用戶對(duì)電力的需求和優(yōu)化資源配置、提高電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性、減小對(duì)環(huán)境的影響、保證電能質(zhì)量和減少電網(wǎng)的電能損耗等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

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