中國智能電網(wǎng)建設與市場(chǎng)機會(huì )

　　2009年2月10日，谷歌表示已開(kāi)始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監測軟件。這是一個(gè)測試版在線(xiàn)儀表盤(pán)，相當于谷歌正在成為信息時(shí)代的公用基礎設施。

　　2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設的一部分——華北電網(wǎng)穩態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過(guò)程發(fā)電控制系統在京通過(guò)專(zhuān)家組的驗收。這套系統首次將以往分散的能量管理系統、電網(wǎng)廣域動(dòng)態(tài)監測系統、在線(xiàn)穩定分析預警系統高度集成，調度人員無(wú)需在不同系統和平臺間頻繁切換，便可實(shí)現對電網(wǎng)綜合運行情況的全景監視并獲取輔助決策支持。此外，該系統通過(guò)搭建并網(wǎng)電廠(chǎng)管理考核和輔助服務(wù)市場(chǎng)品質(zhì)分析平臺，能有效提升調度部門(mén)對并網(wǎng)電廠(chǎng)管理的標準化和流程化水平。

　　美國谷歌2009年3月3日向美國議會(huì )進(jìn)言，要求在建設“智能電網(wǎng)(Smart Grid)”時(shí)采用非壟斷性標準。

　　2010年1月12日，國家電網(wǎng)公司制定了《關(guān)于加快推進(jìn)堅強智能電網(wǎng)建設的意見(jiàn)》，確定了建設堅強智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標。

　　中國建設智能電網(wǎng)的優(yōu)勢有哪些?

　　從全球范圍來(lái)看，中國智能電網(wǎng)建設的優(yōu)勢特別明顯。

　　第一， 政策方面及體制上的優(yōu)勢;

　　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，其設備、技術(shù)基礎反而不如中國。

　　第三， 中國高速增長(cháng)的用電需求，中國本身即需加強電網(wǎng)建設和電源建設等，其他很多國家則是專(zhuān)門(mén)為了建智能電網(wǎng)而建智能電網(wǎng)。

　　中美智能電網(wǎng)建設現狀對比

　　目前，美國、日本等國家都推出了類(lèi)似的計劃。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)在內涵及發(fā)展的方向、重點(diǎn)等諸多方面有著(zhù)顯而易見(jiàn)的區別。下面我們來(lái)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基礎上的。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)現信息化、數字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。

　　三步走計劃則是在2008年5月末召開(kāi)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)堅強智能電網(wǎng)的建設：2009年至2010年為規劃試點(diǎn)階段;2011年至2015年為全面建設階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉配電網(wǎng)建設，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現重大突破和廣泛應用;2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統一的“智能電網(wǎng)”。

　　此外，我國西部地區的電網(wǎng)建設水平低于東部，而西部有大量風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源等待接入電網(wǎng)，因此，預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)和農網(wǎng)將在中部試點(diǎn)，智能調度將在華北和華東地區試點(diǎn)。有很明顯的區域特征。

　　美國——全美范圍內有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)建設中更加關(guān)注電力網(wǎng)絡(luò )基礎架構的升級更新，以提高電網(wǎng)運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)現系統智能對人工的替代。其發(fā)展智能電網(wǎng)的重點(diǎn)在配電和用電側，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(hù)服務(wù)的提升。

　　從目前的有關(guān)規劃來(lái)看，美國的智能電網(wǎng)已經(jīng)不是停留在概念階段，相關(guān)的建設環(huán)節已經(jīng)陸續清晰。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)、集成的通信系統是實(shí)現智能電網(wǎng)的基礎，沒(méi)有這樣的通信系統，任何智能電網(wǎng)的特征都無(wú)法實(shí)現，因為智能電網(wǎng)的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時(shí)通信系統要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬(wàn)戶(hù)，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)現智能電網(wǎng)的目標和主要特征。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)的大型的基礎設施。當這樣的通信系統建成后，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。

　　高速雙向通信系統的建成，智能電網(wǎng)通過(guò)連續不斷地自我監測和校正，應用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動(dòng)，進(jìn)行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶(hù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化的通信，提高對電網(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(kāi)放的通信架構，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;其二是統一的技術(shù)標準，它能使所有的傳感器、智能電子設備(IEDs)以及應用系統之間實(shí)現無(wú)縫的通信，也就是信息在所有這些設備和系統之間能夠得到完全的理解，實(shí)現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。這就需要電力公司、設備制造企業(yè)以及標準制定機構進(jìn)行通力的合作，才能實(shí)現通信系統的互聯(lián)互通。

　　量測技術(shù)——參數量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進(jìn)的參數量測技術(shù)獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網(wǎng)的各個(gè)方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶(hù)的溝通。

　　未來(lái)的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統，取而代之的是可以使電力公司與用戶(hù)進(jìn)行雙向通信的智能固態(tài)表計?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ?，除了可以計量每天不同時(shí)段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價(jià)格信號及電費費率，并通知用戶(hù)實(shí)施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶(hù)自行根據費率政策，編制時(shí)間表，自動(dòng)控制用戶(hù)內部電力使用的策略。

　　對于電力公司來(lái)說(shuō)，參數量測技術(shù)給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質(zhì)量、相位關(guān)系(WAMS)、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線(xiàn)路負荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業(yè)務(wù)所用。

　　未來(lái)的數字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個(gè)自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監測系統、保護和控制方案將集成數字保護、先進(jìn)的通信技術(shù)以及計算機代理程序。在這樣一個(gè)集成的分布式的保護系統中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統出現了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統。

　　設備技術(shù)——智能電網(wǎng)要廣泛應用先進(jìn)的設備技術(shù)，極大地提高輸配電系統的性能。未來(lái)的智能電網(wǎng)中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、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(lái)智能電網(wǎng)將主要應用三個(gè)方面的先進(jìn)技術(shù)：電力電子技術(shù)、超導技術(shù)以及大容量?jì)δ芗夹g(shù)。通過(guò)采用新技術(shù)和在電網(wǎng)和負荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)來(lái)提高電能質(zhì)量。通過(guò)應用和改造各種各樣的先進(jìn)設備，如基于電力電子技術(shù)和新型導體技術(shù)的設備，來(lái)提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統中要引進(jìn)許多新的儲能設備和電源，同時(shí)要利用新的網(wǎng)絡(luò )結構，如微電網(wǎng)。

　　經(jīng)濟的FACTS裝置將利用比現有半導體器件更能控制的低成本的電力半導體器件，使得這些先進(jìn)的設備可以廣泛的推廣應用。分布式發(fā)電將被廣泛地應用，多臺機組間通過(guò)通信系統連接起來(lái)形成一個(gè)可調度的虛擬電廠(chǎng)。超導技術(shù)將用于短路電流限制器、儲能、低損耗的旋轉設備以及低損耗電纜中。先進(jìn)的計量和通信技術(shù)將使得需求響應的應用成為可能。