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智能电网的研究进展及发展趋势 |
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[ 通信界 / 张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192） / www.cntxj.net / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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业的一种美好愿景，必将进一步推动电力工业的变革与进步。本文将对智能电网的概念、功能特点、国内外研究进展及发展趋势进行简要分析，并对建设中国智能电网提出一些初步建议。
1 智能电网的概念及功能特点
美国电科院EPRI 在2000 年前后提出了Intelligrid 的未来电网发展的概念，该英文术语译成中文的“智能电网”是比较贴切的，而美国能源部DOE 当时称为Grid-Wise，叫法有些不同，但含义和目的等大同小异。
欧洲则采用Smart Grid 的称呼，在我国也同样译成“智能电网”，欧洲在2006 年推出了研究报告[1]，全面阐述了智能电网的发展理念和思路。美国能源部DOE 在2008 年也出版了一份报告[2]，也采用了
这个术语，目前智能电网(Smart Grid)这个称谓已被全世界普遍采用。
由于“智能电网”概念处于开始研究和开发阶段，各国、各研究机构、各电力公司、专家对该术语到底包含哪些技术、具有什么特性和功能、发挥什么作用等尚没有统一的意见，因此目前世界上也没有统一而明确的定义。
根据目前收集到的资料和初步研究，简单地说，智能电网就是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。
智能主要体现在：1）可观测——量测、传感技术；2）可控制——对观测状态进行控制；3）嵌入式自主处理技术；4）实时分析——从数据到信息的提升；5）自适应；6）自愈。
一般来说，智能电网具有以下功能特点[2-8]：
1）自愈——稳定可靠。自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。通过进行连续的评估自测，智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。
2）安全——抵御攻击。无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害，一旦发生中断，也能很快恢复运行。
3）兼容——发电资源。传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中的“即插即用”技术(尤其是分布式发电资源)，电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型电源甚至是储能装置。
4）交互——电力用户。电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。5）协调——电力市场。与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接，有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平，电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。
6）高效——资产优化。引入最先进的信息和监控技术优化设备和资源的使用效益，可以提高单个资产的利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化，降低它的运行维护成本和投资。
7）优质——电能质量。在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现电能质量的差别定价。
8）集成——信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS)、配电管理(DMS)、市场运营
(MOS)、企业资源规划(ERP)等和其他各类信息系统之间的综合集成，并实现在此基础上的业务集成。
2 智能电网的研究进展
2.1 国外研究进展
智能“自愈”电网的概念发源于美国电力基础设施战略防护系统(strategic power infrastructuredefense system， SPID)[3-5] ， 该系统采用3 层Multi-Agent 结构：底层为反应层(包括发电、保护)；中层为协作层(包括事件/警报过滤、模型更新、故障隔离、频率稳定、命令翻译)；高层为认知层(事件预测、脆弱性评估、隐藏故障监视、网络重构、恢复、规划、通信)。SPID 主要功能有脆弱性评估(电力和通信系统的快速在线评估)、故障分析(隐藏故障监视)、自愈战略(自适应卸负荷、发电、解列和保护)，信息和传感(卫星、因特网、通信系统监视和控制)等，用以防护来自自然灾害、人为错误、电
力市场竞争、信息和通信系统故障、蓄意破坏等对电力设施的威胁。SPID 是由美国国防部牵头，EPRI
和华盛顿大学等单位参与、投资3000 万USD、从1999 年开始历时5 a 完成的一项前期工作，是美国就电力、电信、金融、交通等对国民经济影响巨大的复杂系统所开展的政府–工业–大学协同研究项目(government industry co-sponsorship of universityresearch，GICUR)之一。整个项目将分阶段于2025年完成，最终达到具有承受、应对各种意外及快速恢复的自愈能力。
目前，美国、加拿大、澳大利亚以及欧洲各国都相继开展了智能电网相关研究，而其中最具代表性的是美国与欧洲。对于美国来说，对复杂大电网的安全稳定控制，即所谓的“自愈”能力，是其智能电网发展最初的驱动，虽然困难重重但至今仍然是最重要的研究课题；而对于欧洲上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ... 下一页 >> |
作者：张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192） 合作媒体：专网通信世界-中国电力通信网 编辑：顾北 |
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