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智能电网背景下新能源发电的挑战与机遇
作者：张红敏张博张依强
来源：《山东工业技术》2016年第02期
摘要：传统能源锐减、环保要求提高等多因素促使新能源发电技术快速发展，智能电网
也应运而生。本文通过对智能电网的特点进行分析；剖析新能源发电对智能电网的影响和在发展中遇到的挑战。最后，从超导输电技术、输能管网技术等多个方面对未来新能源得以快速安全发展的关键技术进行了展望。
关键词：智能电网；新能源；机遇；挑战
DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/8313422054.html,ki.37-1222/t.2016.02.140
0 引言
21世纪，随着传统能源的日益减少和环境污染、气候恶化等难题，大规模开发利用新能
源引起各国重视。由于受自然因素的影响，风能和太阳能等发电的输出功率出现间歇性、随机性和波动性[1]，所以在接入电网、电力调度和能源消纳等方面带来了一系列新问题。为了保
障电网的安全性、可靠性，智能电网的理念应运而生[2]。
1 智能电网概念及发展现状
（1）智能电网的概念。国家电网公司对中国智能电网有一个概述：智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自动控制系统实现电网上的各个设备及用户无缝连接和实时互动；在发生电力故障时，电网具有足够的自愈能力保障系统的安全运行。
（2）新能源在智能电网发展中的地位。国际上发展智能电网的初衷也许不尽相同，但是有一个共同点就是都把新能源的发展涵括进来并把新能源的利用作为了智能电网发展的核心部分。国家电网公司正在实施“一特四大”的发展战略，将国家电网建设成为以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化和互动化特征的坚强智能电网，促进大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源基地的集约化开发利用。
（3）新能源发电对智能电网的影响。中国的风能、太阳能等新能源发电得到了大规模的开发利用，据统计，中国一次能源的发电比例将呈现降低趋势，而风能发电将得到大幅度的提升。可以预见，新能源电力必将成为主流能源。
2 新能源发展的挑战
浅析智能电网与新能源 摘要：智能电网和微电网是本世纪新兴的两个概念。文中从智能电网与微电网 的关系出发，通过阐述中国式智能电网和微电网的内涵，提出未来智能配电网的 一种新的组织形式智能微电网，并分析了智能电网与新能源的协调发展。 关键词：智能电网；智能微电网；新能源；协调发展 0引言 近年来国际范围内逐步开展了智能电网的研究与实践计划，智能电网的概念 首先是在欧美发达国家提出的。由于计算机、通信、电力电子等新技术的飞速发展，社会各行各业都已经应用这些新技术提高行业的现代化水平，电力工业是一 个传统的产业，已经经历了上百年的历史，而且欧美发达国家的电网设备已经进 入老化的时期，迫切要求更新改造，而这些新技术的发展使得实现电网智能化成 为可能。 智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理 与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技 术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系 统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开 发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能 源的大规模的开发利用。因此，积极研究智能电网环境下的分布式能源发展模式 对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。 1智能电网与微电网概述 智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基 础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进 的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和 使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及 资产的优化高效运行。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动 化和互动化，简称为“坚强的智能电网。 智能电网的智能化主要体现在： 可观测——采用先进的量测、传感技术； 可控制——对观测状态进行有效控制嵌入式自主处理技术； 实时分析——完成数据到信息的提升，自适应和自愈等几个方面。 为整合分布式发电的优势，削弱分布式电源对电网的冲击和负面影响，充分 发挥分布式能源的效益和价值，应积极构建基于分布式能源的微电网。 微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要是由电力电子装置负责能量转换，并提供必须的控制；微 电网相对外部大电网表现为单一的可控单元，同时满足用户对电能质量和供电可 靠性、安全性的要求。 智能电网和微电网是21世纪新兴的两个概念，随着世界多个国家的积极探索和研究，已迅速延伸至政府、电力、信息、经济、金融等多个行业和领域，成为 电力系统未来发展的重要方向。智能电网和微电网在国际上的蓬勃发展，对中国 未来电网的规划和建设有着很好的启示和借鉴意义。随着中国电力体制改革的深 入完善、电网结构的不断调整和发展方式的逐步转变，将给建设智能电网和微电 网带来巨大的发展机遇。
中国发展智能电网优势很多2009/12/31/09:19 “智能电网”——美国、欧盟等发达国家的国策。全球金融危机催生了“智能电网”，未发生金融危机时，虚拟经济的“繁荣”模糊了实体经济与能源资源和生态环境间存在的一系列尖锐矛盾，电力的变革显得既不重要，又不紧迫，也不可能。“智能电网”对发达国家经济复苏、重塑竞争力将起重要作用，但其意义绝非仅仅是应对当前全球金融危机的权宜之计。 国际智能电网背景 在世界“绿色产业革命”的大环境下，二十多年来，世界发达国家在政府主导下，提出了一系列有关电力发展的战略规划。先期重点在发电方面并取得了很多积极成果，如美国先后提出了CCT《清洁煤发展计划》、CCPI《清洁煤创新发展计划》、FUTUREGEN重大示范项目计划等等。2003年美国政府在《电网—2030》规划中首先较完整提出了智能电网的战略构思，“智能”是手段为其战略构思宗旨、目的服务，其后进行了大量的技术研究、工业示范、社会试点直至局部商业化运营，现己成为美国政府的重要国策。2005年欧盟将智能电网上升到国家战略地位开展研究。美国能源部关于智能电网定义表述为：智能电网是采用先进的传感技术、通信技术和控制技术来保证更为高效、经济和安全地发电、输电和供电的现代电网，它集成了从发电、输电和配电以及用电设备领域的大量有益于社会的创新技术和手段，以满足不断变化的未来社会需求。 智能电网战略宗旨、核心、技术管理措施的提出和实施标志着世界电力发展进入了一个新的历史阶段。美国的“统一智能电网”、欧盟的“超级智
能电网”都是一种形象性称呼，之所以得到世界认可，并不是因为它的称呼，而是因为它的战略构思内容符合当今能源变革的宗旨、目的并已局部证实能起到实效。 因国情和电力发展阶段不同，各国智能电网定义、内含、重点会有所区别，但其“安全、经济、高效、清洁、低碳”的变革宗旨、核心应是相同的，采用先进传感、通信、控制技术，数字化管理、智能化决策、互动化交易等技术管理措施特点是相同的，可以认为当今智能电网战略宗旨、核心、技术管理措施的提出和实施标志着世界电力发展进入了一个新的历史阶段。“智能电网”与传统电网都必须遵循电力的基本规律，都含有不受时间限制的相同基本理念，它们的核心、基本形态、关键技术有相同、更有不同之处。 欧美发达国家提出的智能电网战略重点在供用电侧，包括接纳可再生能源、需求侧的智能管理、双向互动等，和更大范围的高压联网，它符合欧美发达国家实际国情、电力发展阶段以及基础现状。 从中国具体国情看，在中国称为“智能电力系统”战略更为确切，只有发、输、供、用全方位的变革、创新、发展才能真正达到电力变革的宗旨、目的，这四方面变革、创新、发展是互相关联、互相促进，需要协调有序的推进，任何方面过度超前或滞后，都会严重影响中国电力发展进程。从广义电网概念，以高效、低碳为核心的电力变革、创新以及国际上容易认知角度看，可以称为智能电网战略，与以往称为电力发展规划相比，也更具有时代特征。 中国智能电网战略研究应包括发、输、供、用四个方面变革、创新、发展。与发达国家不同的国情和电力发展阶段要考虑在其中，如中国未来二、
智能电网发展史 1.1智能电网概念 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重
?2011中国智能电网产业现状及未来发展战略剖析 ?【OFweek智能电网编译：Kinshale】与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势，智能电网成为世界各国集中投资的战略型产业。智能电网通过优化传统能源和新能源的供需和应用实现节能，通过特高压技术解决能源结构不匹配问题，通过高效率的配电技术提高整体电网的稳定性和效率，是应对能源危机的必由之路。中国发展智能电网可以参照高铁的发展战略，实现引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出的三阶段转换。特别是各国技术标准还没有统一的情况下，中国将凭借规模经济准备自主技术标准的同时，积极参与全球标准的制定，扩大市场支配能力。 中国的智能电网产业 中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展 中国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区，而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区，随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送。 2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作；2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。 中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 智能电网产业的特点及作用
智能电网与智慧城市协调发展研究 摘要：本文通过简述智慧城市建设的发展趋势和智能电网的发展方向，分析我国智慧城市和智能电网在建设过程中遇到的问题，研究在新时期条件下，智能电网与智慧城市建设的协调发展、高效经营及可持续发展的主要思路。 关键词：智能电网；智慧城市；协调发展 随着经济社会的不断发展，传统的城市化方式已经成为人类今后社会经济发展的瓶颈，其带来的资源紧缺、环境污染等一系列问题不仅严重制约城市自身发展，也已经威胁到人类社会的可持续发展。亟需改变传统的城市化方式，找到一种城市与人、与自然和谐发展的道路，智慧城市成为城市发展的必然选择。因此，探索智慧城市之外的和谐，发展建设智慧城市成为全人类需要共同面对和解决的重要问题。 一、智能电网是智慧城市的重要组成部分 智慧城市以人与自然和谐发展为基本理念，通过整合多种先进技术，促进城市各部分功能协同运作，使得管理更高效、服务更优质、环境更清洁、生活更舒适。智能电网是智慧城市建设的基础和重要组成部
分，在城市的能源基础设施、公共服务平台等方面提供了有力支撑，对智慧城市发展具有重要推动作用。近年来，通过智能小区、智能园区、电动汽车充换电设施、分布式电源并网等方面的智能电网建设工作，将电网建设与百姓生活有机的结合起来，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，构建能源信息循环与服务网络，提升城市能源管理水平，有效推进了智慧城市建设发展进程。 二、智能电网及特点 智能电网至今未有统一的定义，由其功能及特点可基本定义为：通过搭建高速和高集成性为特点的网络通信平台，以微机为载体，运用电力电子和智能控制决策等先进技术，结合现有输配电网，达成电网的实时监控和灾害预防，实现电网的信息化和智能化，最终发展为在信息上实时可靠、在成本上经济、在服务上高效优质的可持续发展的智能型电网。智能电网具有以下特点： （一）自感及自愈性（Self-inductance and self-healing） 智能电网在信息上具有实时性，通过采集系统内部实时动态信息，对动态信息进行风险评估，确定风险等级，计算故障发生概率及发生后引起的系统震荡。
智能电网背景下新能源发电的挑战与机遇王宇华 摘要：智能电网具有绿色、高效、环保、安全等优点，在世界范围内得到了大 力的推广与应用，具有广阔的发展前景。我国人口众多、资源分布不均，能源危 机日益突出。在智能电网背景下，进行新能源开发具有重要意义。 关键词：新能源；智能电网；建设 随着我国电力需求的不断增加，对电能质量提出了更高的要求，加上我国传 统能源存量的不断减少，有必要将新能源技术应用于未来电力事业发展，着力寻 求智能电网建设的方法和途径，从而在稳步提高电能质量的基础上，有效的缓解 能源危机。同时，我国目前新能源技术在电力生产应用方面取得了诸多成效，具 有一定的技术基础上，为智能电网建设提供了有力保障。文章在分析我国目前智 能电网建设现状的基础上，阐述了新能源背景下我国知网电网建设面临的问题， 并着重分析了新能源背景下智能电网建设策略，可为相关工作者提供参考。 1 智能电网概念及建设现状 1.1 智能电网概念 当前，智能电网并没有一个统一的定义，但是我们可以通过下面的表述对其 进行了解：它是未来发展的一种新型电网，其物理基础以各种发电、用电和储能 设备为主，同时还有配套的输配电网络，另外，它还集成了诸如新型传感测量技术、通信技术，自动化与智能控制技术、网络和计算机技术等；可以实现对其中 的任意一个发电设备、输配电设备用户和节点等的实时监控，也即可以完全实现 自动化，保证了所有节点的电流、信息的双向流动；有效实现自愈，其可以自我 恢复发生的任何事故，从而保证了电网的可靠运行；可以自行调节对用户所需要 的电能质量的满足；支持接入分布式电源的接入，使得电网整体、灵活和效率等 性能得到了提高；完美解决和大量可再生能源发电系统的接入和整合等等。 1.2 我国智能电网建设现状 当前，世界上不同的国家对智能电网涵义还没有一个完全统一的认识和了解，且每个国家的能源、用户分布和电网建设情况也是相差甚远。考虑到我国的基础 国情，在今后一段时期内对电网的建设要依靠特高压电网实现大容量、远距离、 低损耗输电，减小煤炭运输压力，实现能源资源在全国范围的统一高效配置和高 效利用。上文也探讨过智能电网的诸多优势，这些优势势必为我国建设的大容量 电力，远距离外送的电网提供坚强的技术保障。另外，特高压输电的诸多优势也 使得其成为国际上输电技术的重点发展方向。因此，我国也具有很高的特高压输 电技术、产业等领域的优势，我国应该积极探索自己的智能电网发展模式，笔者 结合工作实际实践认为，我们应该对统一坚强的输电网进行优先发展，并把中国 电网的建设重心始终放在对骨干电网的建设上。以上种种都对能源的清洁和高效 利用具有重要现实意义，接下来，我国要始终把只能电网的发展集中在对新能源 利用的探讨上。 2 新能源背景下我国智能电网建设面临问题 当前，我国新能源发展下的智能电网建设还面临着诸多问题，需要对这些问 题进行探讨，将未来我国智能电网的积极发展提供现实意义。 2.1 可再生能源分布的分散性 可再生能源具有分散性的特点且在存在统一大电网的同时，使得靠近负荷侧 就地利用的分布式发电也会逐渐凸显重要。因此，在未来的电网中，不可避免地 要出现这么一种格局：统一的大电网与分布式电网平行发展。另外未来电网可能
智能电网的发展趋势 摘要：随着电力系统运行环境的日趋复杂与电力体制改革的不断前进,传统电力网络亟待进一步提升,实现向智能电网的转变。智能电网为 电网的发展方向,它的内涵是由绩效目标、性能特征、关键技术与功 能实现等4个方面及其之间的关系综合体现的,它们分别规定了智能 电网的未来期望收益、应具备的特征性能力、为实现此能力而应当采用的关键性技术以及技术与具体业务需求的结合方式。通过对上述内容的详细阐述,描绘出未来智能电网的框架。 关键词：智能电网；自愈；分布式能源；电力市场 0引言 随着市场化改革的推进、数字经济的发展、气候变化的加剧、环境监管要求日趋严格与国家能源政策的最新调整,电力网络跟电力市场、用户之间的协调和交换越来越紧密、电能质量水平要求逐步提高、可再生能源等分布式发电资源数量不断增加,气候变化初露端倪,传统 网络已经难以支撑如此多的发展要求。为此人们提出了发展智能电网(SmartGrid)的设想,实现对传统电网基础上的升级换代。国外许多研究机构和企业正在积极推动智能电建设。例如知识电(IntelliGrid)、现代电网(ModernGrid)、网络智能(GridWise)与智能电网等,可是本 质内容基本相似。为了在智能电网领域寻求突破、加强联系与合作, 已形成了一个全球性联盟组织。 1智能电网概念 智能电网并非是一堆先进技术的展示,也不是一种着眼于局部的解 决方案。智能电网是以先进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础,通过引入通信、自动控制和其他信息技术,从实现对电力网络的改造,达到电力网络更加经济、可靠、安全、环保这一根本目标。为了 理解智能电网,需要站在全局性的角度观察问题,综合考虑智能电网 的4个维度,即绩效目标、性能特征、技术支撑和功能实现。 2智能电网的绩效目标与性能特征
智能电网与人类社会发展 能源是人类赖以生存的物质基础，是现代经济社会发展的重要保障。在能源领域，新的科技革命的焦点，一是新能源的利用，二是将信息技术用于能源产业;随着市场化改革的推进、气候变化的加剧，环境监管日益严格，可再生能源等分布式发电源数量不断增加，智能电网的概念应运而生。智能电网以物理电网为基础，将先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，满足环保约束，保证电能质量，适应电力市场化发展。智能电网允许可再生能源顺利接入电网，提高电力系统的能源转换和传输效率，确保电网运行更可靠、更灵活、更经济，为用户提供更高的供电质量和更优质的服务。 一．智能电网的特征 从宏观上讲，智能电网与传统电网管理运行模式相比，它是一个完整的企业级信息框架和基础设施体系，可以实现对电力客户、资产及运营的持续监视，提高管理水平、工作效率、电网可靠性和服务水平。传统电网的电力资源没有被合理配置，造成能源和财富的损失。从微观上讲，与传统电网相比，智能电网进一步优化各级电网控制，构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系结构，通过集中与分散相结合，灵活变换网络结构、智能重组系统结构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量，实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。 智能电网与传统电网相比具有如下几点特性：1.坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。2自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。3兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。4经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。5集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，
数字城市、智能城市与智慧城市的区别与关系 导读: 国内城市规划界不停的在出现新名词，出现新概念，出现新思潮，发起新运动，各地都在编制各种各样的规划，或许你也听到过智慧城市、数字城市、智能城市、等等。 智慧城市与数字城市、智能城市的概念经常被混淆，其实三者之间是有区别的，智慧城市与数字城市、智能城市的区别也反映了人们对信息技术在城市发展中扮演角色和发挥作用认识的逐步深入。那么你了解多少呢？本文为你解惑： 一、定义 1、什么是智慧城市？ 智慧城市是信息化应用取得良好效益的知识型城市。 智慧城市的优点在于通俗，易于宣传，缺点是无法准确定义，因为“智慧”是人们早已熟悉的词汇，自会以自己的理解想象智慧城市，“智慧城市”只能是公众视角，不是信息工程学的精确定义。 智慧城市是宏观概念，它反映了社会对未来城市的知识化、信息化、高效益的一种愿望，着眼于城市发展整体的总效果。信息化是智慧城市的重要内容，社会对智慧城市的期望并不局限于信息化，社会要求城市具有整体发展的智慧。 2、什么是智能城市？ 智能城市是智能技术充分应用的城市。 智能技术也是信息技术，只是强调的重点不同。智能技术强调的是软件资源，强调自动处理系统的贡献，智能技术有望成为信息技术应用的新热点。(微信公众号:智慧城市圈子邱文斌 qwb_2014) 信息化普及与计算机的性价比密切相关，IT昂贵时代许多人围着一台计算机转，IT廉价时代一人一台计算机，在IT超廉价时代将会有许多计算机围着人服务，智能服务的特点是对事不对人，展现为自动化服务。 在一对一信息服务的时代，应用的中心是个人化的信息服务，主要是系统向人提供信息，供人使用，在多对一IT智能服务时代，信息系统是代替人自动处理事务，如智能电网、智能交通、智能环保都是自动化系统，系统经常在人无所察的情况下为居民提供服务。 程序是人处理事务方法的逻辑表述，这些程序在特定系统上运行形成了自动处理事务智能，理论上可以用居民日平均利用的程序条数反映城市的智能化程度，城市的智能化程度越高，居民的生活工作越方便也越有效率。
智能电网和大数据 1 智能电网 智能电网(smart power grids)，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电育濒量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体清况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。 从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点:智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。 2 智能电网的发展 2.1 美国 2.1.1 电网2030规划 2003年2月，美国时任总统布什提出“电网2030规划”，指出要建设现代化电力系统，以确保经济安全，同时促进电力系统自身的安全运行。该规划的主要内容有:为所有用户提供高度安全、可靠、数字化的供电服务，在全国实现成本合
理、生产过程无污染、低碳排放的供电，经济实用的储能设备，建成超导材料的骨干网架。为有效促进智能电网建设，美国于2007年12月颁布“能源独立与安全法案2007"，确立了国家层面的电网现代化政策，设立新的专责联邦委员会，并界定其职责与作用，建立问责机制，同时建立激励机制，促进股东投资。 2.1.3 奥巴马政府施政计划 美国总统奥巴马为振兴经济，从节能减排、降低污染角度提出绿色能源环境气候一体化振兴经济计划，智能电网是其中的重要组成部分。 2.2 欧洲 欧盟为应对气候变化、对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，正在着手制定一整套能源政策。这些政策将覆盖资源侧、输送侧以及需求侧等方面，从而推动整个产业领域深刻变革，为客户提供可持续发展的能源，形成低能耗的经济发展模式。欧洲智能电网技术研究主要包括网络资产、电网运行、需求侧和计量、发电和电能存储四个方面。 2.3国外智能电网技术研究近况 按照智能电网本身所覆盖的价值链环节，智能电网的关键技术可划分为智能用电、智能网络、新能源发电与智能企业四类。 （1）智能用电:包括智能表计、电池技术、家庭自动化、微型电网、优质供电园区等。 （2）智能网络:包括调度自动化、即插即用式智能电力设备、智能保护装置、测量监视设备、电力电子设备、海量数据处理技术和可视化技术等。 （3）新能源发电:包括可再生能源发电、微透平技术、超导储能技术等。 （4）智能企业:包括信息集成技术、通信技术等。
智能电网支撑智慧城市发展 王倩，李强，孙芊 （国网河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450052） 摘要：经济和社会快速发展加剧了城市化，由此产生的一系列问题使城市运行和管理遇到了瓶颈，城市的可持续发展迫切需要解决，由此"智慧城市"应运而生。智慧城市是利用新一代的技术，让城市中各个功能彼此协调运作，可以为城市中企业提供优质的发展空间，为市民提供更高的生活品质。本文介绍了智慧城市和智能电网的研究现状，通过分析了智慧城市和智能电网的关系，指出智能电网对智慧城市建设具有强大支撑作用，然后介绍了智能电网支撑智慧城市的相关技术，最后从五个方面阐述智能电网项目对智慧城市的支撑。 关键词：智慧城市智能电网支撑发展 中图分类号：TM727文献标识码：B文章编号：X（2013）04-005-04 Smart Grid Support Wisdom City Development Wang Qian，Li Qiang，Sun Qian （State Grid HAEPC Electric Power Research Institute，Zhengzhou450052，China） Abstract：The rapid development of economy and society aggravates urbanization，and the resulting problems bring a bottleneck to the city operation and management.The sustainable development of city is an urgent problem to solve，so the“wisdom city”came into being.Wisdom city uses a new generation of technology in order to make the various functions of the city work in coordination with each other.It can provide the best development space for enterprises and provide a higher quality of life for the people in the city.This paper introduces the current research situation of wisdom city and smart grid，and analyzes the relationship between wisdom city and smart grid.This article points out that the smart grid has a strong supporting role for the construction of a smart city，and explains the support from five respects at last. Key words：wisdom city；smart grid；support development 1引言 城市化是人类文明的象征，随着经济和社会的快速发展，城市正面临着大量新的挑战：人口膨胀过快、交通拥挤不堪、环境污染严重、资源消耗过度、安全隐患明显、社会治安不稳等。城市化所带来的这些影响需要采取一种可持续发展的方式来解决，“智慧城市”正是为城市发展中遇到的问题提供解决之道的选择。 智慧城市促使信息化向智慧化发展，促进经济转型、产业升级和城市提升，整合智慧基础设施，推进智慧应用系统的建设和运作，最终实现信息畅通、管理高效、环境优美、社会和谐、生活美好的城市生活。智慧城市的实现和运转离不开电网，智能电网是智慧城市的重要基础和客观需要，智能电网的应用促进清洁能源的开发利用,优化能源结构,推动相关领域创新,为城市提供更优质的服务，实现绿色低碳生活、推动智慧城市建设加速发展。 2国内外现状 2.1国外智慧城市与智能电网发展现状 美国Xcel Energy公司在2010年宣布其在科罗拉多州建设美国第一个全面集成智能化城市电网。爱荷华州的迪比克市自2010年开始，通过一系列新技术将城市所有资源都连接起来，完全实现数字化，可以侦测、分析和整合各种数据并智能化地作 河南电力 2013年第4期5
智能电网中的分布式发电技术综述 摘要：各种分布式电源灵活、友好的接入电网是智能电网的重要目标之一。随着智能电网概念的兴起，分布式电源的接入技术受到越来越多的重视。文章简要介绍了分析了分布式电源接入对电网产生的影响，并着重讨论分析了分布式发电技术在智能电网中的发展方向。 关键词：分布式发电；智能电网；微网；虚拟发电厂 引言：在世界绿色产业革命的大环境下，人类面临化石能源资源短缺、地球气候变暖等一系列严峻问题，智能电网所提出的“安全、经济、高效、清洁、低碳”的变革理念标志着世界电力发展进入了一个新的历史阶段。分布式发电（Distributed Generation, DG）作为高效、清洁、灵活的发电技术，成为智能电网中关键技术领域之一。文章对分布式电源并网对系统的影响进行归纳分析，并对分布式电源技术在智能电网中的发展方向进行了展望。 1智能电网的发展： 1.1智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临界负荷保护，实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。
1智能电网与传统电网的差异 传统电网是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可组性;垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、可配置、可重组的系统;系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向;系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高,但由于信息的不 完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体,所以整个电网的智能化程度较低[9210]。 与传统电网相比,人们设想中的智能电网将进一步拓展对电网全景信息(指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等)的获取能力,以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础,以服务生产全过程为需求,整合系统各种实时生产和运营信息,通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化,为电网运 行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图,并给出相应的辅助决策支持,以及控制实施方案和应对预案,最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理[9210]。 与传统电网相比,智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。 由于智能电网可及时获取完整的电网信息,因此可极大地优化电网全寿命周期管理的技术体系,承载电网企业社会责任,确保电网实现最优技术经济比、最佳可持续发展、最大经济效益、最优环境保护,从而优化社会能源配置,提高能源综合投资及利用效益。 2国内外智能电网建设背景不同 电力行业作为社会基础产业,是国家发展的命脉产业之一。电网建设与国家能源资源结构、产业布局、经济发展规划和相关政策密切相关,同时也与本国的能源资源条件、能源资源输入可能性以及国家能源战略安全等密切相关。 随着中国经济社会高速发展,电力需求日益增长,中国电力工业建设进入快速发展时期。一方面,电网建设规模日趋扩大,电网负荷变动剧烈,区域负荷不平衡;另一方面,电网架构依然薄弱,亟待坚固补强。中国能源资源分布、经济发展不均衡,必须提高电网输送能力,发展远距离、大跨距、大容量输电,加强统一协调和规划建设,形成统一调度运行的统 一或联合电网。 而国外发达国家的电力工业已步入成熟期,输电网架构变化很小,电网发展趋于平稳,电力需求趋于饱和,电力供应及冗余储备趋向平衡。出于体制和利益需求,他们最为关注的是停电时间最小化和市场效益最大化。因此,从国外对智能电网的研究现状来看,其侧重于建立一个高效、安全、环保、灵活应变的智能电力系统,更多地从市场、安全、电能质量、环境等方面出发,从用户端的角度来看待和研究智能电网,更多地强调信息与电网的结合及基于信息的业务重整。另外,国外尤其是欧、美国家所倡导的智能电网,更关注于分布式电源及客户端的接入、信息的获
综合能源系统与智能电网随着人类进入工业化时代，一直发展到今天，化石燃料一直占据着我们生活中的主要地位。但社会在发展，现如今，环境问题，能源问题日益突出，人类对能源的数量和质量要求不断提升，所以，新型能源在不断发展，与此同时，智能电网规模也在逐渐扩大。 智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。 智能电网在世界的发展还属于起步阶段，智能电网的简历是一个巨大的历史性工程，目前有很多复杂的智能电网项目正在进行中，但是缺口仍然是巨大的。智能电网的简历，尚有许多技术难题需要攻克。例如：配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表等。 智能电网对世界经济社会发展的促进作用，智能电网建设对于应对全球气候变化，促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在：（1）促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展。 （2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。 （3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。 （4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。 （5）实现电网与用户的双向互动，革新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。 综合能源系统将各种新型的清洁能源以及分布式能源并入电网，但是在技术上还有很多难题有待解决。 以V2G为例，传统汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一，据科学家的测算，全球汽车每年向大气层排放的CO2约为40多亿吨，占人类碳排放总量
智能电网特点浅析 摘要：智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”。它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好的使用目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 关键词：智能电网技术电能 一．概论 针对电力系统在新世纪面临的分布式电源并网、电网利用系数低以及数字化技术的广泛应用等诸多挑战，北美和欧洲提出智能电网的概念，并展开了相关的研究工作。 智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”。它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好的使用目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 与传统电网相比，智能电网将进一步优化各级电网控制，构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系结构，通过集中于分散相结合的模式，灵活变换网络结构、智能重组系统构架、优化配置系统效能、提升电网服务质量，实现与传统电网截然不同的电网运营理念和体系。 智能电网将实现对电网全景信息（指完整、准确、具有精确时间断面、标准化的电力流信息和业务流信息等）的获取，以坚强、可靠的物理电网和信息交互平台为基础，整合各种实时生产和运营信息，通过加强对电网业务流的动态分析、诊断和优化，为电网运行和管理人员展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。 智能电网的核心是实现对电网运行的快速响应，提高与分布式能源的兼容能力，从而提高整个系统的经济型、可靠性和安全性。 二．智能电网的主要特征 1 自愈 自愈是智能电网的一个突出特征，也是电网安全可靠运行的重要保证。它是指对于无论来自外部还是来自内部的对电网的损害，无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问
智能电网与新能源发电技术 摘要：伴随着我国特高压电网的大力建设和电力行业体制改革的不断推进，着力发展智能电网技术成为我国电网未来探索的新领域。本文主要简述了智能电网的概念及特点，并指出了目前国内外智能电网的发展现状。通过分析我国智能电网发展的现有条件以及未来的发展趋势，提出国内新能源未来的发展规划，以期实现新能源发电和智能电网的协调发展，实现建设资源节约型与环境友好型社会的基本目标，争取早日实现我国未来社会、经济和环境的可持续发展。 关键词：智能电网；新能源；协调发展 Smart Grid and New Energy Power Generation Technology (Industrial Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,.) Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditions of the development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, to achieve the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible. Key words:Smart grid; new energy; coordinated development 引言： 智能电网(smart power grids)，也就 是电网智能化，它的基础是建立在集成、高速、双向的通信网络，并通过先进的传感测量技术及先进的设备技术、控制方法等，以达到可靠、安全、经济、高效的电网使用环境。 智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能源的大规模的开发利用。因此， 积极研究智能电网环境下的分布式能源发 展模式对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。智能电网作为未来电网发展的主要方向，以及新能源发展的有力平台，促进智能电网的发展相应地也会促进新能源产业的发展，是可持续发展的基本要求。首先，智能电网经过近些年的发展和改进，其配置与容纳能力得到较大提高，能够保证新能源合理入网及利用；其次，不断发展的新能源相关产业同时也为智能电网的大力发展提供强有力 的技术保障，两者相互促进、相辅相成，共同发展与完善。 我国新能源近年发展迅速，由于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运机“智能电网”的提出，有利于促进可再生能源的发展，实现可再生能源与电力系统有机融合，相对彻底的解决目前困扰新能源发电入网等技术问题。 1 智能电网的概念及发展现状 1.1 智能电网的概念 国家电网公司对中国智能电网有一个概述:智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自