智能电网概念及国际国内发展现状
2010-04-08
作者:侯祥松 路琨
一、智能电网发展现状
智能电网并不是一个全新概念,它是随着技术发展和业务需要而逐步形成的,国内外相关研究机构很早就展开对智能电网领域的研究探索,各国政府和电网公司也开始将发展智能电网作为解决能源问题的良药。
国际发展现状
早在2003年美国电力研究院(EPRI)就已经将未来电网定义为“智能电网”,同年6月,美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030:电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想,并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2004年美国Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己对“智能电网”的理解。美国PJM(宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网)公司在2006年底完成的战略规划将智能电网建设作为其发展愿景。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)宣布成为全美第一个智能电网城市,家庭用户可以和电网互动,了解实时电价,合理安排用电;同时电网还可以根据实际情况进行电力的实时调配,提高供电可靠性。
2001年意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表,建立起了智能化计量网络,欧洲其他国家也将智能网络作为一项革命进行推广。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 for Sustainable,Competitive and Secure Energy)明确强调欧洲已经进入一个新能源时代,而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。
其他国家也纷纷启动智能电网相关研究和建设规划。日本政府计划在与电力公司协商后,于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验;韩国计划在2011年前建立一个“智能电网”综合性试点项目,届时能提高该国环保能源的能力;澳大利亚政府在最新的预算案中已划拨1亿澳元用于智能电网建设。
国内发展现状
随着我国经济的快速发展,对电力的需求日益增强,而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题,在一定程度上解决了能源输送问题,但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低,同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题,国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力,而智能电网则是一个重要的研究方向。
2007年10月,华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月,在前期智能电网研究成果的基础上,华东电网启动高级调度中心项目群建设,该项目是智能电网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。
从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设,致力于打造智能调度体系,为智能输电网奠定基础;建立企业级服务总线,搭建智能电网信息架构;超前研发清洁能源关键技术,做好可再生能源并网准备;结合客户信息采集系统,试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上,深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论,结合华北特色大力建设智能电网,制定智能电网发展规划和实施方案,继续推进智能电网的研究和建设。
2009年初,国家电网公司启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要课题的研究。通过积极探索国内外智能电网技术发展动态,分析中国坚强智能电网技术需求,调研中国智能电网建设已有技术基础,揭示坚强智能电网的内涵与特征,制定了坚强智能电网总目标、技术框架体系与实施计划等。
2009年5月21日,在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”,并公布了规划试点、全面建设、引领提升三阶段的建设方案。随后国家电网公司将智能电网技术作为2009年科技重点工作领域之一,研究方向的确定和研究框架项目的实施,将会使智能电网脱离概念炒作阶段,正式进入规划建设阶段。
二、 智能电网概念
目前智能电网的定义还不明晰,在智能电网的各种定义和概念中,只要和未来电网相关的东西都被扣上了智能电网的帽子,但这种概念的泛化会随着智能电网的发展逐渐清晰起来。
赛迪顾问认为智能电网是以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础、以电网设备间的信息交互为手段、以实现电网安全、可靠、经济、节能为目的的先进的现代化电力系统。
通信技术、传感器技术、信息技术是智能电网建设的基础
智能电网是新技术在电网行业应用的产物,涉及到通信、传感器、信息等技术,这些技术是智能电网建设的基础,也是智能电网能够实现新应用的保证。
智能电网的数据获取、保护和控制都需要通信系统的支持,因此建立通信系统是迈向智能电网的第一步;通过传感器可以对整个电网系统进行测量并传输数据,获取实时数据,并提供各种信息交互;信息技术的发展是智能电网的直接推动力,通过信息技术能够实现高级应用,并在合适的时机催生出新的应用模式。
设备间的信息交互是实现电网智能化的最重要手段
现在的电网除了一些二次设备可以实现远程操作外,其他信息基本上是单向传输,而未来智能电网将会形成一种新的通信和交互机制,实现电网设备间的信息交互,以此为依托可以大幅度提高电网的智能性。
利用智能电网的互动性,能够实现双向的传输数据,实行动态的浮动电价制度,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。
安全、可靠、经济、节能是智能电网建设的目标
安全性和可靠性需要监控电网运行状态,及时发现故障,并能够自动处理故障,保障电网安全运行。通过对电网二次设备的升级改造,在电网中建立物联网,实现电网设备间的互动,提高电网控制系统的智能程度,使设备可以根据电网状态自主决定是否动作、如何动作。在电网主网安全运营的基础上,分析配网运行状态,利用转供电等手段,提高供电可靠性。
要想实现经济性,需要优化资源配置,降低损耗和用户用电开销。通过能源输送方式的改变可以降低能源损耗,减少总体能源浪费;降低电费支出用户能够得到实惠的地方,这就需要电网能够根据电网负荷情况实时制定电价,而用户端电表能够实时获取电价信息,并根据预先设定的运行模式进行调整电器运行状况,既可以减少用户的整体电费开支,又可以降低电网整体造价。
充分利用再生能源,提高能源效率。对于政府而言,加大可再生能源利用率,增加火电、核电等传统能源的效率,就可以实现节能减排,提高能源利用效率的目的。这就需要利用智能化的电网,通过用电设备间的交互,科学调度,实现对风电、火电等分布式能源的高效利用。