智能電網(wǎng)是新興的技術和產(chǎn)業(yè)概念,到目前為止,各國不同機構對智能電網(wǎng)給與了各種不同的定義。例如,美國電科院(epri)認為智能電網(wǎng)是由多個自動化的輸電和配電系統(tǒng)構成以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式運作。其擁有三大特點,一是電力市場和企業(yè)的需求能過快速的響應;二是實現(xiàn)安全可靠靈活的信息流是運用了現(xiàn)代通信技術,為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務;三是具有快速診斷、消除故障的自愈功能。歐洲技術論壇對智能電網(wǎng)的定義是,智能電網(wǎng)是集創(chuàng)新工具和技術、產(chǎn)品與服務于一體,利用高級感應、通信和控制技術,為客服的終端裝置及設備提供發(fā)電、輸電和配電一條龍服務,它實現(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。

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在我國對智能電網(wǎng)有所認識的是國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。國家電網(wǎng)認為應以特高壓為骨干的,且具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化等特點的,同時各級電網(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)認為當前智能電網(wǎng)的定義還處在不斷探索完善的過程中,但可以肯定的是,這個概念涵蓋了提高電網(wǎng)科技含量,提高能源綜合利用效率,提高點味甘供電可靠性,促進節(jié)能減排,促進新能源的利用,促進資源優(yōu)化配置等內(nèi)容,是一項社會聯(lián)動的系統(tǒng)工程,最終實現(xiàn)電網(wǎng)效益和社會效益最大化。

因此,我們認為,智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上,通過先進的設備技術、控制方法、傳感測量技術以及決策支持系統(tǒng)技術的應用從而來實現(xiàn)電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟高效的目標。

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)點和特征都有所不同。從功能上來看,智能電網(wǎng)的主要功能包括:

(1)鼓勵電力用戶參與電力生產(chǎn)和進行選擇性消費。提供充分的實時電價信息和多樣化用電方案,促使用戶主動選擇電能消費方式,并根據(jù)具體情況進行實時調(diào)整。

(2)最大限度兼容各類分布式發(fā)電和儲能,使分布式電源和集中式大型電源相互補充。

(3)支持電力市場化。允許靈活進行定時間范圍的預定電力交易、實時電力交易等。

(4)滿足電能質(zhì)量需要,提供多種的質(zhì)量—價格方案。

(5)優(yōu)化電網(wǎng)運營。以電網(wǎng)的智能化和資產(chǎn)管理軟件深度集成為基礎,使電力資源和設備得到最有效的利用。

(6)抵御外界攻擊。具有快速恢復能力,能夠識別外界惡意攻擊并加以抵御,確保供電安全。

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智能電網(wǎng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)將為新能源產(chǎn)業(yè)技術和傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術帶來巨大地改變,這已成為全世界的共識,同時很多的國家都以建立智能電網(wǎng)為目標、行動路線和投資的計劃。目前,智能電網(wǎng)研究較為成熟的主要是美國。為升級其日益老化的電網(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,美國于本世紀初較早提出了智能電網(wǎng)的概念。迄今,美國智能電網(wǎng)建設從理論研究到實踐探索都積累了豐富的經(jīng)驗。

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

德國是歐洲智能電網(wǎng)技術發(fā)展的典型代表。德國不斷加速新能源的應用范圍,令其無孔不入。例如,德國提出的新能源計劃是,在每個家庭的房頂上,都裝上太陽能發(fā)電裝置,再在庭院里建一個小型風能發(fā)電站,用它們來滿足每個家庭對電和熱的全部需求。德國人之所以敢這樣做,是因為在德國,一張無所不能的智能電網(wǎng)正在鋪開。這張網(wǎng)建立起來之后,新能源的利用率幾乎可以達到100%。

德國對智能電網(wǎng)有自己的認識,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,其最大的特點是,它應用了大量的it技術,使其更像一張互聯(lián)網(wǎng),因此具有極強的互動性。

在世界各國進行智能電網(wǎng)建設的同時,我國也在積極推進智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年5月21日,在2009特高壓輸電技術國際會議上,國家電網(wǎng)發(fā)布了“堅強智能電網(wǎng)”的研究成果,并發(fā)布了堅強智能電網(wǎng)計劃(2010年至2020年),如表1所示。國家電網(wǎng)公司提出的堅強智能電網(wǎng)概念:堅強智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強網(wǎng)架為基礎,以通信信息平臺為支撐,具有數(shù)字化、信息化、自動化、互動化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級,實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

此外,國家電網(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,建設由1000kw交流和±800kw直流構成的特高壓電網(wǎng),形成電力“高速公路”,促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā),在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時,將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎,將先進的傳感測量技術、信息技術、通信技術、計算機技術、自動控制技術和原有的輸、配電基礎設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電力的需求和優(yōu)化資源配置、提高電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、減小對環(huán)境的影響、保證電能質(zhì)量和減少電網(wǎng)的電能損耗等多個優(yōu)點實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。