智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)總體概念

智能電網(wǎng)總體概念2.1

關(guān)于智能電網(wǎng)的中文譯名

由于各種事故和災(zāi)害所涉及到的“關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施”，如電力、通信、信息、交通、金融等皆已發(fā)展成為自身擁有的龐大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，他們應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)災(zāi)難的智能化措施也各有特點。2.1

關(guān)于智能電網(wǎng)的中文譯名作為國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的電力基礎(chǔ)設(shè)施從其功能上劃分，可分為輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和終端用戶網(wǎng)等3部分，而每個部分的結(jié)構(gòu)和特點又都有不同功能的智能化要求：對于輸電網(wǎng)而言，不同類型的科研機構(gòu)、高等院校、管理和運行部門或制造部門都會提出不同的智能化設(shè)想規(guī)劃，并冠以各不相同的名稱。2.1

關(guān)于智能電網(wǎng)的中文譯名在國際上，初期的智能電網(wǎng)就出現(xiàn)了多種多樣的“智能”名稱，如“Smart”(中文翻譯為聰明的、漂亮的、時髦的、巧妙的等，1995年的《21世紀大英漢詞典》出現(xiàn)了智能的、智能化的翻譯)、“Wise”(中文翻譯為明智的、有學(xué)問的、有智慧的、聰明的、機靈的等)、“intelligent”(中文翻譯為理解力強的、有才智的、聰明的、明智的，在計算機領(lǐng)域內(nèi)翻譯為智能的)等多種英語名稱。因此對SmartGrid、GridWise和IntelligentGrid的中文翻譯到目前為止尚無統(tǒng)一的名稱。2.1

關(guān)于智能電網(wǎng)的中文譯名但從研發(fā)部門的初衷來看SmartGrid、GridWise和IntelligentGrid是有所側(cè)重的，SmartGrid、GridWise兩個項目都是由DOE資助立項的，它們側(cè)重于配電網(wǎng)絡(luò)和用戶的智能化；而IntelligentGrid項目是由美國EPRI創(chuàng)建和研發(fā)的，其重點在于電力基礎(chǔ)設(shè)施體系結(jié)構(gòu)的重建，如一體化的能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(integratedenergyandcommunicationsystemarchitecture，IECSA)，和隨后延伸的IntelligentGrid體系結(jié)構(gòu)。2.1

關(guān)于智能電網(wǎng)的中文譯名在本文中，將“GridWise”譯為“智慧電網(wǎng)”；“SmartGrid”的翻譯依據(jù)美國《2007能源獨立和安全法案》中第XIII條款的法律規(guī)定看，只能翻譯為“智能電網(wǎng)”，因為法案中將“SmartGrid”定義為“支持國家電力傳輸和配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化”的重大措施，“SmartGrid”已含蓋了電力傳輸和配電系統(tǒng)；這樣，為了引用的方便和區(qū)分，本文將“IntelligentGrid”翻譯為“智力電網(wǎng)”。在美國“智能電網(wǎng)”的英文名稱還有SmartElectricGrid

(智能電網(wǎng))、SmartPowerGrid(智能電力網(wǎng))、IntelligentGrid/Intelligrid

(智力電網(wǎng))和FutureGrid

(未來電網(wǎng))等。2.2

智能電網(wǎng)總體概念智能電網(wǎng)是在現(xiàn)代電網(wǎng)中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)電能從電源到用戶的傳輸、分配、管理和控制，以達到節(jié)約能源和成本的新一代電力網(wǎng)絡(luò)。2.2

智能電網(wǎng)總體概念智能電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡(luò)互動，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的效果，整體性提高電網(wǎng)的綜合效率。2.2

智能電網(wǎng)總體概念智能電網(wǎng)實現(xiàn)的三要素：一是有足夠的投資,在龐大的輸電網(wǎng)上安裝足夠數(shù)量的傳感器和可進行雙向通信的智能電表

,讓它告訴你整個系統(tǒng)的實時情況。二是必須要有相當健全的通信系統(tǒng)與電子計算機系統(tǒng),以及統(tǒng)一的通信系統(tǒng)標準。而目前這些還存在不確定性。三是計算機系統(tǒng)足夠的運算能力，通過數(shù)據(jù)分析，以優(yōu)化運行和管理2.2

智能電網(wǎng)總體概念2.2.1氣候的變化、燃料成本的飛升、過時的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，以及全新的發(fā)電技術(shù)改變了所有相關(guān)人士的觀念：●發(fā)電造成了大約25%的全球溫室氣體排放量，電力公司也在對電力系統(tǒng)的未來走向進行重新思考?！窨稍偕?、分布式發(fā)電將對減少溫室氣體排放發(fā)揮更加重要的作用?！裥枨蠓焦芾韺⑻岣吣苄?，降低總耗電量?！駥崟r監(jiān)控電網(wǎng)性能將提高電網(wǎng)可靠性和利用率，減少燈火管制，并優(yōu)化電網(wǎng)的投資回報。

這些供需方面的變化需要一個全新、更加智能的系統(tǒng)，來管理日趨復(fù)雜的電網(wǎng)。2.2

智能電網(wǎng)總體概念2.2.2

在意識到這些問題后，能源企業(yè)開始將信息和通信技術(shù)（ICT）集成入電力基礎(chǔ)設(shè)施，使電力系統(tǒng)實現(xiàn)“智能化”。接近實時的信息使公用事業(yè)公司能夠?qū)⒄麄€電力系統(tǒng)作為一個集成框架加以管理，主動地檢測和響應(yīng)各個地區(qū)和設(shè)備的電力需求、供應(yīng)、成本、質(zhì)量和溫室氣體排放量的變化。同樣，更為出色的信息也使消費者能夠管理能源使用，滿足其需求。正如美國前副總統(tǒng)阿爾·戈爾所說，“就像互聯(lián)網(wǎng)的推出引發(fā)了強大的信息經(jīng)濟問世一樣，電力網(wǎng)絡(luò)或智能電網(wǎng)的開發(fā)將促使動態(tài)、全新、可再生能源經(jīng)濟的誕生。2.2

智能電網(wǎng)總體概念2.2.3智能電網(wǎng)潛在的環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)勢是不容忽視的。西北太平洋國家實驗室近期對家庭利用智能電網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控和調(diào)整家中能耗的情況進行了調(diào)查。結(jié)果表明，家庭用戶每年的電費平均降低了10%。如果該方案廣泛部署的話，每年能夠?qū)⒐秒娋W(wǎng)高峰負載降低15%，這相當于超過100千兆瓦時的電量，而為了獲取這些電量，在美國未來20年內(nèi)就需要建設(shè)100座、各為2000兆瓦裝機容量的大型燃煤發(fā)電廠。此舉將節(jié)省新電廠和電網(wǎng)投資達2000億美元，相當于減少了3000萬路面行駛車輛。2.2

智能電網(wǎng)總體概念2.2.4

一個由出色技術(shù)支持的電力系統(tǒng)將更加高效，不僅能夠減少溫室氣體排放，還能提高電力可靠性。具體來說，智能電網(wǎng)能夠：●通過自動關(guān)閉家庭、辦公室和工廠中的指定設(shè)備，減少電力使用高峰電量●提供能耗的即時反饋，減少浪費●鼓勵廠商生產(chǎn)“智能”設(shè)備，減少能源使用●隔離電網(wǎng)中的干擾因素，檢測并防止電力燈火管制2.2

智能電網(wǎng)總體概念2.2.5

智能電網(wǎng)的主要應(yīng)用2.2

智能電網(wǎng)總體概念智能電網(wǎng)的主要應(yīng)用包括：●智能電網(wǎng)平臺：自動收集電網(wǎng)中所有相關(guān)節(jié)點電網(wǎng)狀態(tài)信息。過去，只是收集高壓電網(wǎng)和部分中壓電網(wǎng)的信息，而現(xiàn)在全面查看電網(wǎng)狀態(tài)正變得日益重要。管理人員能夠發(fā)現(xiàn)所有地區(qū)的電網(wǎng)損耗，并能更好地管理可再生能源，它們通常能向以前未監(jiān)視過的地區(qū)供電。管理系統(tǒng)日趨復(fù)雜，這也需要用智能技術(shù)集成分散的決策機制，從而實現(xiàn)電網(wǎng)管理的優(yōu)化，大幅度減少斷電現(xiàn)象。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●電網(wǎng)監(jiān)控和管理：利用收集的信息實時控制電網(wǎng)如果釆取措施快速隔離故障，代價高昂的斷電現(xiàn)象即可減少。電力公司正在安裝傳感器以接近實時地（秒到毫秒級延遲）監(jiān)控電網(wǎng)，盡早地發(fā)現(xiàn)故障。這些監(jiān)控系統(tǒng)將從起始的輸電網(wǎng)擴展至配電網(wǎng)。

電網(wǎng)狀態(tài)信息被集成接入電力公司的SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)接近實時的電網(wǎng)電力自動化控制。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●集成維護：延長資產(chǎn)生命周期從中長期來看，收集信息能夠優(yōu)化電網(wǎng)資產(chǎn)的維護戰(zhàn)略。由于使用、年限和許多其他因素的不同，資產(chǎn)狀況可能存在很大差異。固定周期式的傳統(tǒng)維護策略不再適用。管理人員能夠?qū)Y產(chǎn)進行持續(xù)監(jiān)控，關(guān)鍵問題可被提早發(fā)現(xiàn)。借助全新通信技術(shù)，現(xiàn)場技術(shù)人員能夠獲得關(guān)鍵資產(chǎn)狀態(tài)信息，確保問題得以及時解決。

這一全新的維護方法能夠顯著地延長資產(chǎn)使用壽命，避免發(fā)生代價高昂的中斷事件。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●智能計量：實時能耗監(jiān)控

由于受到產(chǎn)量、燃料價格、氣候條件和需求波動等供需關(guān)系的影響，當今批發(fā)市場的電力價格反復(fù)無常。一般來說，晚間非高峰用電的價格比白天的價格低50%。但是，消費者通常只是見到一個與時間周期無關(guān)的平穩(wěn)價格。在能源法規(guī)制訂者的要求下，一些公用事業(yè)公司開始以“智能電表”替換傳統(tǒng)的機械電表，使客戶能根據(jù)一天中的時間段選擇可變價位。通過讓客戶隨時看到其所消耗能源的實際成本，他們能夠相應(yīng)地做出調(diào)整，關(guān)閉一些設(shè)備，將能耗從高價格時段轉(zhuǎn)換至低價格時段。

這一錯峰用電和限電機制能夠同時降低消費者成本和消費者對電力公司的高峰需求。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●需求方管理：降低家庭、辦公室和工廠的電力消耗通過持續(xù)監(jiān)控電力消耗和主動管理設(shè)備耗能方式，需求方管理能夠有效地減少家庭、辦公室和工廠的電力消耗。管理的內(nèi)容包括需求響應(yīng)計劃、智能電表和可變電價、配備智能設(shè)備的智能樓宇，以及能源儀表板。

這些創(chuàng)新組合在一起，使電刀公司和消費者能夠更有效地管理和響應(yīng)電力需求的變化。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●集成可再生能源：鼓勵家庭和企業(yè)安裝自己的可再生能源

小規(guī)模低炭源發(fā)電：一些家庭和辦公室利用小型發(fā)電設(shè)備本地供電更加經(jīng)濟高效。這些設(shè)備包括光電和太陽能設(shè)備等可再生能源設(shè)備，以及不可再生設(shè)備，如具備熱回收功能的燃油或燃氣發(fā)電機。小規(guī)模低炭源產(chǎn)電技術(shù)的價格正變得更加廉宜。由于技術(shù)類型和操作環(huán)境（地點、利用率、政府補助金）的差異，與傳統(tǒng)發(fā)電相比，它們具有更強的競爭力，并能減少溫室氣體排放。但是，大規(guī)模推廣這些技術(shù)還需要獲得公眾的支持和進一步的技術(shù)研發(fā)。

小規(guī)模低炭源產(chǎn)電技術(shù)與智能電網(wǎng)相結(jié)合，將幫助消費者成為“電網(wǎng)一個積極的組成部分”，而非置身局外，并能與中央發(fā)電集成。

此外，智能電網(wǎng)將允許電力公司將分布式發(fā)電資產(chǎn)作為“虛擬電廠”集成到它們的體系之中。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●汽車電網(wǎng)：直至最近，抽水蓄能電站依然是大規(guī)模存儲電力的唯一經(jīng)濟的選擇。隨著插電型油電混合車（PHEV）和電動汽車的開發(fā)，新的機遇將改變市場。例如，當汽車電池價格低時，可用來存儲電能，而當價格升高時，可再賣回給電網(wǎng)。

就駕駛者而言，其車輛將成為控制電力成本的一種有效方式，而電力公司則能利用PHEV車隊為電網(wǎng)供電，以解決高峰期的電力需求。2.2

智能電網(wǎng)總體概述2.2.6歐美智能電網(wǎng)發(fā)展的簡況●

2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個智能電網(wǎng)城市，其他多個州已經(jīng)開始設(shè)計智能電網(wǎng)系統(tǒng)，近兩年可能將超過10個州。

●

2009年1月25日美國白宮最新發(fā)布的《復(fù)蘇計劃尺度報告》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—美國行將推動智能電網(wǎng)的整體革命。

2.2

智能電網(wǎng)總體概述●智能電網(wǎng)在英國、法國、德國等都有潮流性發(fā)展趨勢。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》(AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy)明確強調(diào)歐洲已經(jīng)進入一個新能源時代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2.2

智能電網(wǎng)總體概述●在中國電力行業(yè)熱烈慶祝首座1000千伏交流輸變電項目，“晉東南—南陽—荊門”特高壓試驗示范工程建成投運的時刻，大洋彼岸的人們卻在熱議IBM公司CEO塞繆爾·帕爾米薩諾對奧巴馬的一項新建議，將信息革命與新能源革命整合—大力發(fā)展智能

電網(wǎng)

……

中國也開始行動了……2.2

智能電網(wǎng)總體概述(結(jié)論)不斷攀升的燃料成本、