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智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢 |
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[ 通信界 / 張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學(xué)研究院，北京市 海淀區(qū) 100192） / m.k-94.cn / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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業(yè)的一種美好愿景，必將進(jìn)一步推動電力工業(yè)的變革與進(jìn)步。本文將對智能電網(wǎng)的概念、功能特點、國內(nèi)外研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢進(jìn)行簡要分析，并對建設(shè)中國智能電網(wǎng)提出一些初步建議。
1 智能電網(wǎng)的概念及功能特點
美國電科院EPRI 在2000 年前后提出了Intelligrid 的未來電網(wǎng)發(fā)展的概念，該英文術(shù)語譯成中文的“智能電網(wǎng)”是比較貼切的，而美國能源部DOE 當(dāng)時稱為Grid-Wise，叫法有些不同，但含義和目的等大同小異。
歐洲則采用Smart Grid 的稱呼，在我國也同樣譯成“智能電網(wǎng)”，歐洲在2006 年推出了研究報告[1]，全面闡述了智能電網(wǎng)的發(fā)展理念和思路。美國能源部DOE 在2008 年也出版了一份報告[2]，也采用了
這個術(shù)語，目前智能電網(wǎng)(Smart Grid)這個稱謂已被全世界普遍采用。
由于“智能電網(wǎng)”概念處于開始研究和開發(fā)階段，各國、各研究機(jī)構(gòu)、各電力公司、專家對該術(shù)語到底包含哪些技術(shù)、具有什么特性和功能、發(fā)揮什么作用等尚沒有統(tǒng)一的意見，因此目前世界上也沒有統(tǒng)一而明確的定義。
根據(jù)目前收集到的資料和初步研究，簡單地說，智能電網(wǎng)就是將信息技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)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)，它具有提高能源效率、減少對環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗等多個優(yōu)點。
智能主要體現(xiàn)在：1）可觀測——量測、傳感技術(shù)；2）可控制——對觀測狀態(tài)進(jìn)行控制；3）嵌入式自主處理技術(shù)；4）實時分析——從數(shù)據(jù)到信息的提升；5）自適應(yīng)；6）自愈。
一般來說，智能電網(wǎng)具有以下功能特點[2-8]：
1）自愈——穩(wěn)定可靠。自愈是實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠運行的主要功能，指無需或僅需少量人為干預(yù)，實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)中存在問題元器件的隔離或使其恢復(fù)正常運行，最小化或避免用戶的供電中斷。通過進(jìn)行連續(xù)的評估自測，智能電網(wǎng)可以檢測、分析、響應(yīng)甚至恢復(fù)電力元件或局部網(wǎng)絡(luò)的異常運行。
2）安全——抵御攻擊。無論是物理系統(tǒng)還是計算機(jī)遭到外部攻擊，智能電網(wǎng)均能有效抵御由此造成的對電力系統(tǒng)本身的攻擊傷害以及對其他領(lǐng)域形成的傷害，一旦發(fā)生中斷，也能很快恢復(fù)運行。
3）兼容——發(fā)電資源。傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)主要是面向遠(yuǎn)端集中式發(fā)電的，通過在電源互聯(lián)領(lǐng)域引入類似于計算機(jī)中的“即插即用”技術(shù)(尤其是分布式發(fā)電資源)，電網(wǎng)可以容納包含集中式發(fā)電在內(nèi)的多種不同類型電源甚至是儲能裝置。
4）交互——電力用戶。電網(wǎng)在運行中與用戶設(shè)備和行為進(jìn)行交互，將其視為電力系統(tǒng)的完整組成部分之一，可以促使電力用戶發(fā)揮積極作用，實現(xiàn)電力運行和環(huán)境保護(hù)等多方面的收益。5）協(xié)調(diào)——電力市場。與批發(fā)電力市場甚至是零售電力市場實現(xiàn)無縫銜接，有效的市場設(shè)計可以提高電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運行和可靠性管理水平，電力系統(tǒng)管理能力的提升促進(jìn)電力市場競爭效率的提高。
6）高效——資產(chǎn)優(yōu)化。引入最先進(jìn)的信息和監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化設(shè)備和資源的使用效益，可以提高單個資產(chǎn)的利用效率，從整體上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行和擴(kuò)容的優(yōu)化，降低它的運行維護(hù)成本和投資。
7）優(yōu)質(zhì)——電能質(zhì)量。在數(shù)字化、高科技占主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)模式下，電力用戶的電能質(zhì)量能夠得到有效保障，實現(xiàn)電能質(zhì)量的差別定價。
8）集成——信息系統(tǒng)。實現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、維護(hù)、能量管理(EMS)、配電管理(DMS)、市場運營
(MOS)、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)等和其他各類信息系統(tǒng)之間的綜合集成，并實現(xiàn)在此基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)集成。
2 智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展
2.1 國外研究進(jìn)展
智能“自愈”電網(wǎng)的概念發(fā)源于美國電力基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略防護(hù)系統(tǒng)(strategic power infrastructuredefense system， SPID)[3-5] ， 該系統(tǒng)采用3 層Multi-Agent 結(jié)構(gòu)：底層為反應(yīng)層(包括發(fā)電、保護(hù))；中層為協(xié)作層(包括事件/警報過濾、模型更新、故障隔離、頻率穩(wěn)定、命令翻譯)；高層為認(rèn)知層(事件預(yù)測、脆弱性評估、隱藏故障監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、恢復(fù)、規(guī)劃、通信)。SPID 主要功能有脆弱性評估(電力和通信系統(tǒng)的快速在線評估)、故障分析(隱藏故障監(jiān)視)、自愈戰(zhàn)略(自適應(yīng)卸負(fù)荷、發(fā)電、解列和保護(hù))，信息和傳感(衛(wèi)星、因特網(wǎng)、通信系統(tǒng)監(jiān)視和控制)等，用以防護(hù)來自自然災(zāi)害、人為錯誤、電
力市場競爭、信息和通信系統(tǒng)故障、蓄意破壞等對電力設(shè)施的威脅。SPID 是由美國國防部牽頭，EPRI
和華盛頓大學(xué)等單位參與、投資3000 萬USD、從1999 年開始?xì)v時5 a 完成的一項前期工作，是美國就電力、電信、金融、交通等對國民經(jīng)濟(jì)影響巨大的復(fù)雜系統(tǒng)所開展的政府–工業(yè)–大學(xué)協(xié)同研究項目(government industry co-sponsorship of universityresearch，GICUR)之一。整個項目將分階段于2025年完成，最終達(dá)到具有承受、應(yīng)對各種意外及快速恢復(fù)的自愈能力。
目前，美國、加拿大、澳大利亞以及歐洲各國都相繼開展了智能電網(wǎng)相關(guān)研究，而其中最具代表性的是美國與歐洲。對于美國來說，對復(fù)雜大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制，即所謂的“自愈”能力，是其智能電網(wǎng)發(fā)展最初的驅(qū)動，雖然困難重重但至今仍然是最重要的研究課題；而對于歐洲上一頁 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ... 下一頁 >> |
作者：張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國電力科學(xué)研究院，北京市 海淀區(qū) 100192） 合作媒體：專網(wǎng)通信世界-中國電力通信網(wǎng) 編輯：顧北 |
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