智能电网:电力系统“中枢神经”革命

2013/1/9 13:00:08 次浏览 分类:行业视角

  自从去年1月份与 奥巴马的复苏计划搭上关系,智能电网(Smart power Grid)这个名 词开始频繁出现在各类媒体上,但对大多数人来说,智能电网仍然像个谜。如果你 把这个谜抛给智能电网概念的始作俑者IBM,它很可能告诉你,“与传统的电网相比,智能电 网看起来更像因特网,可以接 入大量的分布式清洁能源,比如风能、太阳能,并整合 利用电网的各种信息,进行深入分析和优化,对电网 进行更完整和深入的洞察,实现整个智能电网‘生态系统’更好地实时决策”。

  根据IBM勾勒的美好蓝图,智能电网建成后,电力用 户可以自己选择和决定更有效的用电方式;电力公 司可以决定如何更好地管理电力和均衡负载;政府和 社会可以利用它更好得保护我们的环境。用一句话说,智能电 网能够提高整个电网系统的效率,使其达 到更高的智能化程度。
4项特征凸显智能

  那么智能电网的“智能”究竟体现在哪儿?这可以从智能电网的4个主要特征去了解:电网具备自愈能力,可以激 励用户参与运行和管理电网,具有抵御攻击的能力,可提供 不同发电形式的接入。
“自愈”是智能 电网最重要的特征,指的是 把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态,从而几 乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲,自愈就是智能电网的“免疫系统”。

  在智能电网中,用户将 是电力系统不可分割的一部分,鼓励和 促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。这有助 于平衡供求关系,确保系统的可靠性;而通过 参与电网的运行和管理,用户可 以修正其使用和购买电力的方式,获得实实在在的好处。
  同时,智能电 网将能抵御攻击,能同时 承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击,降低对 电网物理攻击和网络攻击的脆弱性并快速从供电中断中恢复。

  智能电 网将能提供满足21世纪用 户需求的电能质量,减轻来 自输电和配电系统中的电能质量事件。智能电网将安全、无缝地 容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统,简化联网的过程,类似于“即插即用”。各种不 同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联,包括分 布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式 混合动力汽车和燃料电池。这一方 面减少了对外来能源的依赖,另一方 面提高供电可靠性和电能质量,特别是 对应对战争和恐怖袭击具有重要的意义。

  此外,智能电 网将使电力市场蓬勃发展,优化其资产应用,使运行更加高效。

5大技术提供支撑
  从技术上讲,智能电 网即以物理电网为基础,将现代 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新型电网。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,通信、量测、设备、控制、支持等5方面的 技术将对智能电网的建立提供技术方面的强力支撑。

  建立高速、双向通 信系统是迈向智能电网的第一步。这是实 现智能电网的基础,没有高速、双向、实时、集成的通信系统,任何智 能电网的特征都无法实现。
  参数量 测技术是智能电网基本的组成部件。先进的 参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息,以供智 能电网的各个方面使用,借以评 估电网设备的健康状况和电网的完整性并与用户进行沟通。
  未来的 智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电 子和微电子技术方面的最新研究成果,从而提高功率密度、供电可 靠性和电能质量以及电力生产的效率。
  先进的 控制技术是指智能电网将提供对输电、配电和 用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。
  而决策 支持技术则是将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员一目了然的可理解的信息,其中包括动画技术、动态着色技术、虚拟现 实技术以及其他数据展示技术。

飞速发展历程
  虽然因 为奥巴马而获得广泛的传播,不过智 能电网的鼻祖却不是美国人。2005年冬天,加拿大人马克·坎贝尔(Mark Kerbel)发明了 一种无线控制器,这个设 备与大楼的各个电器相连,从而实 现了对这些电器的有效控制。
  坎贝尔 的技术实际是目前热门的“智能电网”的雏形,这个技 术可以赋予电器智能,提高能源的利用效率。而坎贝 尔最初的目的仅仅是节能,他绝对没有想到,自己一 个不经意的念头,会给信 息社会带来革命性的影响。
  2006年,美国IBM公司曾 与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。IBM把智能电网称为“电网2.0”,这个被 形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”的方案出台,标志着 智能电网概念的正式诞生。
  两年后,美国人 在科罗拉多州的波尔得(Boulder)展示了 一幅智能电网的美好场景——每户家 庭都安装智能电表,人们可 以很直观地了解每个时刻的电价,以便把 一些要使用大功率电器的事情,比如洗、烫衣服,用电暖 气等安排在电价低的时间段;电表还 可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源;同时,变电站 可以收集到每家每户的用电情况,在有问 题出现时重新配备电力。奥巴马上台后,美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布:将铺设或更新3000英里输电线路,并为4000万美国 家庭安装智能电表——美国将 推动互动电网的整体革命。随后,世界各 国也开始进行相关政策、标准的 制定并相继发布具体的实施规划。
  今年年初,国家电网公司制定了《关于加 快推进坚强智能电网建设的意见》,确定了 建设坚强智能电网的基本原则和总体目标。随后,智能电 网被写入政府工作报告。
  2010年7月26日,中国国 家能源局总工程师吴贵辉表示,目前正 在编制的能源行业“十二五”规划,将发展 智能电网作为重要内容纳入其中。
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