2022年美国对智能电网的理解 .pdf

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1、“45 亿美元发展智能电网远远不够，需要拿出商业运作模式”(图) 2009-06-29 11:47:00来源 : 东方早报 (上海 )跟贴 0 条 手机看新闻在美国， 智能电网并非新名词，这个概念已经存在八九年了，最近突然变得很流行和美国目前面临的经济挑战有关。IC 资料编者按6 月 26 日晚美国众议院通过了美国清洁能源安全法案，其核心是“ 碳排放限额和交易制度 ” ，对智能电网发展可谓系统性利好。加上之前奥巴马签署的美国复苏和重新投资法中有 45 亿美元专款扶持，美国的智能电网发展可谓如虎添翼：既有政策撑腰，又有财政力挺。早报记者近日在美专程采访了美国发展智能电网的几位关键人物。从记者发回

2、的报道中，我们了解到，在美国，尽管对智能电网的概念仍众说纷纭，智能电网中后期发展的庞大资金还不知着落，政府官员为了政治前途而不愿冒“ 智能电网短期成本飙升” 的风险， 电力企业申请智能电网项目需要提供长达1000 页的材料 但至少可以肯定的是，美国民众已经达成共识 智能电网的时代已经到来。有这点就足够了。只要认识趋同，则行动终会统一。本周早报财经将陆续刊发有关美国智能电网的独家探营系列报道。早报特约记者刘莉发自华盛顿美国总统奥巴马签署的美国复苏和重新投资法（AmericanRecoveryandReinvestmentAct）中有 45 亿美元专门用于扶持智能电网的发展，把智能电网提升到战略的

3、高度。早报记者专访了奥巴马智能电网宏伟愿景的主要推广与实施者、45 亿美元的监管人 美国能源部联邦智能电网特别工作组组长埃瑞克 奈特那（ EricLightner ）。智能电网应有七大功能东方早报： 关于智能电网定义的争论很多，到目前为止有没有一个大家都比较认可的定义？奈特那：智能电网到底是什么？我们认为有一个大家都可以接受的标准定义对智能电网的发展很重要。 所以我们用了整整两年时间，先后在全美国范围内与200 多位企业、 行业协会、监管机构代表举行座谈，让整个行业内的不同利益相关者从各自所处的不同位置谈智能电网对于他们到底意味着什么。最后得出的定义是，通过数字技术的运用改善电力系统的可靠性，

4、安全性和效率，达到系统操作、维护和设计的多重优化。智能电网有7 个不同功名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - 能，包括鼓励消费者在知情情况下的参与；适应所有的电源种类和电能储存方式；鼓励新产品、新服务和新市场的开发；提供适应21 世纪需求的电能质量；优化电力资源的调配，提高运作效率；通过自动检测、控制和修复来预防系统事故故障；在自然事故和人为事故下保持平稳运行。东方早报：你给出的定义非常笼统？这可以算国际通行定义吗？

5、奈特那： 对于智能电网具有以上7 大功能大家都没有任何异议，之所以没有给出详细的解释， 是因为具体如何达到这7 大功能各方的分歧还是很大的。我们的目的不是要告诉大家具体应该怎么做，而是引导整个行业朝智能电网最终能达到的以上7 个功能的方向发展。这是美国的定义，我知道欧洲也有自己的定义，我在国际会议上也与他们交流过，感觉他们的很多功能定义还是借鉴我们的呢。我认为定义的标准化不是目的，我们应该在国际范围内推行与智能电网相配套的数字和通信技术的标准化，好比手机， 叫手提电话还是移动电话并不重要，重要的是无论是诺基亚还是iPhone 都能在一个系统里运行。网络安全性至关重要东方早报：能否形象地描述一下

6、智能电网的主要功能？奈特那： 智能电网的主要功能体现在两大方面，一个是电力需求侧管理，另一个是电网可靠性管理。消费者在一个双向互动环境和知情的情况下，可以直接参与降低负荷的运作。高峰与非高峰的分时定价可以引导消费者避开高峰时段，使得现有电力设施得到充分利用，节约兴建新的设施的费用。消费者甚至可以通过在非高峰时段给电动车等具有储存功能的电器充电， 在高峰时段放电的行为参与电力企业的调峰运作。智能电网对于输电系统而言又意味着实时的信息反馈，提高控制者情景察觉和控制的能力，达到输电、 配电中电力资源的最优化。东方早报：你认为对智能电网发展起决定性作用的因素有哪些？奈特那： 首先是网络的安全性，如何防

7、止骇客和恐怖分子入侵攻击对于电网系统的安全至关重要。 其次是电力行业的监管政策，在美国电力的批发市场是由联邦能源监管委员会管理，零售市场是由各州的公共事业委员会管理。各级的监管政策非常复杂，这也造成每个地区的发展模式不同。当然经济环境对智能电网的发展也有直接影响，当前的经济状况你也看到了，这也是政府出台经济刺激方案扶持的原因。最后也是最关键的设立互操作性的原则和标准。 智能电网要有能与其互动的智能电器，很多品牌都有自己的独立知识产权，但要保证它们在与智能电网系统互动和对话的标准是统一的、公开的。需要探索商业运作模式东方早报：科技是推动智能电网发展的巨大动力，其中最核心的是哪些技术？奈特那： 在

8、开放式架构下连接智能电网里面的每个组成部件的综合整合性通信技术。它实现了信息的实时传递与控制，就好像每个部件都可以相互对话和聆听指令一样；遥感和测量技术支持信息的迅速和精确反馈，是支持电力需求侧管理，遥控检测与即时定价的核心技术；最前沿的超导技术，电源存贮技术，电源恢复诊断技术，自动控制技术等。东方早报： 目前好像有一种强调电力需求侧管理的趋势，有种观点认为只要控制和减低电力需求， 就可以省下兴建新的基础设施的巨额开支，但也有人认为大量兴建核电站以及与之配套的输电线路才能从根本上解决电能短缺的问题，你对这个问题怎么看？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

9、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - 奈特那：现状是现有电力资源没有充分利用，分配严重失衡。每年负荷最高峰的时间大约是 400 小时，只占全年发电和配电量的5%。但是 5%的用电高峰却占用了25%的配电资源和10%发电资源，而这些电力基础设施的造价都在数百亿美元以上。就好比一个百货公司全年最忙、 顾客人数达到最高峰时段也就圣诞节前一周，与其为满足这一时段大量聘用售货员， 造成平时人力资源大量闲置，还不如通过某种干预与刺激方法引导消费者躲开高峰时段， 这就是所谓的需求侧管理。我们的立场不是反对

10、兴建新的基础设施，而是鼓励和引导现有设施和资源的最优化配置和管理。东方早报：经济刺激计划中的45 亿美元是一次性投入吗？你认为未来美国政府还会继续大力扶持智能电网的发展吗？奈特那： 45 亿美元是一次性集中性的投入，我们预计总资金大约将在两到三年内发放完毕。 之后还会不会有如此大力度的集中性投入，我不敢肯定， 但是每年政府的财政预算中都有 6000 万-7000 万美元用于支持电力产业的研发工作。我们在整个智能电网发展中所起的作用是早期项目启动，知识普及和引导行业发展方向，但最终结果如何，还是要看市场的反应。 45 亿美元对于智能电网的总体发展还是远远不够的，中后期的发展需要行业内的企业各自探

11、索商业模式。美国电力科学研究院将智能电网定义为：一个由 众多 自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、 有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。编辑本段 基本简介智能电网概念的发展有3 个里程碑：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 18 页 - - - - - - -

12、 - - 美国 IBM 公司第一个就是2006 年，美国IBM 公司提出的“ 智能电网” 解决方案。IBM 的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的建设智能电网创新运营管理中国电力发展的新思路白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM 一个市场推广策略。第二个是奥巴马上任后提出的能源

13、计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200 亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现太阳能风能名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - 地热能美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比

14、较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。第三个是中国能源专家武建东提出的“ 互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid ，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化 互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源

15、效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。编辑本段 作用互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现 有效的临界负荷保护， 实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。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

16、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - 手段大规模推动工业革命最重

17、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。编辑本段 互动电网的运转功效和社会意义互动电网学说的本质，就是以信息革命的造法性标准和技术手段大规模推动工业革命的最重要资产 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。互动电网的功效包括：一是智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度；二是可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；三是智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等

18、，实现分布式能源管理；四是可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，解决电网商业化运转；五是智能电表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。互联网路由器为此， IT 产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动全球能源革命的深度扩散。通过建造互动的电网，将推进IT 革命进入创新阶段；将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径；将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占统治地位。武建东认为，定义一个概念解放一个时代，把握一个概念焕发一个行业的潜能，而界定电网信息化的概念是确定一个国家电网现代化的基本前提。中国电网升级化路

19、线应该定义为互动电网的变革，互动电网的发展是全球工业和信息业的一次新产业革命、技术革命和管理革命，应该以此为基础制定中国高起点的电网现代化的战略发展路线。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - 编辑本段 历史发展2005 年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（Swarm群体行为）原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。 坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。比如，一台空调运

20、转15 分钟，以把室内温度维持在24 ；而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15 分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。2006 年欧盟理事会的能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略(AEuropean Strategy forSustainable， Competitive and SecureEnergy)强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术。2006 年中期， 一家名叫“ 网点 “(GridPoint) 的公司最近开始出

21、售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能够，可以看作智能电网中的一个基础设施。2006 年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“ 智能电网 ” 解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“ 中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。2007 年 10 月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，

22、并规划了从2008 年至2030年的 “ 三步走 ” 战略，即：在2010年初步建成电网高级调度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况。一旦有问题出现，可以重新配备电力。2008年 9 月Google与通用电

23、气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。2009 年 1 月 25 日美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：将铺设或更新 3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表 美国行将推动互动电网的整体革命。2 月 2 日能源问题专家武建东在全面推动互动电网革命拉动经济创新转型的文章中，明确提出中国电网亟须实施“ 互动电网” 革命性改造。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - -

24、- - 2009 年 2 月 4 日，地中海岛国马耳他在周三公布了和IBM 达成的协议，双方同意建立一个“ 智能公用系统”， 实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2 万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100 万美元（合7000 万欧元） ，其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。IBM将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。2009

25、年 2 月 10 日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表PowerMeter的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。2009 年 2 月 28 日，作为华北公司智能化电网建设的一部分 华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流

26、程化水平。美国谷歌2009 年 3 月 3 日向美国议会进言，要求在建设“ 智能电网（Smart Grid） ” 时采用非垄断性标准。2010 年 1 月 12 日， 国家电网公司制定了关于加快推进坚强智能电网建设的意见 ，确定了建设坚强智能电网的基本原则和总体目标。编辑本段 智能电网的结构从广义上来说，智能电网包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。 下图1-1 展示了未来智能电网的基本结构，电能不仅从集中式发电厂流向输电网、配电网直至用户，同时电网中还遍布各种形式的新能源和清洁能源：太名师资料总结 - -

27、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - 燃料电池阳能、风能、燃料电池、电动汽车等等；此外，高速、双向的通信系统实现了控制中心与电网设备之间的信息交互，高级的分析工具和决策体系保证了智能电网的安全、稳定和优化运行。编辑本段 智能目标智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。智能电网必须更加可靠智能电网不管用户在何时何地，都能提供可靠的电力供应。它对电网可能出现的问题提

28、出充分的告警，并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。它在用户受到断电影响之前就能采取有效的校正措施，以使电网用户免受供电中断的影响。智能电网必须更加安全 智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电或者不会付出高昂的恢复费用。它更不容易受到自然灾害的影响。智能电网必须更加经济智能电网运行在供求平衡的基本规律之下，价格公平且供应充足。智能电网必须更加高效 智能电网利用投资，控制成本，减少电力输送和分配的损耗，电力生产和资产利用更加高效。通过控制潮流的方法，以减少输送功率拥堵和允许低成本的电源包括可再生能源的接入。智能电网必须更加环境友好智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创

29、新来减少对环境的影响。进一步扩大可再生能源的接入。在可能的情况下，在未来的设计中，智能电网的资产将占用更少的土地，减少对景观的实际影响。智能电网必须是使用安全的 智能电网必须不能伤害到公众或电网工人，也就是对电力的使用必须是安全的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - 编辑本段 主要特征智能电网包括八个方面的主要特征，这些特征从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。智能电网是

30、自愈电网。“ 自愈 ” 指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的“ 免疫系统”。 这是智能电网最重要的特征。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。自愈电网将尽量减少供电服务中断，充分应用数据获取技术，执行决策支持算法，避免或限制电力供应的中断，迅速恢复供电服务。基于实时测量的概率风险评估将确定最有可能失败的设备、发电厂和线路；实时应

31、急分析将确定电网整体的健康水平，触发可能导致电网故障发展的早期预警，确定是否需要立即进行检查或采取相应的措施；和本地及远程设备的通信将帮助分析故障、电压降低、电能质量差、过载和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制行动。自愈电网经常应用连接多个电源的网络设计方式。当出现故障或发生其他的问题时，在电网设备中的先进的传感器确定故障并和附近的设备进行通信，以切除故障元件或将用户迅速地切换到另外的可靠的电源上，同时传感器还有检测故障前兆的能力，在故障实际发生前，将设备状况告知系统，系统就会及时地提出预警信息。智能电网激励和包括用户。在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进

32、用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。在智能电网中，用户将根据其电力需求和电力系统满足其需求的能力的平衡来调整其消费。同时需求响应（DR ）计划将满足用户在能源购买中有更多选择的基本需求，减少或转移高峰电力需求的能力使电力公司尽量减少资本开支和营运开支，通过降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营，同时也提供了大量的环境效益。在智能电网中，和用户建立的双向实时的

33、通信系统是实现鼓励和促进用户积极参与电力系统运行和管理的基础。实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息，同时用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - 智能电网将抵御攻击。电网的安全性要求一个降低对电网物理攻击和网络攻击的脆弱性并快速从供电中断中恢复的全系统的解决方案。智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力，甚至是从那些决心坚

34、定和装备精良的攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将阻止攻击，最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务。智能电网也能同时承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。不管是物理攻击还是网络攻击，智能电网要通过加强电力企业与政府之间重大威胁信息的密切沟通，在电网规划中强调安全风险，加强网络安全等手段，提高智能电网抵御风险的能力。提供满足21 世纪用户需求的电能质量。电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。由于用电设备的数字化，对电能质量越来越敏感，电能质量

35、问题可以导致生产线的停产，对社会经济发展具有重大的损失，因此提供能满足21 世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。但是电能质量问题又不是电力公司一家的问题，因此需要制定新的电能质量标准，对电能质量进行分级，因为并非所有的商业企业用户和居民用户，都需要相同的电能质量。电能质量的分级可以从“ 标准 ” 到“ 优质 ”，取决于消费者的需求，它将在一个合理的价格水平上平衡负载的敏感度与供电的电能质量。智能电网将以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，以满足用户对不同电能质量水平的需求，同时要将优质优价写入电力服务的合同中。减轻来自输电和配电系统中的电能质量事件。通过其先进的控制方法监测电网的

36、基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。此外，智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，同时应用超导材料、储能以及改善电能质量的电力电子技术的最新研究成果来解决电能质量的问题。另外，智能电网将采取技术和管理手段，使电网免受由于用户的电子负载所造成的电能质量的影响，将通过监测和执行相关的标准，限制用户负荷产生的谐波电流注入电网。除此之外，智能电网将采用适当的滤波器，以防止谐波污染送入电网，恶化电网的电能质量。容许各种不同类型发电和储能系统的接入。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，简化联网的过程，类似于“

37、 即插即用”， 这一特征对电网提出了严峻的挑战。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，包括分布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池。商业用户安装自己的发电设备（包括高效热电联产名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 装置）和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。在核电厂智能电网中，大型集中式发电厂包括环境友好型

38、电源，如风电和大型太阳能电厂和先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。同时各种各样的分布式电源的接入一方面减少对外来能源的依赖，另一方面提高供电可靠性和电能质量，特别是对应对战争和恐怖袭击具有重要的意义。智能电网将使电力市场蓬勃发展。在智能电网中，先进的设备和广泛的通信系统在每个时间段内支持市场的运作，并为市场参与者提供了充分的数据，因此电力市场的基础设施及其技术支持系统是电力市场蓬勃发展的关键因素。智能电网通过市场上供给和需求的互动，可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大市场，汇集更多的买家和卖家。用户通

39、过实时报价来感受到价格的增长从而降低电力需求，推动成本更低的解决方案，并促进新技术的开发，新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会。优化其资产应用，使运行更加高效。智能电网优化调整其电网资产的管理和运行以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产以及何时需要，每个资产将和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。例如，通过动态评估技术以使资产发挥其最佳的能力，通过连续不断地监测和评价其能力使资产能够在更大的负荷下使用。智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状

40、态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以被调整到降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的这些调整，选择最小成本的能源输送系统，提高运行的效率。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用。此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将集成到现有的企业范围的系统中，大大加强其能力，以优化运行和维修过程。这些信息将为设计人员提供更好的工具，创造出最佳的设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

41、- - - - - - 第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - 来，为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用以及电网建设投资将得到更为有效的管理。编辑本段 通信技术建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。下图显示了电网和通信网络的关系

42、。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（ IEDs ） 、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。传感器在这一技术领域主要有两个方面的技术

43、需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“ 即插即用” 的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备（IEDs ）以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，才能实现通信系统的互联互通。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页

44、- - - - - - - - - 编辑本段 量测技术参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表

45、，自动控制用户内部电力使用的策略。对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS ） 、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活

46、性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。编辑本段 设备技术智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。 通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备， 来提高电网输送容量和可靠性

47、。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 经济的FACTS装置将利用比现有半导体器件更能控制的低成本的电力半导体器件，使得这些先进的设备可以广泛的推广应用。分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。先进的计量和通信技术将使得需求响应的应

48、用成为可能。新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们必须协调有机地结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少环境影响。编辑本段 控制技术先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、 减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件（参数量测技术），提供及时和适当的响应（集成通信技术；先进设备技术）并且对任何事件进行快速的诊断（先进决策技术

49、）。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。（ 1）收集数据和监测电网元件先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意

50、义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。（ 2）分析数据准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -