《電子技術應用》
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智能電網(wǎng)建設框架及主要內(nèi)容
曾祥淦
賽迪顧問能源產(chǎn)業(yè)研究中心咨詢顧問
摘要: 當前智能電網(wǎng)已成為各電網(wǎng)公司、電力設備生產(chǎn)企業(yè)以及科研機構關注的熱點。智能電網(wǎng)的主要目標是實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行、節(jié)能降耗以及優(yōu)質(zhì)服務,因此以智能化、數(shù)字化和信息化為特征的智能電網(wǎng)必然將逐步引領我國電網(wǎng)的建設與發(fā)展方向。然而從當前我國電網(wǎng)基礎來看,實現(xiàn)智能電網(wǎng)的構建將會是一條漫長和艱辛的進程,需要從智能電網(wǎng)基礎領域切入,明晰符合我國發(fā)展需求的智能電網(wǎng)框架與組成,為大規(guī)模建設智能電網(wǎng)夯實基礎。
Abstract:
Key words :

 當前智能電網(wǎng)已成為各電網(wǎng)公司、電力設備生產(chǎn)企業(yè)以及科研機構關注的熱點。智能電網(wǎng)的主要目標是實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行、節(jié)能降耗以及優(yōu)質(zhì)服務,因此以智能化、數(shù)字化和信息化為特征的智能電網(wǎng)必然將逐步引領我國電網(wǎng)的建設與發(fā)展方向。然而從當前我國電網(wǎng)基礎來看,實現(xiàn)智能電網(wǎng)的構建將會是一條漫長和艱辛的進程,需要從智能電網(wǎng)基礎領域切入,明晰符合我國發(fā)展需求的智能電網(wǎng)框架與組成,為大規(guī)模建設智能電網(wǎng)夯實基礎。
    從智能電網(wǎng)的發(fā)展歷史可以看出,智能電網(wǎng)的概念是隨著技術進步和業(yè)務需求而逐步發(fā)展起來,智能電網(wǎng)并沒有一個明確的概念,智能電網(wǎng)參與各方也根據(jù)自己的理解提出了自己的概念。
    賽迪顧問認為智能電網(wǎng)是對未來電網(wǎng)美好愿景的統(tǒng)稱,它是以先進的通信技術、傳感器技術、信息技術為基礎、以電網(wǎng)設備間的信息交互為手段、以實現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、節(jié)能為目的的先進的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。其主要體現(xiàn)在三個方面:1.通信技術、傳感器技術、信息技術是智能電網(wǎng)建設的基礎,也是智能電網(wǎng)能夠實現(xiàn)新應用的保證;2.設備間的信息交互是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要手段;3.安全、可靠、經(jīng)濟、節(jié)能是智能電網(wǎng)建設的目標。
    智能電網(wǎng)建設框架及主要內(nèi)容
    從智能電網(wǎng)發(fā)展可以看出,目前對智能電網(wǎng)的定義還不是特別清晰,還只是對未來電網(wǎng)的美好想象,在對智能電網(wǎng)的各種定義和概念中,只要和未來電網(wǎng)相關的東西都被扣上了智能電網(wǎng)的帽子,但這種泛化的概念會隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展逐漸清晰起來,而智能電網(wǎng)的建設框架集建設內(nèi)容也會隨之更明確。
    賽迪顧問認為智能電網(wǎng)的建設框架可以劃分為基礎設施、接口通訊、應用三個層次,主要內(nèi)容包括改造和升級電網(wǎng)基礎設施,完善智能電網(wǎng)基礎通訊以及發(fā)展智能電網(wǎng)高級應用,而完善智能電網(wǎng)標準體系則是智能電網(wǎng)的建設基礎。
    1、改造和升級電網(wǎng)基礎設施
    智能電網(wǎng)的核心在于構建具備智能判斷與自適應調(diào)節(jié)能力的輸配網(wǎng)調(diào)度、保護、反饋控制系統(tǒng),在具體執(zhí)行層面,智能電網(wǎng)執(zhí)行元件除了完成其本身固有的通斷執(zhí)行之外,未來將具備數(shù)據(jù)歸類和分析功能,并由此給出基本判斷與自動執(zhí)行動作。因此,盡管目前我國電網(wǎng)現(xiàn)狀具備較好智能電網(wǎng)建設基礎,但是距智能電網(wǎng)的要求還存在較大的差距,如要實施智能電網(wǎng)建設,則需要進一步加強各項電網(wǎng)基礎設施改造與升級。
     1) 逐步升級和改造現(xiàn)有電網(wǎng),構建基于通信標準的智能電網(wǎng)架構系統(tǒng),進一步完善電網(wǎng)結構,適應分布式電源和間歇式能源接入,適用復雜環(huán)境下電能調(diào)度等智能電網(wǎng)需求。
     2) 完善基于全網(wǎng)的智能檢測與計量系統(tǒng),在向智能化電網(wǎng)升級過程中,必須建立新的測量系統(tǒng)、安裝新型傳感器、升級變電站、完善電網(wǎng)接入設施等適應電網(wǎng)智能化的基礎建設。
     3) 加強電網(wǎng)安全,增加電網(wǎng)沖擊保護設備。需要升級和改造電網(wǎng)安全設施,實現(xiàn)電能動態(tài)實時地調(diào)節(jié)輸出,可以快速地處理電能質(zhì)量問題,實現(xiàn)動態(tài)無功補償以保持電壓恒定,有效保護系統(tǒng)免受電壓快速下降和閃變的影響。
     4) 逐步更換智能電表、策略終端以及終端管理設備,改造電力光纖復合線纜終端及網(wǎng)絡管理體系,優(yōu)化電力線通訊系統(tǒng)管理和控制,實現(xiàn)符合國際標準的電網(wǎng)體系。
     2、完善智能電網(wǎng)基礎通訊網(wǎng)絡
     智能電網(wǎng)需要采集大量的設備(包括一次、二次設備)狀態(tài)數(shù)據(jù)和各類表計計量數(shù)據(jù),對于這些量大、采集點多且分散、但對實時性要求比電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)低以及數(shù)據(jù)需要被多個系統(tǒng)和業(yè)務部門使用的數(shù)據(jù),已經(jīng)不適合采用傳統(tǒng)的電力SCADA通信方式。因此在智能電網(wǎng)中,對這部分數(shù)據(jù)的采集需要采用基于開放標準的數(shù)字通信網(wǎng),并能提供協(xié)議轉換,兼容現(xiàn)有設備,實現(xiàn)多通道共用,提高通道利用率,多通道容量可以同時被其他數(shù)據(jù)通信利用,同時適合對大量的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和計量數(shù)據(jù)的采集。
    因此完善智能電網(wǎng)電力通信網(wǎng)絡,需要能夠支持在現(xiàn)有的電力線的基礎上,新建或完善相應的通信網(wǎng)絡以及無限網(wǎng)絡系統(tǒng),解決電力通信問題,可以通過對我國電力主網(wǎng)改造的機遇,實現(xiàn)多通道主輔線纜捆綁的合成,建立多通道共享的系統(tǒng)網(wǎng)絡管理技術,同時促使變電站數(shù)字化升級改造,更換以滿足不同客戶需要的智能終端,有效解決電力數(shù)據(jù)采集、傳輸、集成、優(yōu)化和表達的流程運轉。
    3、大力發(fā)展智能電網(wǎng)應用
    電網(wǎng)數(shù)據(jù)應用與分析優(yōu)化是智能電網(wǎng)應用的核心內(nèi)容,是電網(wǎng)智能化的根本體現(xiàn),而從我國目前電網(wǎng)數(shù)據(jù)應用還處在基本層面,除了日常的業(yè)務管理系統(tǒng)應用外,其他高級應用很少,不足以滿足智能電網(wǎng)的應用需求,因此除了支持日常電網(wǎng)運作的業(yè)務系統(tǒng)應用外,智能電網(wǎng)還可以在監(jiān)控、調(diào)度、設備資產(chǎn)、電能交易等方面開展多層次的應用,包括:
     1) 在電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度方面。完善的智能電網(wǎng)需要建立涵蓋從發(fā)電、輸電網(wǎng)到配網(wǎng)的電網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng),全面查看電網(wǎng)狀態(tài),監(jiān)控電網(wǎng)運行,解決預測、檢測和修復電力系統(tǒng)的安全運營問題。
     2) 在設備資產(chǎn)集成維護方面。因此需要構建基于遠程網(wǎng)絡的設備資產(chǎn)監(jiān)控體系,實現(xiàn)遠程監(jiān)測電力設備狀態(tài),掌握電力設施運行狀況,優(yōu)化網(wǎng)絡結構和運行方式。
     3) 在電能交易方面。構建相對完善的智能電網(wǎng)電能交易撮合系統(tǒng),提高電能交易的效率,電能交易的范圍更加廣泛和復雜,除了傳統(tǒng)的交易對象外,還將包含如太陽能、風能等分布式能源和間歇式能源供給,以及各類具有個性要求的用電客戶。
     4) 在信息系統(tǒng)集成方面。針對電力企業(yè)已經(jīng)存在的信息“孤島”和“煙囪”,智能電網(wǎng)強調(diào)需要建立高速的信息集成通道,使數(shù)據(jù)在業(yè)務流引擎的驅動下,在電網(wǎng)設備運行、電網(wǎng)調(diào)度以及各業(yè)務系統(tǒng)間有序流動,包括電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)拓撲結構數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)以及外部應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,從而實現(xiàn)信息集成,形成跨部門、跨系統(tǒng)、跨應用的業(yè)務協(xié)同環(huán)境。
     4、構建開放的智能電網(wǎng)標準體系
    在建設智能電網(wǎng)過程中,除了涉及輸電網(wǎng)技術、各種通信技術和安全技術外,還有各類標準體系,通過完善統(tǒng)一的標準可以實現(xiàn)各類電力設施、應用之間的互聯(lián)互通。在國外,相關的標準化團體也已經(jīng)開始行動,例如,IEEE于2009年3月19日批準成立旨在確保智能電網(wǎng)相互兼容的工作組《IEEE 2030指南:能源技術及信息技術與電力系統(tǒng)(EPS)、終端電器及負載的智能電網(wǎng)互操作》(P2030)等。
     同時建立兼容集成的智能電網(wǎng)建設新標準,特別是智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)標準,是保準大規(guī)模的智能電網(wǎng)物理建設的關鍵。國際電工委員會IEC已有了智能電網(wǎng)的一些初步標準,它包括變電站自動化系統(tǒng)和通用信息模型(IEC61850、IEC 61970/61968)可作為參考。
    因此,中國大規(guī)模建設智能電網(wǎng)的關鍵必須制定自有的智能電網(wǎng)標準體系。一方面需要深入開展智能電網(wǎng)技術的深入研究和探索,積極參與智能電網(wǎng)國際標準研究和制定,爭取中國在智能電網(wǎng)領域國際標準體系的話語權;另一方面結合國內(nèi)電網(wǎng)環(huán)境和特點,梳理當前各種互相競爭的協(xié)定和標準造成的困擾與混亂情況,整合一整套適合國內(nèi)智能電網(wǎng)建設適用性強、兼容性好的開放標準體系。
    同時,針對一些智能電網(wǎng)的創(chuàng)新應用,積極進行跨產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào),引導相關廠商共同研究,形成系統(tǒng)開發(fā)和共享的信息模式,開發(fā)智能電網(wǎng)應用,并提出并開放相關的應用標準,作為中國智能電網(wǎng)標準體系的擴展,加速智能電網(wǎng)走向現(xiàn)實的進程。
    智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢,然而對中國電網(wǎng)企業(yè)來說,建設智能電網(wǎng)是一條漫長而艱辛的路,不能急于求成,需要在智能電網(wǎng)支撐技術研究、電網(wǎng)基礎建設和升級改造以及開放標準體系研究上穩(wěn)打穩(wěn)扎,逐步推進。同時在國家政策層面,也需要制定積極地智能電網(wǎng)發(fā)展政策,在智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策扶持、資金扶持等方面政策進行配套,促進我國智能電網(wǎng)發(fā)展,加快電網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程。

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