智能电网全介绍.doc

1、智能电网智 能 电 网智 能 电 网 ， 就 是 电 网 的 智 能 化 ， 也 被 称 为 “电 网 2.0”， 它 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 包 括 用 户 、 抵 御 攻 击 、 提 供 满

2、 足21 世 纪 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 。目 录 隐 藏 基 本 简 介 历 史 发 展 智 能 目 标 主 要 特 征 通 信 技 术 量 测 技 术 设 备 技 术 控 制 技 术 支 持 技 术 参 考 资 料 智 能 电 网 -基 本 简 介智 能 电 网 结 构 示 意 图智 能 电 网 概 念 的 发 展 有 3 个 里 程 碑 ： 第 一 个 就 是 2006 年 ， 美 国 IBM 公 司 提 出 的 “智 能 电 网 ”解 决 方 案 。

3、 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

4、 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 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

5、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 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 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

6、 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 生 提 出 的 “互 动 电 网 ”。 “互 动 电 网 ”是 指 在 创 建 开 放 的 系 统和 建 立 共 享 的 信 息 模 式 的 基 础 上 ， 以 智 能 电 网 技 术 为 基 础 ， 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 数 据 读 取 的 实 时 、 高 速 、 双 向 的 总体 效 果 ， 实 现 电 力 、 电 讯

7、 、 电 视 、 远 程 家 电 控 制 和 电 池 集 成 充 电 等 的 多 用 途 开 发 。 它 可以 整 合 系 统 中 的 数 据 ， 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 具 备 可 靠、 自 愈 、 经 济 、 兼 容 、 集 成 和 安 全 等 特 点 ， 主 要 解 决 三 个 问 题 ， 一 是 以 信 息 技 术 改 造 和提 升 现 有 的 能 源 体 系 ， 特 别 提

8、 高 集 能 源 大 成 的 传 统 电 网 体 系 的 能 源 效 率 ； 二 是 要 逐 步 建立 以 可 再 生 能 源 替 代 化 石 能 源 的 创 新 能 源 利 用 体 系 ； 三 是 要 建 造 消 费 者 和 生 产 者 互 动 的精 巧 、 智 慧 和 专 家 服 务 化 的 能 源 运 转 体 系 。 从 智 能 电 网 概 念 的 发 展 可 以 看 出 ， 智 能 电 网 并 没 有 一 个 确 定 的 概 念 ， 需 要 根 据 实 际 情 况赋 予 新 的 含 义 。 武 建 生 先 生 提 出 的 “互 动 电 网 ”是 站 在 国 家 利 益 的 层 面 ，

9、结 合 中 国 实 际对 智 能 电 网 进 行 重 新 定 义 ， 具 有 一 定 指 导 意 义 。 一 个 技 术 的 概 念 和 目 的 ， 一 个 解 决 方 案的 内 容 ， 要 从 利 益 相 关 者 进 行 分 析 。 智 能 电 网 的 利 益 相 关 者 主 要 是 国 家 、 电 网 公 司 和 用户 三 部 分 ， 还 有 设 备 制 造 商 、 电 建 公 司 等 其 他 角 色 ， 但 主 要 还 是 这 三 类 。智 能 电 网 -历 史 发 展智 能 电 网2005 年 ， 坎 贝 尔 发 明 了 一 种 技 术 ， 利 用 的 是 （ Swarm 群 体 行

10、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 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

11、 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 (A European 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

12、叫 “网 点 “(GridPoint)的 公 司 最 近 开 始 出 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

13、 “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 ，

14、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 排 了 智 能 电 表

15、 ， 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 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

16、 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 独 能 源 问 题 专 家 武 建 东 在 全 面 推 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 。 2009 年 2

17、 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

18、 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 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。

19、 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

20、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 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 。智 能 电

21、网 -智 能 目 标智 能 电 网 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 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

22、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

23、 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 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

24、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 。智 能 电 网 -主 要 特 征智 能 电 网 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 。

25、智 能 电 网 是 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

26、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 急 分 析将 确 定

27、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 和 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

28、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 用 户 参 与 电 力 系 统 的 运

29、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

30、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 的通 信 系 统 是 实 现 鼓 励 和 促 进 用 户 积 极

31、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 。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

32、示 被 攻 击 后 快 速 恢 复 的能 力 ， 甚 至 是 从 那 些 决 心 坚 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

33、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。智 能 电 网 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

34、的 数 字 化 ， 对 电 能质 量 越 来 越 敏 感 ， 电 能 质 量 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

35、 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 。智 能 电 网 将 减 轻 来 自 输 电 和 配 电 系 统 中 的 电 能 质 量 事 件 。 通 过 其

36、先 进 的 控 制 方 法 监 测电 网 的 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

37、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 。智 能 电 网 将 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

38、 ， 简 化 联 网 的 过 程 ， 类 似 于 “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 可 以 安 装 自 己 的 发 电 设 备 （ 包 括 高 效 热 电

39、 联 产 装 置 ） 和 电 力 储 能 设 施 将 更 加 容 易和 更 加 有 利 可 图 。 在 智 能 电 网 中 ， 大 型 集 中 式 发 电 厂 包 括 环 境 友 好 型 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

40、 ， 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 、

41、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 过 实 时 报 价 来 感 受 到 价 格 的 增 长 从而 将 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 。智 能 电 网 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

42、 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

43、 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 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

44、 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 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

45、 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 。智 能 电 网 -通 信 技 术智 能 电 网 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

46、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 。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

47、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）

48、、 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 。在 这 一 技 术 领 域 主 要 有 两 个 方 面 的 技 术 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 （ IE

49、Ds） 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 。智 能 电 网 -量 测 技 术智 能 电 网参 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