什么是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)和普通電網(wǎng)有什么不同?
所謂智能電網(wǎng)即以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的核心內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。
智能電網(wǎng)技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?
可靠性——在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)和故障時(shí)，智能電網(wǎng)仍能保持對(duì)用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積的停電事故;在自然災(zāi)害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行;具有確保信息安全的能力和防計(jì)算機(jī)病毒破壞的能力。
自愈性——因?yàn)槭褂脤?shí)時(shí)傳感器和自動(dòng)化的控制設(shè)備，智能電網(wǎng)可以對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢測(cè)，進(jìn)而做出反應(yīng)，自動(dòng)的避免停電和電力質(zhì)量惡化。在智能電網(wǎng)里面，停電的事故永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生，系統(tǒng)的局部故障并不會(huì)導(dǎo)致某些地區(qū)的停電。
互動(dòng)性——智能電網(wǎng)一個(gè)非常核心的理念就是試圖通過雙向的信息傳遞和分時(shí)電價(jià)，改變電力用戶的用電行為，以削峰填谷，降低系統(tǒng)對(duì)電源容量的需求。實(shí)時(shí)、雙向通訊的智能電網(wǎng)能鼓勵(lì)用戶節(jié)約能源，同時(shí)允許用戶向電網(wǎng)賣電。家庭太陽能板、小型風(fēng)電和電動(dòng)汽車都可以接入電網(wǎng)，普通家庭和小型商業(yè)用戶可以把他們富余的電能通過智能電網(wǎng)賣給鄰居或是電網(wǎng)的其他用電方。
兼容性——國內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)地區(qū)一般都集中在邊遠(yuǎn)地區(qū)，這恰恰是電網(wǎng)比較薄弱的地方，承受能力有限。并且，邊遠(yuǎn)地區(qū)負(fù)荷相對(duì)較小，使得發(fā)出的電很難在當(dāng)?shù)乇幌{。風(fēng)電密度低、不穩(wěn)定、不連續(xù)性使得發(fā)電量忽上忽下，對(duì)我國尚不堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)構(gòu)成沖擊，電網(wǎng)不愿接入，使風(fēng)電場(chǎng)利用小時(shí)數(shù)過低，無法形成規(guī)模效應(yīng)，導(dǎo)致風(fēng)電項(xiàng)目?jī)?nèi)部投資回報(bào)率低于8%的社會(huì)平均水平，缺乏投資吸引力。智能電網(wǎng)建成后除了能夠輸送傳統(tǒng)煤電外，還能夠輸送可再生能源，比如風(fēng)電和太陽能。我國之所以高調(diào)提出大力建設(shè)智能電網(wǎng)，主要原因是支持風(fēng)電、太陽能等新能源接入，支持需求側(cè)管理。
節(jié)能環(huán)保——智能電網(wǎng)的首要作用是節(jié)能，我國一年社會(huì)用電總量近35000億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息化之后，每年在配電輸電用電等環(huán)節(jié)即可節(jié)約5%至10%的電力資源，節(jié)省價(jià)值近2000億元人民幣。建造智能電網(wǎng)還助于城市減排溫室氣體。
智能電網(wǎng)發(fā)展歷程
2005年，坎貝爾發(fā)明了一種技術(shù)，利用的是(Swarm群體行為)原理，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發(fā)明了一種無線控制器，與大樓的各個(gè)電器相連，并實(shí)現(xiàn)有效控制。比如，一臺(tái)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘，以把室內(nèi)溫度維持在24℃;而另外兩臺(tái)空調(diào)可能會(huì)在保證室內(nèi)溫度的前提下，停運(yùn)15分鐘。這樣，在不犧牲每個(gè)個(gè)體的前提下，整個(gè)大樓的節(jié)能目標(biāo)便可以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)技術(shù)賦予電器于智能，提高能源的利用效率。
2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)強(qiáng)調(diào)智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。這時(shí)候的智能電網(wǎng)應(yīng)該是指輸配電過程中的自動(dòng)化技術(shù)。
2006年中期，一家名叫“網(wǎng)點(diǎn)“(GridPoint)的公司最近開始出售一種可用于監(jiān)測(cè)家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)調(diào)整家用電器的用電量。這個(gè)電子產(chǎn)品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網(wǎng)中的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。
2006 年，美國IBM公司曾與全球電力專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，電力公司可以通過使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動(dòng)監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對(duì)電力使用的管理也可細(xì)化到每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的裝置。這個(gè)可以看作智能電網(wǎng)最完整的一個(gè)解決方案，標(biāo)志著智能電網(wǎng)概念的正式誕生。
2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動(dòng)了智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，并規(guī)劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰(zhàn)略，即：在2010年初步建成電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。該項(xiàng)目的啟動(dòng)標(biāo)志著中國開始進(jìn)入智能電網(wǎng)領(lǐng)域。
2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市，每戶家庭都安裝了智能電表，人們可以很直觀地了解當(dāng)時(shí)的電價(jià)，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價(jià)低的時(shí)間段。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風(fēng)電和太陽能等清潔能源。同時(shí)，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現(xiàn)，可以重新配備電力。
2008年9月 Google與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明對(duì)外宣布，他們正在共同開發(fā)清潔能源業(yè)務(wù)，核心是為美國打造國家智能電網(wǎng)。
2009年1月25日美國白宮最新發(fā)布的《復(fù)蘇計(jì)劃尺度報(bào)告》宣布：將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動(dòng)互動(dòng)電網(wǎng)的整體革命。2月2 日能源問題專家武建東在《全面推動(dòng)互動(dòng)電網(wǎng)革命拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型》的文章中，明確提出中國電網(wǎng)亟須實(shí)施“互動(dòng)電網(wǎng)”革命性改造。
2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達(dá)成的協(xié)議，雙方同意建立一個(gè)“智能公用系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會(huì)把馬耳他2萬個(gè)普通電表替換成互動(dòng)式電表，這樣馬耳他的電廠就能實(shí)時(shí)監(jiān)控用電，并制定不同的電價(jià)來獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)約用電的用戶。這個(gè)工程價(jià)值高達(dá)9100萬美元(合7000萬歐元)，其中包括在電網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線、各發(fā)電站以及其他的基礎(chǔ)設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進(jìn)行電力分配并檢測(cè)到潛在問題。 IBM將會(huì)提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)，降低成本以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。
2009年2月10日，谷歌表示已開始測(cè)試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監(jiān)測(cè)軟件。這是一個(gè)測(cè)試版在線儀表盤，相當(dāng)于谷歌正在成為信息時(shí)代的公用基礎(chǔ)設(shè)施。2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設(shè)的一部分——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過專家組的驗(yàn)收。這套系統(tǒng)首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺(tái)間頻繁切換，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外，該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場(chǎng)品質(zhì)分析平臺(tái)，能有效提升調(diào)度部門對(duì)并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。
美國谷歌2009年3月3日向美國議會(huì)進(jìn)言，要求在建設(shè)“智能電網(wǎng)(Smart Grid)”時(shí)采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。
2010年1月12日，國家電網(wǎng)公司制定了《關(guān)于加快推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的意見》，確定了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。
中國建設(shè)智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)有哪些?
從全球范圍來看，中國智能電網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)勢(shì)特別明顯。
第一， 政策方面及體制上的優(yōu)勢(shì);
第二， 近些年中國電網(wǎng)高速發(fā)展，包括美國電網(wǎng)因成型于幾十年之前，其設(shè)備、技術(shù)基礎(chǔ)反而不如中國。
第三， 中國高速增長(zhǎng)的用電需求，中國本身即需加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和電源建設(shè)等，其他很多國家則是專門為了建智能電網(wǎng)而建智能電網(wǎng)。
中美智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀對(duì)比
目前，美國、日本等國家都推出了類似的計(jì)劃。由于不同國家的國情不同，所處的發(fā)展階段及資源分布的不同，因而各個(gè)國家的智能電網(wǎng)在內(nèi)涵及發(fā)展的方向、重點(diǎn)等諸多方面有著顯而易見的區(qū)別。下面我們來看下中美兩國智能電網(wǎng)的發(fā)展情況。
中國——我國的智能電網(wǎng)與西方國家有所不同，是建立在特高壓建設(shè)基礎(chǔ)上的。中國式智能電網(wǎng)將以特高壓電網(wǎng)為主干網(wǎng)架，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。
三步走計(jì)劃則是在2008年5月末召開的特高壓國際大會(huì)上，國家電網(wǎng)公司公布，將分三個(gè)階段推動(dòng)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)：2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段;2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用;2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“智能電網(wǎng)”。
此外，我國西部地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)水平低于東部，而西部有大量風(fēng)電、太陽能等清潔能源等待接入電網(wǎng)，因此，預(yù)期我國清潔能源接入將在西部進(jìn)行試點(diǎn);而輸配電網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)將在中部試點(diǎn)，智能調(diào)度將在華北和華東地區(qū)試點(diǎn)。有很明顯的區(qū)域特征。
美國——全美范圍內(nèi)有3個(gè)交流輸電網(wǎng)，由于投入不足，技術(shù)陳舊，美國在智能電網(wǎng)建設(shè)中更加關(guān)注電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級(jí)更新，以提高電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電可靠性，同時(shí)最大限度利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能對(duì)人工的替代。其發(fā)展智能電網(wǎng)的重點(diǎn)在配電和用電側(cè)，注重推動(dòng)可再生能源發(fā)展，注重商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。
從目前的有關(guān)規(guī)劃來看，美國的智能電網(wǎng)已經(jīng)不是停留在概念階段，相關(guān)的建設(shè)環(huán)節(jié)已經(jīng)陸續(xù)清晰。美國科羅拉多州首府丹佛附近的波爾得，已經(jīng)成為全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市。
智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)
通信技術(shù)——建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?font color=#000000 size=2>智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時(shí)通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)和主要特征。下圖顯示了電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)信息和電力交換互動(dòng)的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)這樣的通信系統(tǒng)建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場(chǎng)，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價(jià)值。
高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測(cè)和校正，應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其最重要的特征—自愈特征。它還可以監(jiān)測(cè)各種擾動(dòng)，進(jìn)行補(bǔ)償，重新分配潮流，避免事故的擴(kuò)大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備(IEDs)、智能表計(jì)、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對(duì)電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。
在這一技術(shù)領(lǐng)域主要有兩個(gè)方面的技術(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個(gè)“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信;其二是統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備(IEDs)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)進(jìn)行通力的合作，才能實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
量測(cè)技術(shù)——參數(shù)量測(cè)技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進(jìn)的參數(shù)量測(cè)技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個(gè)方面使用。它們?cè)u(píng)估電網(wǎng)設(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計(jì)的讀取、消除電費(fèi)估計(jì)以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。
未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計(jì)及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進(jìn)行雙向通信的智能固態(tài)表計(jì)。基于微處理器的智能表計(jì)將有更多的功能，除了可以計(jì)量每天不同時(shí)段電力的使用和電費(fèi)外，還有儲(chǔ)存電力公司下達(dá)的高峰電力價(jià)格信號(hào)及電費(fèi)費(fèi)率，并通知用戶實(shí)施什么樣的費(fèi)率政策。更高級(jí)的功能有用戶自行根據(jù)費(fèi)率政策，編制時(shí)間表，自動(dòng)控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。
對(duì)于電力公司來說，參數(shù)量測(cè)技術(shù)給電力系統(tǒng)運(yùn)行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關(guān)系(WAMS)、設(shè)備健康狀況和能力、表計(jì)的損壞、故障定位、變壓器和線路負(fù)荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認(rèn)、電能消費(fèi)和預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲(chǔ)存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務(wù)所用。
未來的數(shù)字保護(hù)將嵌入計(jì)算機(jī)代理程序，極大地提高可靠性。計(jì)算機(jī)代理程序是一個(gè)自治和交互的自適應(yīng)的軟件模塊。廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、保護(hù)和控制方案將集成數(shù)字保護(hù)、先進(jìn)的通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)代理程序。在這樣一個(gè)集成的分布式的保護(hù)系統(tǒng)中，保護(hù)元件能夠自適應(yīng)地相互通信，這樣的靈活性和自適應(yīng)能力將極大地提高可靠性，因?yàn)榧词共糠窒到y(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計(jì)算機(jī)代理程序的保護(hù)元件仍然能夠保護(hù)系統(tǒng)。
設(shè)備技術(shù)——智能電網(wǎng)要廣泛應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，極大地提高輸配電系統(tǒng)的性能。未來的智能電網(wǎng)中的設(shè)備將充分應(yīng)用在材料、超導(dǎo)、儲(chǔ)能、電力電子和微電子技術(shù)方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質(zhì)量以及電力生產(chǎn)的效率。
未來智能電網(wǎng)將主要應(yīng)用三個(gè)方面的先進(jìn)技術(shù)：電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)。通過采用新技術(shù)和在電網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)來提高電能質(zhì)量。通過應(yīng)用和改造各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，如基于電力電子技術(shù)和新型導(dǎo)體技術(shù)的設(shè)備，來提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中要引進(jìn)許多新的儲(chǔ)能設(shè)備和電源，同時(shí)要利用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。
經(jīng)濟(jì)的FACTS裝置將利用比現(xiàn)有半導(dǎo)體器件更能控制的低成本的電力半導(dǎo)體器件，使得這些先進(jìn)的設(shè)備可以廣泛的推廣應(yīng)用。分布式發(fā)電將被廣泛地應(yīng)用，多臺(tái)機(jī)組間通過通信系統(tǒng)連接起來形成一個(gè)可調(diào)度的虛擬電廠。超導(dǎo)技術(shù)將用于短路電流限制器、儲(chǔ)能、低損耗的旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及低損耗電纜中。先進(jìn)的計(jì)量和通信技術(shù)將使得需求響應(yīng)的應(yīng)用成為可能。新型的儲(chǔ)能技術(shù)將被應(yīng)用為分布式能源或大型的集中式電廠。大型發(fā)電廠和分布式電源都有其不同的特性，它們必須協(xié)調(diào)有機(jī)地結(jié)合，以優(yōu)化成本，提高效率和可靠性，減少環(huán)境影響。
控制技術(shù)——先進(jìn)的控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預(yù)測(cè)狀態(tài)并確定和采取適當(dāng)?shù)拇胧┮韵p輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動(dòng)的裝置和算法。這些技術(shù)將提供對(duì)輸電、配電和用戶側(cè)的控制方法并且可以管理整個(gè)電網(wǎng)的有功和無功。從某種程度上說，先進(jìn)控制技術(shù)緊密依靠并服務(wù)于其他四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如先進(jìn)控制技術(shù)監(jiān)測(cè)基本的元件(參數(shù)量測(cè)技術(shù))，提供及時(shí)和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)(集成通信技術(shù);先進(jìn)設(shè)備技術(shù))并且對(duì)任何事件進(jìn)行快速的診斷(先進(jìn)決策技術(shù))。另外，先進(jìn)控制技術(shù)支持市場(chǎng)報(bào)價(jià)技術(shù)以及提高資產(chǎn)的管理水平。
未來先進(jìn)控制技術(shù)的分析和診斷功能將引進(jìn)預(yù)設(shè)的專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動(dòng)的控制行動(dòng)。這樣所執(zhí)行的行動(dòng)將在秒一級(jí)水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。當(dāng)然先進(jìn)控制技術(shù)需要一個(gè)集成的高速通信系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，以處理大量的數(shù)據(jù)。先進(jìn)控制技術(shù)將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應(yīng)用軟件。
(1)收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)電網(wǎng)元件
先進(jìn)控制技術(shù)將使用智能傳感器、智能電子設(shè)備以及其他分析工具測(cè)量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，這些數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)掌握電網(wǎng)整體的運(yùn)行狀況具有重要的意義，同時(shí)還要利用向量測(cè)量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時(shí)間信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)早期的預(yù)警。
(2)分析數(shù)據(jù)
準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理能力為軟件分析工具提供了快速擴(kuò)展和進(jìn)步的能力。狀態(tài)估計(jì)和應(yīng)急分析將在秒級(jí)而不是分鐘級(jí)水平上完成分析，這給先進(jìn)控制技術(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行人員足夠的時(shí)間來響應(yīng)緊急問題;專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息用于快速?zèng)Q策;負(fù)荷預(yù)測(cè)將應(yīng)用這些準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及改進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷;概率風(fēng)險(xiǎn)分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設(shè)備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運(yùn)行人員認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確的電網(wǎng)可能的場(chǎng)景。
(3)診斷和解決問題
由高速計(jì)算機(jī)處理的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)使得專家診斷來確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運(yùn)行人員進(jìn)行判斷。
(4)執(zhí)行自動(dòng)控制的行動(dòng)
智能電網(wǎng)通過實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)和高級(jí)分析技術(shù)的結(jié)合使得執(zhí)行問題檢測(cè)和響應(yīng)的自動(dòng)控制行動(dòng)成為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問題的擴(kuò)展，防止緊急問題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設(shè)置、狀態(tài)和潮流以防止預(yù)測(cè)問題的發(fā)生。
(5)為運(yùn)行人員提供信息和選擇
先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動(dòng)作信號(hào)，而且也為運(yùn)行人員提供信息。控制系統(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對(duì)自身有用，而且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行人員也有很大的應(yīng)用價(jià)值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運(yùn)行人員進(jìn)行決策。
支持技術(shù)
決策支持技術(shù)將復(fù)雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)運(yùn)行人員一目了然的可理解的信息，因此動(dòng)畫技術(shù)、動(dòng)態(tài)著色技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)用來幫助系統(tǒng)運(yùn)行人員認(rèn)識(shí)、分析和處理緊急問題。
在許多情況下，系統(tǒng)運(yùn)行人員做出決策的時(shí)間從小時(shí)縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網(wǎng)需要一個(gè)廣闊的、無縫的、實(shí)時(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)、工具和培訓(xùn)，以使電網(wǎng)運(yùn)行人員和管理者能夠快速的做出決策。
(1)可視化—決策支持技術(shù)利用大量的數(shù)據(jù)并將其裁剪成格式化的、時(shí)間段和按技術(shù)分類的最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)給電網(wǎng)運(yùn)行人員，可視化技術(shù)將這些數(shù)據(jù)展示為運(yùn)行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運(yùn)行人員分析和決策。
(2)決策支持—決策支持技術(shù)確定了現(xiàn)有的、正在發(fā)展的以及預(yù)測(cè)的問題，提供決策支持的分析，并展示系統(tǒng)運(yùn)行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。
(3)調(diào)度員培訓(xùn)—利用決策支持技術(shù)工具以及行業(yè)內(nèi)認(rèn)證的軟件的動(dòng)態(tài)仿真器將顯著的提高系統(tǒng)調(diào)度員的技能和水平。
(4)用戶決策—需求響應(yīng)(DR)系統(tǒng)以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時(shí)購買、儲(chǔ)存或生產(chǎn)電力。
(5)提高運(yùn)行效率—當(dāng)決策支持技術(shù)與現(xiàn)有的資產(chǎn)管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網(wǎng)運(yùn)行、維修和規(guī)劃的效率和有效性。
標(biāo)準(zhǔn)體系——目前IEEE致力于制定一套智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和互通原則(IEEE P2030)，主要內(nèi)容在于以下三個(gè)方面：電力工程(power engineering)，信息技術(shù)(information technology)和互通協(xié)議(communications)等方面標(biāo)準(zhǔn)和原則。
除IEEE外，國際電工委員會(huì)(IEC)也在發(fā)揮重要作用，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST(National Institute of Standards and Technology)協(xié)調(diào)各部門之間的合作。參與標(biāo)準(zhǔn)制定的15家機(jī)構(gòu)分別負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定的不同環(huán)節(jié)。
IEEE主要致力于互通入網(wǎng)過程的標(biāo)準(zhǔn)，如各個(gè)能量源頭如何與整個(gè)智能電網(wǎng)鏈接，計(jì)量設(shè)備的接入(如電表)和時(shí)間同步性的標(biāo)準(zhǔn)等。美國機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì)(SAE)則主要關(guān)注機(jī)動(dòng)車接入網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，IEC則負(fù)責(zé)信息自動(dòng)化的模式和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
2009年5月18日，美國商務(wù)部長(zhǎng)駱家輝和能源部長(zhǎng)朱棣文聯(lián)合宣布了美國智能電網(wǎng)建設(shè)的第一批標(biāo)準(zhǔn)(見表1)
表1 首批16個(gè)智能電網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
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發(fā)展一種新的模式，一定要立足于實(shí)際，要比過去更好用，更便捷，更高效，立足于發(fā)展中國自已的標(biāo)準(zhǔn)。絕不能為了概念的嘩眾取寵，取個(gè)新名詞，弄幾個(gè)功能拼湊一下，這不叫新技術(shù)。
目前由于智能電網(wǎng)包含內(nèi)容較多，各電網(wǎng)和設(shè)備廠家都要根據(jù)實(shí)際情況，采用總體規(guī)劃、分步實(shí)施的策略，逐步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)。
智能電網(wǎng)將會(huì)帶來哪些市場(chǎng)機(jī)會(huì)?
思科曾說過，美國的智能電網(wǎng)將帶來1000億美元的商機(jī)，其中僅通訊部分就高達(dá)200億美元。智能電網(wǎng)的規(guī)模將比互聯(lián)網(wǎng)大100或1000倍。那中國的智能電網(wǎng)建設(shè)將會(huì)給我們帶來哪些市場(chǎng)機(jī)會(huì)呢?
按照我國國家電網(wǎng)公布的我國智能電網(wǎng)三個(gè)階段發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)第一階段，全數(shù)字化變電站大面積試點(diǎn)，數(shù)字化開關(guān)、互感器等元器件的試用，用電管理系統(tǒng)開發(fā)，分布式電源接入方案等。這一階段僅特高壓電網(wǎng)投資就達(dá)到830億元左右。
第二階段，高級(jí)調(diào)度系統(tǒng)全面推廣，原有系統(tǒng)更新、升級(jí)。配電自動(dòng)化管理、分布式電源接入開始試點(diǎn)。這一階段預(yù)計(jì)總投資約2萬億元。
第三階段，全數(shù)字變電站全面普及，柔性輸電技術(shù)全面應(yīng)用，智能電表進(jìn)一步推廣。這一階段預(yù)計(jì)投資達(dá)到1.7萬億元。
由于智能電網(wǎng)具有極強(qiáng)的兼容性，因此還會(huì)帶動(dòng)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉串a(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。屆時(shí)，國家電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力將大幅提升，清潔能源裝機(jī)比例達(dá)到35%。
