智能电网

智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

简介

美国能源部《Grid 2030》:一个完全自动化的电力传输网络,能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。

中国物联网校企联盟:智能电网由很多部分组成,可分为:智能变电站,智能配电网,智能电能表,智能交互终端,智能调度,智能家电,智能用电楼宇,智能城市用电网,智能发电系统,新型储能系统。

欧洲技术论坛:一个可整合所有连接到电网用户所有行为的电力传输网络,以有效提供持续、经济和安全的电力。

国家电网中国电力科学研究院:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

背景
智能电网的发展在全世界还处于起步阶段,没有一个共同的精确定义,其技术大致可分为四个领域:高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户,使系统同负荷建立起联系,使用户能够支持电网的运行;高级配电运行核心是在线实时决策指挥,目标是灾变防治,实现大面积连锁故障的预防;高级输电运行主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险;高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备(资产)“健康”状况的高级传感器,并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成,改进电网的运行和效率。智能电网是物联网的重要应用,《计算机学报》刊登的《智能电网信息系统体系结构研究》一文对此进行了详细论述,并分析了智能电网信息系统的体系结构。

市场份额
智能电网的建立是一个巨大的历史性工程。目前很多复杂的智能电网项目正在进行中,但缺口仍是巨大的。对于智能电网技术的提供者来说,所面临的推动发展的挑战是配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表。根据派克调查机构的最新报告,智能电网技术市场将从2012年的330亿美元增长到2020年的730亿美元,8年间,市场累积达到4940亿美元。

我国在“十二五”期间将建成“三纵三横一环网”的特高压交流线,并建设11回特高压直流输电工程,投资高达3000亿元;“十三五”期间投资虽略有放缓,投资额度也达到2500亿元。

到2015年,国家电网大范围、远距离的输电能力将达到2.5亿千瓦,每年输送电量1.15万亿千瓦时,可支撑新增1.45亿千瓦的清洁能源发电消纳和送出,能够满足超过100万辆电动汽车的使用要求,电网的资源优化配置能力、经济运行效率、安全水平和智能化水平将得到全面提升。

特点
与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势主要表现在:
(1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系,能够抵御各类外部干扰和攻击,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,电网的坚强性得到巩固和提升。
(2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时,电网可以快速隔离故障,实现自我恢复,从而避免大面积停电的发生。
(3)柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用,使电网运行控制更加灵活、经济,并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。
(4)通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。
(5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图,同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。
(6)建立双向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。

意义
其重要意义体现在以下几个方面:
(1)具备强大的资源优化配置能力。我国智能电网建成后,将实现大水电、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。
(2)具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升,电网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,减少停电损失。
(3)适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制以及常规机组快速调节等控制机制,结合大容量储能技术的推广应用,对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升,使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。
(4)实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统,实现电网在线智能分析、预警和决策,以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制。
(5)满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网,满足电动汽车行业的发展需要,适应用户需求,实现电动汽车与电网的高效互动。
(6)实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。可实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理,电网资产利用小时数大幅提升,电网资产利用效率显著提高。
(7)实现电力用户与电网之间的便捷互动。将形成智能用电互动平台,完善需求侧管理,为用户提供优质的电力服务。同时,电网可综合利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策以及电动汽车充放电机制,有效平衡电网负荷,降低负荷峰谷差,减少电网及电源建设成本。
(8)实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系,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。
(9)发挥电网基础设施的增值服务潜力。在提供电力的同时,服务国家“三网融合”战略,为用户提供社区广告、网络电视、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,有力推动智能城市的发展。
(10)促进电网相关产业的快速发展。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。建设智能电网,有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级,为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。

智能电网对世界经济社会发展的促进作用,智能电网建设对于应对全球气候变化,促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在:
(1)促进清洁能源的开发利用,减少温室气体排放,推动低碳经济发展。
(2)优化能源结构,实现多种能源形式的互补,确保能源供应的安全稳定。
(3)有效提高能源输送和使用效率,增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。
(4)推动相关领域的技术创新,促进装备制造和信息通信等行业的技术升级,扩大就业,促进社会经济可持续发展。
(5)实现电网与用户的双向互动,革新电力服务的传统模式,为用户提供更加优质、便捷的服务,提高人民生活质量。
互动电网既是下一代全球电网的基本模式,也是中国电网现代化的核心

实际上,互动电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲,互动电网应是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成,也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成,对于推动新技术革命具有直接的综合效果。由此,智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。我以为:互动电网学说的本质就是以信息革命的造发性标准和技术手段大规模推动工业革命最重要财产——电网体系的革新和升级,建立消费者和电网管理者之间的互动。

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