智能電網是新興的技術和產業概念,到目前為止,各國不同機構對智能電網給與了各種不同的定義。例如,美國電科院(epri)認為智能電網是由多個自動化的輸電和配電系統構成以協調、有效和可靠的方式運作。其擁有三大特點,一是電力市場和企業的需求能過快速的響應;二是實現安全可靠靈活的信息流是運用了現代通信技術,為用戶提供可靠、經濟的電力服務;三是具有快速診斷、消除故障的自愈功能。歐洲技術論壇對智能電網的定義是,智能電網是集創新工具和技術、產品與服務于一體,利用高級感應、通信和控制技術,為客服的終端裝置及設備提供發電、輸電和配電一條龍服務,它實現了與客戶的雙向交換,從而提供更多信息選擇、更大的能量 輸出、更高的需要參與率及能源效率。

在我國對智能電網有所認識的是國家電網和南方電網。國家電網認為應以特高壓為骨干的,且具有信息化、數字化、自動化、互動化等特點的,同時各級電網之間可以相互協調發展的為統一智能電網。而南方電網認為當前智能電網的定義還處在不斷探索完善的過程中,但可以肯定的是,這個概念涵蓋了提高電網科技含量,提高能源綜合利用效率,提高點味甘供電可靠性,促進節能減排,促進新能源的利用,促進資源優化配置等內容,是一項社會聯動的系統工程,最終實現電網效益和社會效益最大化。

因此,我們認為,智能電網是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的設備技術、控制方法、傳感測量技術以及決策支持系統技術的應用從而來實現電網的安全可靠、經濟高效的目標。

智能電網的主要功能

傳統電網與智能電網相比較,它們之間的優點和特征都有所不同。從功能上來看,智能電網的主要功能包括:

(1)鼓勵電力用戶參與電力生產和進行選擇性消費。提供充分的實時電價信息和多樣化用電方案,促使用戶主動選擇電能消費方式,并根據具體情況進行實時調整。

(2)最大限度兼容各類分布式發電和儲能,使分布式電源和集中式大型電源相互補充。

(3)支持電力市場化。允許靈活進行定時間范圍的預定電力交易、實時電力交易等。

(4)滿足電能質量需要,提供多種的質量—價格方案。

(5)優化電網運營。以電網的智能化和資產管理軟件深度集成為基礎,使電力資源和設備得到最有效的利用。

(6)抵御外界攻擊。具有快速恢復能力,能夠識別外界惡意攻擊并加以抵御,確保供電安全。

智能電網技術的發展現狀

智能電網將為新能源產業技術和傳統的電網技術帶來巨大地改變,這已成為全世界的共識,同時很多的國家都以建立智能電網為目標、行動路線和投資的計劃。目前,智能電網研究較為成熟的主要是美國。為升級其日益老化的電網,在提升電網可靠性、安全性,并提高用電方效率,降低用電成本,美國于本世紀初較早提出了智能電網的概念。迄今,美國智能電網建設從理論研究到實踐探索都積累了豐富的經驗。

根據2009年的美國經濟刺激法案,美國能源部確定了兩個專項投資計劃,分別為“智能電網投資撥款計劃”及“智能電網示范計劃”,投資額分別為33.75億美元和6.15億美元。受此推動,2010年美國的智能電網項目的數量大幅增長,總投資額超過100億美元。與美國之前的智能電網建設工作相比較,美國近年來的智能電網項目呈現幾個特點:第一,絕大多數項目都得到了政府新興產業研究的資金支持。第二,用戶側和配網側建設速度提速,并成為新的發展重點。第三,跨電力價值鏈環節綜合集成項目成為主要的投資方向。第四,圍繞電力價值鏈多個環節的并發建設成為重要的項目類型。

德國是歐洲智能電網技術發展的典型代表。德國不斷加速新能源的應用范圍,令其無孔不入。例如,德國提出的新能源計劃是,在每個家庭的房頂上,都裝上太陽能發電裝置,再在庭院里建一個小型風能發電站,用它們來滿足每個家庭對電和熱的全部需求。德國人之所以敢這樣做,是因為在德國,一張無所不能的智能電網正在鋪開。這張網建立起來之后,新能源的利用率幾乎可以達到100%。

德國對智能電網有自己的認識,所謂建立智能網,也就是把所有能源產生的電量,都放在一張電網上進行傳輸,這張網就叫智能電網。但它又與普通電網不同,其最大的特點是,它應用了大量的it技術,使其更像一張互聯網,因此具有極強的互動性。

在世界各國進行智能電網建設的同時,我國也在積極推進智能電網的發展。2009年5月21日,在2009特高壓輸電技術國際會議上,國家電網發布了“堅強智能電網”的研究成果,并發布了堅強智能電網計劃(2010年至2020年),如表1所示。國家電網公司提出的堅強智能電網概念:堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎,以通信信息平臺為支撐,具有數字化、信息化、自動化、互動化特征,包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節,覆蓋所有電壓等級,實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

此外,國家電網還提出了“一特四大”的電網發展戰略,即以大型能源基地為依托,建設由1000kw交流和±800kw直流構成的特高壓電網,形成電力“高速公路”,促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發,在全國范圍內實現資源優化配置。同時,將以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,將先進的傳感測量技術、信息技術、通信技術、計算機技術、自動控制技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網,它具有可充分滿足用戶對電力的需求和優化資源配置、提高電力供應的安全性、可靠性和經濟性、減小對環境的影響、保證電能質量和減少電網的電能損耗等多個優點實現對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。