智能电网：功能、特点与应用

8.7.1.1 智能电网的现状

近年来，智能电网已成为电力行业的热门话题，智能电网被认为是改变未来电力系统面貌的电网发展模式。特别是在《纽约时报》报道了美国政府将建设智能电网列为其经济振兴计划的主要内容后，更是在全世界范围内掀起了研究智能电网的热潮。我国对建设智能电网也高度重视，2007年底，华东电网启动了智能电网项目的可行性研究；2009年3月，国家电网公司提出要建设坚强的智能化电网。

在过去的一个世纪，电力系统已经发展成为集中发电、远距离输电的大型互联网络系统。而目前，由于能源、环境、经济、政治等多方面因素的驱动，未来的几十年内，全世界范围内都将展开一场深刻的电力系统变革。无论是发达国家还是发展中国家，传统的电力系统都面临着前所未有的挑战。

1）用于传统火力发电的煤、石油等化石燃料日益耗尽，人们必须开发新的可再生能源以满足不断增长的电力需求。

2）温室气体的排放导致的气候变化问题促使传统的发电模式必须向清洁、环保的方向转变。

3）电力系统结构的高度互联和设备的日益老化问题不容忽视，任何一个发生在局部小范围内的故障都有可能迅速蔓延并影响到整个电网。近年来大停电事故频繁发生，如2003年的美加大停电和2006年的欧洲大停电等，充分暴露了当今电力系统的脆弱性。

4）电力电子设备的广泛应用使得电力用户对电能质量、可靠性和经济性有着越来越高的要求。

在如此严峻的形势下，如何保证一个可靠、安全、环保、高效和灵活的电力系统，成为21世纪最受人瞩目的困难和挑战。为了解决这一难题，几年前，美国和欧盟相继提出智能电网（Smart Grid）的概念，并开始大力推进智能电网的研究和发展。

8.7.1.2 智能电网的定义和特征

智能电网的建设是一个长期而艰巨的过程，目前尚处于起步阶段，各方面仍处在探索和尝试的阶段，许多方面还是“百花齐放，百家争鸣”，没有统一的共识。对于智能电网的定义尚无一致的见解，仅仅指它是一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到了实时监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用的分布式智能和宽带通信及自动控制系统的集成，能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。

尽管智能电网有待于规范概念和定义，但是区别于常规电网，智能电网在主要特征方面已形成如下初步共识：

1.自愈

智能电网应当具备灵活的可重构的网络拓扑结构。当电网发生故障或者遭遇灾害袭击时，能通过先进的故障定位、隔离技术，由事件启动的快速仿真决策找到并实现故障线路隔离，维持正常线路的运行，并在最短的时间内解除故障和恢复电网正常运行。必要时在故障区域内，通过由分布式电源、分布储能和需求响应资源组成的分布能源提供辅助供电服务，而不是被动地坐视“离线整定、实时动作”的继电保护或稳定补救装置自行解决，从而保证最大限度地减少电网故障对用户的影响。

2.兼容

智能电网是目前常规电网发展的高级形式，发展和建设智能电网并不是要推翻常规电网的一切精华和缺点。常规电力系统已诞生一百多年了，历史悠久，尽管其电压等级与规模与当年相比已有天壤之别，但系统的结构与运行原理并没有很大的变化。因此，智能电网首先应当充分兼容常规电网，同时支持可再生能源和（小电源的正确、合理投切，适应分布式发电和微电网的接入），满足电力与自然环境、社会经济的和谐发展。

3.互动

通过供需关口、上下双向通信、提供用电和市场信息，并和用户住宅内的室内网络相连的智能电表，实现供需双方互动。促使所有电力系统用户通过需求响应改变自己的用电方式、主动参与电网管理和市场竞争，并获取相应的经济利益。而不是像常规电网那样被动的接受服务，鼓励用户参与电价方式的制定和其他政策的执行。

4.集成(www.xing528.com)

电力系统网络结构复杂，相辅相成，相互间影响大。智能电网应当实现电力网络资源的高度集成及共享，形成统一的数据平台和执行标准，节约资源配置更好地管理运行，实现标准化、规范化和精细化管理。此外，现代科技技术迅猛发展，日新月异，智能配电网应当充分集成电力电子技术、集成通信技术、自动化技术、需求管理、高级计量体系等先进技术和理念，不断更新不断优化。

5.优化

智能电网首先应当实现对资产规划、建设、运行维护等的全生命周期优化管理，并运用市场机制，通过供需互动、推动节能减排等环保要求，提高发电效率、降低网损、解决负荷率不高设备闲置等问题，从而有效提高资产利用率，降低运行成本、减少设备折旧和投资。此外，电网运行中的一些数学模型需要考虑新的约束条件或者寻求更好的优化模型，通过软件系统和硬件设备的共同作用，达到更加优化电网运行的目的。

这五个特征与国家电网公司提出的“数字化、自动化、信息化、互动化”，在本质上殊途同归。

8.7.1.3 智能电网的目标

智能电网的建设目标多样繁杂，人们联系当前常规电网、充分发挥想象，提出了一系列的智能电网近景和最终目标，表现出了参与互动的热情和对未来电力改变人类生活的信心，也体现了人们对电力系统的美好愿景。作者研究了大量国内外文献资料，并听取了一些电力行业从业人员和其他人士的建议，总结出我国智能电网建设的目标如下：

1）实现自愈功能；

2）更高水平的自动化、数字化、信息化；

3）降低能耗和减少输电阻塞；

4）加大智能配电网投资和建设力度，平衡发、输、配电投资比例，促进输、配电网与发、用电协调；

5）较高的能量利用率；

6）较低的能量成本；

7）更高的供电质量和可靠性，提高社会和用户用电效率；

8）促进接纳兼容清洁的可再生能源、分布式发电并网运行，促进绿色节能新兴产业发展；

9）促进电力市场化，鼓励用户与电网自适应交互；

10）统一的规范和标准；

11）灵活的电力市场经营模式。