智能电网的主要特征范文

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中图分类号 TP315 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0229-01

1 智能电网概念

目前，由于发展情况和关注重点不同，智能电网在世界范围内还没有统一的概念。我国国家电网公司目前非常重视智能输电网领域，以1000千伏和500千伏输电网为骨架，在国内建立了七横三纵的特高压主干电网。在中国，智能电网（smart power grids）主要体现在建立在集成、高速双向通信的现有网络基础上，通过运用先进的传感、测量、设备技术，先进的控制方法以及决策支持系统技术，实现电网的安全、可靠、经济、高效、环境友好和使用安全的六大目标。智能电网的主要特征为自愈、稳定、包括用户、有效抵御攻击、提供满足21世纪用户需求质量的电能、容许多种发电形式接入等。智能电网的核心意义是实现电网的信息化、互动化和自动化。一般来说，一个完整的智能电网系统包括几个部分：能源输出单位（如发电厂、家庭微型发电装置等）、能源传输单位（智能变电站和输电网络）、能源使用单位（智能终端用电客户）。

2 智能电网的主要特征与发展的现实意义分析

2.1 智能电网的主要特征

1）智能电网是自愈型电网。所谓“自愈型电网”指的是在电网中运行着的有问题的元件可以被控制原件自动从系统中隔离出来，并在没有人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常的运行状态，以此做到不影响用户的供电需求。从本质上看，自愈就相当于智能电网具备了自身的“免疫系统”。这也是智能电网的最主要特征。随着电网自动化技术的不断发展，管理更加精益，效率更加优化，电网的自愈功能可以节省停电时间、减少人工管理费用、加强用户供电保障。

2）智能电网能提升电能质量。目前，由于需求不同，终端电力用户对电网的要求不断增高，如何加强电网企业的优质服务，提高电能质量是根本解决之道。电能质量主要包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。用电设备不断进行数字化探索，造成用户对电能质量的要求越来越高。电能质量问题可能导致生产线停产，从而对经济社会发展造成重大损失。因此提供满足用户需求的高质量电能是智能电网的又一个重要任务。智能电网最终会为不同用户提供不同质量的电能，收取不同的价格，同时将电能质量与价格关系写入电力服务合同中。

3）用户参与运行管理。在智能电网中，用户将会成为电力系统重要的一部分。电力企业和用户建立双向实时的信息互动，使用户参与到电力系统的运行和管理中是智能电网的又一重要特征。在智能电网的网络架构中，微电网和小范围电力系统的应用是极为重要和关键的一环，有效利用家庭电力系统是智能电网发展的主要课题，发展家庭电网管理，利用清洁能源，强化节能减排效果，是智能电网的发展目标。

4）可安全无缝对接联网电源。智能电网将可以容许不同类型的发电和储能系统接入网络系统，简化联网过程，类似于“即插即用”。能够实现这一目标对电网提出了更为严峻的挑战。未来改进后的互联标准将可以使多种的发电和储能系统简单接入。多种形式的分布式电源的接入不仅提高的电能质量和供电可靠性，而且减少了对外来电源的依赖，此种模式在应对战争时具有非常重要的作用。

2.2 建设智能电网的重要现实意义

1）优化能源结构，保障能源安全供应。通过建设智能电网，为集中和分散电源并存的清洁能源的发展提供更好的平台，一方面可以促进清洁能源快速发展，同时可以有效增加能源供应总量；建设智能电网还可以促进电动汽车行业的快速发展，改善生态环境，优化我国能源供应和消费结构，为社会提供更加安全、更加优质的能源供应，保障国家能源安全和可持续发展。

2）提高电网资源优化配置能力。我国资源与能源需求呈逆向分布，全国70%以上的煤炭、水电和风等资源分布在西北部经济欠发达地区，而近80%的能源需求却在中东部地区。未来能源生产中心不断西移和北移，跨区能源调运规模和距离不断加大，能源运输形势更为严峻。电网是科学合理能源资源利用体系的重要载体，为在更大范围内实现能源资源优化配置提供了平台。

3）提升系统的清洁能源接纳能力。加强智能电网建设，可以使电网具备接纳不同类型清洁能源的能力，从而促进清洁能源开发，为清洁能源的高效快速发展搭建良好的平台。清洁能源并入电网技术在我国发展较为缓慢，太阳能、风能、潮汐能、地热能在电网中占据的份额较少，未来，在资源极度匮乏的状况下，以上这些清洁能源的利用就显得尤为重要。

4）促进节能减排，推动低碳经济的发展。建设智能电网，能够使电能在终端用户得到更加高效合理的利用，引导国民建立新的能源消费理念和方式，从而适应低碳经济的发展要求。 目前，世界各国越来越重视对环境污染的治理力度，在以火力发电为主要的国内电力市场现状来看，发展智能电网是解决国内低碳经济发展的捷径。

3 结论

未来中国电网的最基本的发展思路和技术路线，将是以特、超高压电网为主干网架、各电压等级电网协调发展的电网为基础，同时将传统电力技术同先进信息、通信和控制技术融合，通过电网资源与社会资源的融合，进一步拓展电网功能及资源优化配置能力，大幅度提升电网的服务能力，实现多元化电源和不同特征的电力用户灵活接入和方便使用，实现更加经济、高效、快速、安全地发展，满足我国经济社会的全面、协调、可持续发展要求。

综上，构建以信息化、互动化、自动化为主要特征的自主创新、国际领先的中国特色坚强智能电网，是适应中国国情，满足未来各方面发展需求的战略性选择。

参考文献

[1]郑宏.谈国外智能电网研究对建设中国智能电网的影响[J].高科技与产业化，2009，10.

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一、智能电网的概念与特征

智能电网是指以能源开发利用为基础，实现发电、送电、售电已经用电网络等诸多环节的智能自动化，并且提高供电的质量和发电资源的利用率，完成安全供电和节约用电为目标的电力网络。智能电网与传统电网的网络体系完全不同，它可以将供电网络的功能模块化，将供电系统网络化，将分散的输电线路集中化，进而实现输电网络结构灵活变换，加强国家电网的服务质量。

二、智能电网的合理骨架结构和关键技术

（一）通信技术介绍。智能电网中的通信技术是开放的并且高度集成的通信系统。没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。

通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络―电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

（二）智能调度技术的介绍。智能调度技术是采用数据集成技术，并且有效的整合并综合利用电力系统的动态。

智能调度是智能电网建设中的重要环节，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统控制大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。现有的调度自动化系统面临着许多问题，包括非自动、信息的杂乱、控制过程不安全、集中式控制方法缺乏、事故决策困难等。

为适应大电网、特高压以及智能电网的建设运行管理要求，实现调度业务的科学决策、电网运行的高效管理、电网异常及事故的快速响应，必须对智能调度加以分析研究。

（三）分布式能源的介绍。对智能电网的改进的标准是为了实现各种发电系统和储能系统更容易接入。各种各样的不同容量的分布式发电（如风电、光伏发电）系统和储备能源的系统（如燃料电池、储能式混合动力交通工具）在所有的电压等级上都可以是想互联。分布式能源作为未来重要的能源将在能源供应总体中占据越来越重要的比重，根据发电能源的不同可以分为内燃发电机、微型涡轮发电机、风力发电机、光伏发电机、燃料发电机、生物智能发电机等，这些能源都有自己各自的特点，适合不同的应用范围。

1、内燃发电机。内燃发电机是传统的分布式能源发电装置，主要以柴油和汽油或者天然气为燃料。优点是使用比较方便，也相对容易控制，启动灵活，不会受到自然环境条件的限制，设备价格相对比较低。

2、太阳能光伏发电。太阳作为一种新型的能源是取之不尽用之不竭的，并且是一种全新的清洁能源，太阳能的利用方式主要有光电转换、光热转换和光化学转换等，但是在我国光热转化和光化学转换技术还不太成熟，因此在我国比较通用的是光伏发电。太阳能相比于其他的资源有着显著的优势，它清洁无污染、装置也比较简单，规模可以控制，所以在我国很多地区实现了光伏并网发电。

（四）通用信息管理系统的介绍。智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、显示、信息安全等几个功能。

1、信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。

2、信息分析。对经过采集处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括发电、输电、配电、需求四级产业链业务分析；横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、人力资源管理等业务模块分析。

3、信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统等视频和音频技术。

4、信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

三、结束语

智能电网有着高强度的兼容性，可以同时满足不同用户对电力供给的不同需求，而且可以合理有序的将分布式电源和微型电网融入自己的电网系统中。国内在智能电网的发展方面与其他国家有很大的不同，国际供电机构建设智能电网更多的是为了扩大输电供给的区域，而我国发展和建设智能电网其根本原因是为了建设节约型社会。我们专注于将他高压电网与智能电网有机融合，这样保证电网在任何时候的稳定运行。现在我国电网分配存在着极大的不合理，因此如何及时安全的实现全国范围的电能分配和输送，已经成为目前中国经济发展过重中不可回避的问题。

参考文献：

[1]王开宇，笃峻.智能变电站数据端维护技术方案探讨[J].江苏电机工程，2011，（03）：42-45.

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1 简析用户系统的现状

由于受“重发输电，轻配用电”观念的影响，过去的用电系统建设相对较薄弱，自动化和信息化程度较低，没有办法实现电力企业和电力用户的双向信息交互，不能够满足智能用电对需方响应的要求。

20世纪90年代中期以来，国家网省公司开始对用电系统的标准化、信息化、自动化进行初步探索。黑龙江、浙江等省相继出台了关于低压集中抄表和现场管理终端系统等一系列标准和技术规范。且2006年以来，黑龙江、河北等省积累的新一代低压用户抄表系统的建设经验，也在一定程度上促进了智能用电的建设。

2 智展能用电建设技术路线

我国智能用电的建设是一个持续、渐进、丰富和完善的过程。在其技术研究的思路上必须坚持“全面、协调、可持续”的科学发展观。因此，智能用电的发展必须立足于当前的发展现状，又要兼顾未来的科学发展。

首先，智能用电技术研究应采取“产、学、研”相结合的方式。在吸收外国先进技术的同时还要展开科研攻关，及时解决智能用电所面临的关键技术难题。

其次，我国智能用电体系及框架研究要坚持“着眼未来、兼顾现实”的原则，在其新技术的研究过程中，应严格要求，客观真实的总结新技术的应用情况。

最后，坚持理论研究和实践相结合的原则。智能用电应当坚持按区域特点分阶段逐步推广，逐步总结、调整及完善。

3 智能用电下的新技术

3.1 智能电表技术

我们对智能电能表的要求是，在分布式电源双向供电模式下，可以双向独立计量；能及时记录用电异常事件；负荷曲线数据的保存和检索；应当对动态浮动电价的做出快速反应，且可以快速切换、电价实时结算；具备抄收和存储智能燃气表，智能水表的功能，具备自动管理、自动抄收气表和水表的功能；具备对居民家居参数的采集，实现对智能家居电器的有序，合理化和最经济用电管理；对计量误差进行自行修复，自行矫正，必须确保计量精度在表计生命周期内能够满足计量精度的要求；具备对自身硬件运行状况进行自我诊断，自我评估和自我修复的功能。

3.2 智能采集技术

智能采集终端是对大型用户专变、公变和低压居民用户用电信息进行自动采集的。主要有以下几点用途：

根据主站设置的超限定值，对采集的用电信息进行统计、分析，并分析其是否超限，再根据统计结果生成相应的事件记录。实时采集电力用户侧电能量信息，并计算出实时负荷、整点电量、月累计电量、已购电费（电量）、剩余电费（电量）等用电数据以及计量工况采集变压器、开关、电源分配箱等设备的数据，提供在线设备故障诊断和分析的服务，提高设备使用的安全性；实现用户定制模式下的个性化数据采集；能够进行用电效能分析，为客户提供经济、安全的电能。

3.3 高速通信技术

高速实时通信技术是指能够支撑智能电网的关键技术，当然，对智能用电也不例外。其主要特征如下：

主要的、大容量的光纤通信网络到台区及那些有条件的小区和居民家中，满足用电数据采集和交互信息传输；骨干、大容量光纤通信网络到台区和到有条件的小区和居民家中，满足用电数据采集和交互信息传输。公网通信（包括3G在内的新一代公网通信），以语音、数据、视频为基础的传输；在一些条件不具备的地区，考虑以电力线载波代替。

3.4 交互终端技术

智能交互终端是电力企业和电力用户之间的友好、可视的交互平台。智能交互终端可以对用户用电设备进行监测，及时发现客户用电装置的隐患，并且以“隐患整改通知书”等书面形式通知客户，切实履行告知义务，尽量避免出现事故，减少企业不必要的经济损失。终端具备可视化功能，能够满足电力企业和电力用户之间的可视化交互沟通。

3.5 需方响应技术

需方响应技术可以根据电力用户接受电力企业的用电信息，及时采取用电负荷变化的措施，以此来削峰填谷，减少负荷波动。其主要特征如下：

用户可以改变自己的用电方式并主动参与市场竞争，以此获得相应的经济利益，而不是像以往一样被动的按所定价格行事；可对参与市场的用户提供实时电价，同时可实现同实时电价相结合的自动负荷调整；能为系统调度、规划和运行提供精确的系统负荷信息，实现在新一代的智能设备和高级服务之间的信息共享。

4 智能用电未来技术展望

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中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0333-01

0 引言

到现在为止，智能电网还没有统一的概念，从美国、欧洲以及国内的研究来看，其主要意思就是要以现有物理电网为基础，通过利用现代先进的传感和测量技术、通讯和信息技术、计算机和网络技术、控制和设备等技术，以充分满足用户对电力的需求、优化资源配置、确保安全供电、适应电力市场发展、兼容分布式发电为目标，建设信息化、数字化、自动化和互动化的电网，实现对用户可靠、经济、高效、清洁、互动的电力供应和其它增值服务，其主要特征有自愈、交互、优化、兼容和集成。

1 我国智能电网发展现状

我国的各区域输电网之间的联系较弱，配电网经过几年的城乡改造后，自动化水平大有改善，电网基础设施总体上相对较好，国网公司、南网公司、各高校、企业和科研院所等都进性了大量的智能电网相关的研究和实践，这为我国坚强智能电网的建设奠定了良好的基础。

电科院在广域测量技术、FACTS 技术、数字化变电站、数字化电网、调度自动化、分布式发电及新能源、储能通信等方面为建设坚强智能电网做出了积极的贡献、提供了技术支撑。

国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研究等相关研究实践及“SG186”工程、电力通信建设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能电网奠定了坚实的基础。

华东电网公司以智能输电网相关技术为重点领域，首先开展了“规划技术体系完善研究、高级调度中心、统一数据平台和数字化变电站研究”，在我国智能电网建设上率先迈开了一步。我国华东电网WAMAP 系统，充分利用PMU的动态数据，面向调度运行，重点解决电网安全稳定性的在线监视、实时预警和在线辅助优化决策，率先在电网动态监视和控制领域取得了重大突破。PMU 在我国500kV 及以上所有的发电站、220kV部分变电站安装，广域测量技术已经大范围应用。

江苏大电网安全稳定实时预警及协调防御技术（EACCS）实现了电网精细化调度和智能化控制。华北电网的5E 工程，在可视化和运营管理辅助决策方面，对智能电网进行了有益的探索。初步统计，国网公司系统已有200多座数字化变电站投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了一定建设智能电网的条件，对智能电网的发展将起到重大推动作用。

我国在电网自动化控制领域走在世界的前列，电力通信基本实现主干通道光纤化、数据传输网络化，我国电网的信息化水平已初步达到建设智能电网的要求。同时，我国用户侧管理、负荷管理控制系统等一系列应用在我国已取得一定成果，在江苏、上海等部分地区具有相当成熟的应用系统。无论从技术层面还是管理层面都积累了相当多的经验，但还未达到智能电网对用户大量参与电网互动的要求。

2 智能电网的建设

2.1 电网网架

智能电网的建设首先应该是坚强基础网架的建设，坚强的网架是提高供电可靠性的前提，也是坚强智能电网建设的基础。坚强电网网架，首先要求统一规划，各电压等级电网定位明确，在各自功能范围内发挥作用，实现各级电网协调发展；再者，就是电网合理“分层分区”，主电源直接接入特高压电网，避免电源过于集中，防止因负荷转移引起连锁反应。

2.2 智能发电

以国家能源发展为导向，在系统中接入较大比重的诸如太阳能、风能、大容量储能装置等分布式和可再生能源，重点解决分布式和可再生能源的并网规划、预测、监测、分析、运行、控制等问题，通过积极采用先进、高效的多元发电技术，使得系统运行的灵活性和发电效率大大提高，实现电源发展方式集约化、结构布局科学化、并网接入标准化、运行控制智能化；实现机网信息的双向交换，提高电网对发电侧的控制水平，提高发电装备综合使用和能源利用效率，促进节能降耗；强化电源支撑能力，优化机组运行方式，提升机网协调水平，实现可再生能源的有序接入，保障电力系统安全稳定运行，减少对环境和气候的影响，实现能源的可持续发展。

2.3 调度

调度是智能电网得以正常运行的基础之一，同时也是电力系统运行和控制自动化程度最高的部分。智能电网调度能够有效地提高调度人员进行决策分析的能力，提升电网运行的可靠性。

2.4 装备的智能化

在智能电网中，一次与二次、装备与电网、装置与系统更加融合，复合技术应用日益广泛。智能电网的装备不仅涵盖传统二次系统的测控、保护、安全稳定控制等装置，还将包括传统一次系统的智能电器、静止补偿装置、固态开关、优质低价和高容量的储能装置等。

2.5 智能变电站

智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计功量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。与传统变电站相比，数字化变电站注重的是信息的标准化和传输的网络化，而传统变电站主要注重的是信息化的传输。

2.6 智能用电

智能用电依托坚强电网和现代化管理理念，利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集实时、收费方式多样、服务高速便捷，构建电网与客户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系。智能用电的主要特征是技术先进、经济高效、服务多样、灵活互动、友好开放。

3 结语

总的来说，在我国经济迅速发展，电力需求日益增加的今天，智能电网作为一种新型电网，其具有高效、环保、安全、可靠以及互动等优点，智能电网的发展与新能源的利用是其发展的一个新的方向和趋势，这将极大的改善人们的生活水平与生活质量。

参考文献