智能電網(wǎng)

支持技術(shù)

決策支持技術(shù)將復雜的電力系統數據轉化為系統運行人員一目了然的可理解的信息，因此動(dòng)畫(huà)技術(shù)、動(dòng)態(tài)著(zhù)色技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)以及其他數據展示技術(shù)用來(lái)幫助系統運行人員認識、分析和處理緊急問(wèn)題。

在許多情況下，系統運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(wú)縫的、實(shí)時(shí)的應用系統、工具和培訓，以使電網(wǎng)運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)利用大量的數據并將其裁剪成格式化的、時(shí)間段和按技術(shù)分類(lèi)的最關(guān)鍵的數據給電網(wǎng)運行人員，可視化技術(shù)將這些數據展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。

(2)決策支持—決策支持技術(shù)確定了現有的、正在發(fā)展的以及預測的問(wèn)題，提供決策支持的分析，并展示系統運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)調度員培訓—利用決策支持技術(shù)工具以及行業(yè)內認證的軟件的動(dòng)態(tài)仿真器將顯著(zhù)的提高系統調度員的技能和水平。

(4)用戶(hù)決策—需求響應(DR)系統以很容易理解的方式為用戶(hù)提供信息，使他們能夠決定如何以及何時(shí)購買(mǎi)、儲存或生產(chǎn)電力。

(5)提高運行效率—當決策支持技術(shù)與現有的資產(chǎn)管理過(guò)程集成后，管理者和用戶(hù)就能夠提高電網(wǎng)運行、維修和規劃的效率和有效性。

智能電網(wǎng) - 影響因素

影響電網(wǎng)運行的突發(fā)狀況可能出現在發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電，電能傳輸以及電能需求等任意一下環(huán)節發(fā)生。這種狀況可能是自然環(huán)境，如云層遮擋太陽(yáng)使得太陽(yáng)能電站功率下降，又如，炎熱的天氣使得空調的使用率上升。還有可能由于商業(yè)原因發(fā)生在電能供應端，例如，電能用戶(hù)可能在用電高峰時(shí)減少用電，因為電價(jià)的作用是減少用電高峰時(shí)的用電量。狀況還有可能發(fā)生在本地傳輸網(wǎng)絡(luò )，如變壓在損壞，需要臨時(shí)斷開(kāi)局部輸電網(wǎng)絡(luò )。最后，這些狀況還有可能發(fā)生在家里，比如，人都離開(kāi)家工作，各種用電設備進(jìn)行休眠狀態(tài)。所有這些情況都是激發(fā)人們去改變電能流向的因素。

智能電網(wǎng) - 主要特征

2008年5月10日，在河南省孟州市黃河北岸，

百萬(wàn)伏級特高壓交流工程黃河大跨越工程

開(kāi)始緊張布線(xiàn)。

智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)

“自愈”指的是把電網(wǎng)中有問(wèn)題的元件從系統中隔離出來(lái)并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶(hù)的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的“免疫系統”。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。自愈電網(wǎng)進(jìn)行連續不斷的在線(xiàn)自我評估以預測電網(wǎng)可能出現的問(wèn)題，發(fā)現已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問(wèn)題，并立即采取措施加以控制或糾正。自愈電網(wǎng)確保了電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務(wù)中斷，充分應用數據獲取技術(shù)，執行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務(wù)。

自愈電網(wǎng)經(jīng)常應用連接多個(gè)電源的網(wǎng)絡(luò )設計方式。當出現故障或發(fā)生其他的問(wèn)題時(shí)，在電網(wǎng)設備中的先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設備進(jìn)行通信，以切除故障元件或將用戶(hù)迅速地切換到另外的可靠的電源上，同時(shí)傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實(shí)際發(fā)生前，將設備狀況告知系統，系統就會(huì )及時(shí)地提出預警信息。

智能電網(wǎng)激勵和包括用戶(hù)

在智能電網(wǎng)中，用戶(hù)將是電力系統不可分割的一部分。鼓勵和促進(jìn)用戶(hù)參與電力系統的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。從智能電網(wǎng)的角度來(lái)看，用戶(hù)的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關(guān)系，確保系統的可靠性;從用戶(hù)的角度來(lái)看，電力消費是一種經(jīng)濟的選擇，通過(guò)參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買(mǎi)電力的方式，從而獲得實(shí)實(shí)在在的好處。在智能電網(wǎng)中，用戶(hù)將根據其電力需求和電力系統滿(mǎn)足其需求的能力的平衡來(lái)調整其消費。同時(shí)需求響應(DR)計劃將滿(mǎn)足用戶(hù)在能源購買(mǎi)中有更多選擇的基本需求，減少或轉移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開(kāi)支和營(yíng)運開(kāi)支，通過(guò)降低線(xiàn)損和減少效率低下的調峰電廠(chǎng)的運營(yíng)，同時(shí)也提供了大量的環(huán)境效益。在智能電網(wǎng)中，和用戶(hù)建立的雙向實(shí)時(shí)的通信系統是實(shí)現鼓勵和促進(jìn)用戶(hù)積極參與電力系統運行和管理的基礎。實(shí)時(shí)通知用戶(hù)其電力消費的成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)目前的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務(wù)的信息，同時(shí)用戶(hù)也可以根據這些信息制定自己的電力使用的方案。

智能電網(wǎng)將抵御攻擊

電網(wǎng)的安全性要求一個(gè)降低對電網(wǎng)物理攻擊和網(wǎng)絡(luò )攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復的全系統的解決方案。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是從那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起的攻擊。智能電網(wǎng)的設計和運行都將阻止攻擊，最大限度地降低其后果和快速恢復供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也能同時(shí)承受對電力系統的幾個(gè)部分的攻擊和在一段時(shí)間內多重協(xié)調的攻擊。智能電網(wǎng)的安全策略將包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網(wǎng)和經(jīng)濟發(fā)展的影響。不管是物理攻擊還是網(wǎng)絡(luò )攻擊，智能電網(wǎng)要通過(guò)加強電力企業(yè)與政府之間重大威脅信息的密切溝通，在電網(wǎng)規劃中強調安全風(fēng)險，加強網(wǎng)絡(luò )安全等手段，提高智能電網(wǎng)抵御風(fēng)險的能力。

智能電網(wǎng)主要特征

提供滿(mǎn)足21世紀用戶(hù)需求的電能質(zhì)量

電能質(zhì)量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。由于用電設備的數字化，對電能質(zhì)量越來(lái)越敏感，電能質(zhì)量問(wèn)題可以導致生產(chǎn)線(xiàn)的停產(chǎn)，對社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展具有重大的損失，因此提供能滿(mǎn)足21世紀用戶(hù)需求的電能質(zhì)量是智能電網(wǎng)的又一重要特征。但是電能質(zhì)量問(wèn)題又不是電力公司一家的問(wèn)題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標準，對電能質(zhì)量進(jìn)行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶(hù)和居民用戶(hù)，都需要相同的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量的分級可以從“標準”到“優(yōu)質(zhì)”，取決于消費者的需求，它將在一個(gè)合理的價(jià)格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。智能電網(wǎng)將以不同的價(jià)格水平提供不同等級的電能質(zhì)量，以滿(mǎn)足用戶(hù)對不同電能質(zhì)量水平的需求，同時(shí)要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)寫(xiě)入電力服務(wù)的合同中。

將減輕來(lái)自輸電和配電系統中的電能質(zhì)量事件

通過(guò)其先進(jìn)的控制方法監測電網(wǎng)的基本元件，從而快速診斷并準確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。此外，智能電網(wǎng)的設計還要考慮減少由于閃電、開(kāi)關(guān)涌流、線(xiàn)路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動(dòng)，同時(shí)應用超導、材料、儲能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術(shù)的最新研究成果來(lái)解決電能質(zhì)量的問(wèn)題。另外，智能電網(wǎng)將采取技術(shù)和管理手段，使電網(wǎng)免受由于用戶(hù)的電子負載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過(guò)監測和執行相關(guān)的標準，限制用戶(hù)負荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。除此之外，智能電網(wǎng)將采用適當的濾波器，以防止諧波污染送入電網(wǎng)，惡化電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

容許各種不同類(lèi)型發(fā)電和儲能系統的接入

智能電網(wǎng)將安全、無(wú)縫地容許各種不同類(lèi)型的發(fā)電和儲能系統接入系統，簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程，類(lèi)似于“即插即用”，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴峻的挑戰。改進(jìn)的互聯(lián)標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統容易接入。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風(fēng)電、先進(jìn)的電池系統、即插式混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池。商業(yè)用戶(hù)可以安裝自己的發(fā)電設備(包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置)和電力儲能設施將更加容易和更加有利可圖。

將使電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展

智能電網(wǎng)通信技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，先進(jìn)的設備和廣泛的通信系統在每個(gè)時(shí)間段內支持市場(chǎng)的運作，并為市場(chǎng)參與者提供了充分的數據，因此電力市場(chǎng)的基礎設施及其技術(shù)支持系統是電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。智能電網(wǎng)通過(guò)市場(chǎng)上供給和需求的互動(dòng)，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場(chǎng)，匯集更多的買(mǎi)家和賣(mài)家。用戶(hù)通過(guò)實(shí)時(shí)報價(jià)來(lái)感受到價(jià)格的增長(cháng)從而將降低電力需求，推動(dòng)成本更低的解決方案，并促進(jìn)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場(chǎng)提供更多選擇的機會(huì )。

優(yōu)化其資產(chǎn)應用，使運行更加高效

智能電網(wǎng)優(yōu)化調整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行以實(shí)現用最低的成本提供所期望的功能。有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時(shí)需要，每個(gè)資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進(jìn)行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時(shí)降低成本。

智能電網(wǎng)通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對運行設備的在線(xiàn)狀態(tài)監測，以獲取設備的運行狀態(tài)，在最恰當的時(shí)間給出需要維修設備的信號，實(shí)現設備的狀態(tài)檢修，同時(shí)使設備運行在最佳狀態(tài)。系統的控制裝置可以被調整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過(guò)對系統控制裝置的這些調整，選擇最小成本的能源輸送系統，提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網(wǎng)運行的費用。此外，先進(jìn)的信息技術(shù)將提供大量的數據和資料，并將集成到現有的企業(yè)范圍的系統中，大大加強其能力，以?xún)?yōu)化運行和維修過(guò)程。這些信息將為設計人員提供更好的工具，創(chuàng )造出最佳的設計來(lái)，為規劃人員提供所需的數據，從而提高其電網(wǎng)規劃的能力和水平。這樣，運行和維護費用以及電網(wǎng)建設投資將得到更為有效的管理。[3]