1.智能電網(wǎng)的定義

智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，也被稱(chēng)為“電網(wǎng)2.0”，是在物理電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息與通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與原有的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，其通過(guò)監(jiān)控、保護(hù)和自動(dòng)優(yōu)化內(nèi)部元件的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)靈活、清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、友好的目標(biāo)，達(dá)到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。

智能電網(wǎng)的“智能”主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:

• 可觀(guān)測(cè)
  利用測(cè)量，傳感技術(shù)對(duì)發(fā)電，輸電，變電，配電，用電過(guò)程中的關(guān)鍵元件狀態(tài)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的可視化

• 可控制
  利用觀(guān)測(cè)得到的狀態(tài)信息，控制電網(wǎng)關(guān)鍵元件的工作狀態(tài)

• 自適應(yīng)和自愈
  實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)優(yōu)化，減少人為干預(yù)

• 實(shí)時(shí)分析
  從數(shù)據(jù)到信息的提升，形成雙向流動(dòng)的數(shù)字信息流，搭建電網(wǎng)和用戶(hù)終端間交互的橋梁

當(dāng)今時(shí)代背景下，智能電網(wǎng)的提出有著其特定的目的，主要有以下幾方面：

• 環(huán)境的角度
  全球變暖形勢(shì)日益嚴(yán)峻，環(huán)保問(wèn)題在世界范圍內(nèi)引起關(guān)注。智能電網(wǎng)一方面通過(guò)引入分布式電源及儲(chǔ)能設(shè)備，將多種不同類(lèi)型能源（尤其是風(fēng)能，太陽(yáng)能等可再生能源）納入電網(wǎng)，促進(jìn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，另一方面通過(guò)電網(wǎng)和終端用戶(hù)間的雙向交互加強(qiáng)需求側(cè)管理，減少能源浪費(fèi)

• 社會(huì)發(fā)展的角度
  隨著通信和信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在生活中普及。數(shù)字化社會(huì)對(duì)電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求。智能電網(wǎng)一方面能兼容多種能源，通過(guò)合理的調(diào)度優(yōu)化保證電能質(zhì)量，另一方面利用雙向信息流，形成監(jiān)視、控制、維護(hù)、管理等各類(lèi)信息系統(tǒng)之間的集成系統(tǒng)，提高供電的可靠性

• 電網(wǎng)自身的角度
  首先，隨著社會(huì)發(fā)展，用電規(guī)模擴(kuò)大，電網(wǎng)大規(guī)模運(yùn)行下的安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻。其次，隨著環(huán)保意識(shí)提高，電力公司開(kāi)始尋求不同于傳統(tǒng)的方式來(lái)滿(mǎn)足供需平衡。智能電網(wǎng)一方面通過(guò)大量智能設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)部關(guān)鍵元件工作狀態(tài)，預(yù)測(cè)故障，提高系統(tǒng)的全局可視化程度，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面通過(guò)高級(jí)市場(chǎng)化和需求側(cè)管理，在極力滿(mǎn)足供需平衡的前提下，減少固定資本和能源的浪費(fèi)

2.智能電網(wǎng)的功能特點(diǎn)

• 自愈
  智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生

• 安全可靠
  無(wú)論是電力系統(tǒng)遭到外部攻擊，還是終端用戶(hù)行為變化，智能電網(wǎng)均能通過(guò)即時(shí)的信息交互發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并迅速采取措施，減少由此造成的對(duì)電力系統(tǒng)的傷害

• 兼容
  傳統(tǒng)電網(wǎng)主要面向集中式發(fā)電，而智能電網(wǎng)還支持分布式發(fā)電的接入以及可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，滿(mǎn)足電力與自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的要求

• 交互協(xié)調(diào)
  電網(wǎng)在運(yùn)行中與用戶(hù)設(shè)備和行為進(jìn)行交互，以最佳的電能質(zhì)量和供電可靠性滿(mǎn)足客戶(hù)需求。系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，同時(shí)通過(guò)市場(chǎng)交易更好地激勵(lì)電力市場(chǎng)主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平

• 經(jīng)濟(jì)高效
  引入先進(jìn)的信息和監(jiān)控技術(shù)，優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利用率；在不同區(qū)域間進(jìn)行及時(shí)調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口；支持電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度，提高單個(gè)資產(chǎn)的利用效率。從整體上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的優(yōu)化，降低維護(hù)成本和投資

• 優(yōu)質(zhì)
  通過(guò)合理調(diào)配保證電能質(zhì)量，提供多種質(zhì)量/價(jià)格方案來(lái)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的差別定價(jià)

• 集成
  信息系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、維護(hù)、管理等和其他各類(lèi)信息系統(tǒng)之間的綜合集成，并實(shí)現(xiàn)在此基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)集成

3.智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要針對(duì)四個(gè)方面：高級(jí)測(cè)量體系（Advanced Metering Infrastructure，AMI），高級(jí)配電運(yùn)行（Advanced Distribution Operation，ADO），高級(jí)輸電運(yùn)行（Advanced Transmission Operations，ATO）和高級(jí)資產(chǎn)管理（Advanced Asset Management，AAM）。AMI的主要功能是授權(quán)用戶(hù)，使系統(tǒng)同負(fù)荷建立起聯(lián)系，使用戶(hù)能夠支持電網(wǎng)的運(yùn)行；ADO可以使電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈功能；ATO強(qiáng)調(diào)阻塞管理，并降低大規(guī)模停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)；AAM與AMI、ADO和ATO的集成將大大改進(jìn)電網(wǎng)的運(yùn)行和資產(chǎn)使用效率。結(jié)合該四個(gè)方面，主要的關(guān)鍵技術(shù)有：

• 高級(jí)電力電子設(shè)備
  電力電子設(shè)備是AMI，ADO，ATO和AAM中的關(guān)鍵元器件，在發(fā)電、輸電、配電和用電的全過(guò)程均發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)代電力系統(tǒng)應(yīng)用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件和各種新型的高性能多電平大功率變流器拓?fù)?。電力電子設(shè)備的質(zhì)量決定電網(wǎng)的質(zhì)量

• 堅(jiān)強(qiáng)而靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>
  堅(jiān)強(qiáng)、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來(lái)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。特別對(duì)于A(yíng)DO和ATO而言，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵Q定其運(yùn)行效率的上限。從環(huán)境角度，電網(wǎng)規(guī)劃需考慮能源分布的不平衡，在節(jié)約工程投資的同時(shí)還要顧及生態(tài)環(huán)境。從社會(huì)角度，需考慮不同地域的生產(chǎn)力差異和具體分析當(dāng)?shù)匕l(fā)展對(duì)電力的需求，合理分配資源。從電網(wǎng)角度，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全問(wèn)題越來(lái)越突出，對(duì)主網(wǎng)架構(gòu)的規(guī)劃要求相應(yīng)地提高。只有靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能應(yīng)對(duì)冰災(zāi)?戰(zhàn)爭(zhēng)等突發(fā)災(zāi)害性事件

• 開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、集成的通信系統(tǒng)
  智能電網(wǎng)需要具有實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力。既包括識(shí)別故障早期征兆的預(yù)測(cè)能力，也包括對(duì)已經(jīng)發(fā)生的擾動(dòng)做出響應(yīng)的能力。智能電網(wǎng)的通信系統(tǒng)則發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。首先，為強(qiáng)化電網(wǎng)與用戶(hù)雙向互動(dòng)，增強(qiáng)需求側(cè)管理，需構(gòu)建開(kāi)放的通信系統(tǒng)；其次，目前通信技術(shù)迅猛發(fā)展，各家公司有其各自標(biāo)準(zhǔn)，為了方便運(yùn)行管理，需規(guī)定統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)；最后高度集成的通信系統(tǒng)將會(huì)更好地交互信息，便于運(yùn)行優(yōu)化

• 可再生能源和分布式能源入網(wǎng)
  可再生能源和分布式能源入網(wǎng)將會(huì)給電網(wǎng)輸電，配電提供更多選擇方案，提升資產(chǎn)的利用率，節(jié)能減排，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。但這也對(duì)目前的技術(shù)提出了更高的要求，從AMI角度，風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源在地理位置上分布不均勻，并且易受天氣影響，發(fā)電機(jī)的可調(diào)節(jié)能力比較弱，風(fēng)電廠(chǎng)規(guī)劃與運(yùn)行研究對(duì)風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)模型的精度和計(jì)算速度提出了更高的要求；從ADO和ATO角度，風(fēng)能和太陽(yáng)能作為分布式能源的重要組成部分，都具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)輸電，配電的可靠性造成沖擊

• 智能調(diào)度技術(shù)
  智能調(diào)度是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，調(diào)度智能化的最終目標(biāo)是建立一個(gè)基于廣域同步信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和緊急控制一體化的新理論與新技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護(hù)和控制、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)等具有多道安全防線(xiàn)的綜合防御體系。智能調(diào)度的核心是在線(xiàn)實(shí)時(shí)決策，目標(biāo)是災(zāi)變防治。智能調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)有：

  • 系統(tǒng)快速仿真與模擬
  • 智能預(yù)警技術(shù)
  • 優(yōu)化調(diào)度技術(shù)
  • 預(yù)防控制技術(shù)，事故處理和事故恢復(fù)技術(shù)(如電網(wǎng)故障智能化辨識(shí)及其恢復(fù))
  • 智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
  • 調(diào)度決策可視化技術(shù)

• 高級(jí)計(jì)量體系和需求側(cè)管理
  高級(jí)計(jì)量體系由安裝在用戶(hù)端的智能電表、位于電力公司內(nèi)的計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（MDMS）和連接它們的通訊系統(tǒng)組成。電網(wǎng)的智能化需要電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)精確得知用戶(hù)的用電規(guī)律，從而盡力實(shí)現(xiàn)供需平衡。先進(jìn)計(jì)量系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、分時(shí)電價(jià)和用戶(hù)側(cè)管理等的更快和準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)