智能电网经济性分析（通用11篇）
智能电网经济性分析 篇1
电动汽车使用因温室气体排放减少, 从而减少了对环境污染, 也是智能电网的重要组成。使用电动汽车可以为接入网提供辅助服务, 还能与发电并网, 将单一集中发电模式改变了, 呈现出双向流动特征。但在使用电动汽车时, 如果不能对充电控制容易使电网压力增大, 且外部环境影响下会出现间歇性, 降低用电质量。由此, 加强智能电网条件下发电机组经济调度至关重要。
1 基于智能电网的动态经济调度模型
1.1 目标函数
智能电网中电动汽车与可再生能源发电接入可使单一发电商获利模式改变, 在优化目标中需要考虑发电商利益, 同时还要兼顾车主利益以及环境保护需求。鉴于放电会使电池寿命缩短, V2G服务成本升高。从发电商角度考虑应用V2G服务成本较应用常规机组要高, 从而将V2G而使用常规机组;从车组角度考虑, 使用V2G没有经济回报将放弃使用[1]。由此, 智能电网条件下经济调度是多目标、多约束的动态化优化问题, 目标函数可以表示为:
公式中, 不等式约束函数为gi (x) ;而等式约束函数为hj (x) , 优化模型分为四部分, 分别为: (1) 最大发电成本。发电成本既包括燃料成本、停留成本、还包括电动切除发电成本等。 (2) 最低碳排放量。通过使用发电机组进行经济调度可以使碳排放量减少, 从而将环境污染减少。 (3) 最大电网等效负荷率。可再生能源发电外界环境对其的影响较大, 容易增大输出功率, 由此, 可以对电动汽车充放电跟踪功率波动进行优化, 对电网负荷平滑, 从而将发电间歇减少对电网影响较少。电网等效负荷波动与等效负荷符合率存在相关性, 后者越大, 等效负荷波动越小。 (4) 最低电主充电成本。确保车主经济利益最大化是电动汽车参与V2G服务根本保证, 也可以使车主参与积极性增强[2]。
1.2 等式约束
(1) 平衡系统功率:电动汽车与可再生能源入网后, 会使传统发电机组出力出现改变, 从而使系统功率平衡受到影响;
(2) 电动汽车电池量需要与车主行车需要契合, 也是电动汽车根本功能;
(3) 入网后, 各时段电池电量与充放电功率需满足条件, 并要满足行驶前后电池容量条件。
2 模型求解
2.1 求解算法与流程
过去电网经济调度仅考虑到不同时段负荷经济分配, 是一个动态优化的过程。而在电动汽车加入后, 还要对不同时间点电量与电动汽车行驶需求考虑, 这样一来, 模型将更加复杂, 求解难度增大。BSGA-II算法是应用较为普遍的优化算法之一, 引入了拥挤距离概念与精英保留机制, 使计算复杂性降低, 且在优化分解上更加均匀。算法中优化模块有2层, 分为内层与外层, 机组组合为外层优化, 负荷经济分配为内层优化, 且外层优化模块还会将机组停机状态生成, 统计发电数量, 将这些数据传输到分层优化模块内, 整体优化过程由NS-GA-II完成, 内层优化可依据外层传递进行, 通过机组启动与停机状态经济分配每个机组负荷, 然后将机组负荷分配结构传输到外层模块进行综合评估。
2.2 算法改进
在实际计算中采用二进制数字法优化时间过长, 不容易马上将最优解找到, 由此, 对发电机组停机组初始化方法进行修改, 修改内容为:每一个机组随机发电功率、与t时段各机组总发电功率、各机组发电功率比;按t时段负荷重新分配各机组发电功率;按照发电约束条件对发电功率进行调整。
3 算例分析
3.1 数据
(1) 机组数据依据以上优化模型对机组系统进行分析, 24h内机组负荷情况见表1所述, 系统旋转备用设定为15%。
(2) 电动汽车数据
假设电网可供调度电动汽车有2000辆, 将每辆电动汽车功率设定为3k W, 连续充电5h。电动汽车两个时段行驶在路上, 分别为上午7:00~8:00、下午16:00~18:00, 其他时间可与选择的放电。早上7:00出发时SOC为100%, 一个充电、放电周期过后恢复原有的SOC, 平均行驶路程为45英里, 耗电5英里/k W·h。
(3) 可再生能源发电数据
假如电网中风电、光伏发电安装容量为25MW、12MW, 采用分布概率模型对风电与光伏分布建模, 从而生成一个出力数据, 详见图1。
3.2 数据仿真结果
3.2.1 Pareto解集
依据上述模型与优化方法对机组进行仿真计算, NSGA-II参数设置为:N=100, 进化代数为150, 交叉概率Pc=0.8, 变异概率Pm=0.2。
3.2.2 最种方案确定
在不同的Pareto解集中, 可以依据用户需求选择最优方案, 本文确立方案的选择为:先将发电成本减少, 从而使发电商获利机会增大, 采用V2G服务, 而不采用昂贵的机组;其次, 为了使车主更多的选择V2G服务, 需将充电成本减少;将对环境的污染减少;发电使用可再生能源, 为了将电网等效负荷率提高, 优化目标进行优化排序与选择, 最终确立机组优化方案见图2。
通过图2可以看出, 机组1~4承担系统基础负荷, 而机组1、2、3则在较大与中等的模型机组中发电的成本较低, 由此, 一直处于满发电状态。但是其他机组则需要依据发电量多少而对发电量进行调整;机组1~10作为小型发电机组, 发电量少, 在负荷高峰时段可以投入使用。此外, 晚间22:00与第二日的7:00电网负荷较低但是风能较为丰富, 需充分利用这段时间, 为早间出行大下良好基础, 同时还要提高电网负载率。早上7:00~8:00电动车在路上行驶, 停车后SOC会下降, 从8:00~15:00期间可再生能源发电功率也在不断攀升, 但是此阶段电动汽车不需要充电, 因为此阶段的电网负荷处于高峰期, 且负荷最高达1600MW, 且光能功率有限, 由此, 此段时间不宜充电, 而是想电网中输送部分电能, 从而将供电质量提高, 还能将负荷压力减少[3]。此外, 在负荷高峰时段, 充电价格要较平时高, 但是放电的效益较大, 由此, 此阶段适宜放电。16:00~7:00负荷开始下降, 且15:00负荷有所减少, 此阶段充电价格会略低, 适宜充电, 从而使行驶需求满足。18:00~19:00电动汽车已经回到家中, 且此时电网负荷也会降低, 可以对汽车充电, 19:00~21:00电网负荷再次升高, 但风电减少, 电动汽车可以向电网释放电能, 从而将电网压力减轻。
3.2.3 结果对比
本次提出的优化模型应用有着不同效果, 第一种方式:不对可再生能源发电进行考虑, 电网调控中电动汽车仅作为负荷;第二种方式:不对可再生能源发电进行考虑, 电动汽车仅作为负荷也可以作为电源为电网提供辅助服务;第三种方式:对可再生能源发电进行考虑, 电动汽车可作为负荷充电也可以作为电源参与电网辅助服务。三种方法均可以作为等效负荷与负荷率, 在原始负荷下, 需充分利用电网低谷时段, 负荷峰谷差增大下, 等效负荷率则会降低。即使第一种方式在低谷时段充电, 但是负荷高峰没有释放电能, 电网峰荷没有降低。第二种方式在低谷充电, 同时可以向电网放电, 可将峰荷降低。
4 结束语
本文基于智能电网构建了一种动态经济调度模型, 这种模型设计包括可再生能源发电与电动汽车, 将单一电商利益模式打破了, 减少了充电成本与环境污染, 值得进一步研究与采用。
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高, 智能电网应用日渐普遍, 促使电网从传统的集中控制转变为分布式控制, 直接对传统电机组功率输出造成影响。电动汽车可为电网提供一系列辅助服务 (V2G) , 从而使过去单一经济调度模式发生改变。车组充电与可再生能源发电间歇性对电网调度能力要求增大, 由此, 本文将使用动态经济调度模型, 对奠定汽车充放电时间与功率进行调节, 以体现智能电网经济调度应用的合理性及有效性。
关键词：智能电网,经济调度,电机功率,调度模式
参考文献
[1]郑漳华, 艾芊, 徐伟华, 施婕, 解大, 韩利.智能电网经济运行的多目标调度优化策略 (英文) [J].电网技术, 2010, 02 (08) :7~13.
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[3]吴昊, 王艳松.基于智能单粒子算法的微电网经济调度[J].电力系统保护与控制, 2016, 20 (17) :43~49.
智能电网经济性分析 篇2
(1)农村智能电网装备的建设农村智能电网建设的智能装备主要包括三个部分，即智能变电站、智能配电开关、智能配电设备。农村智能变电站建设应着力解决农网变电设备在线监测、设备优化检修、变电设备智能化控制的智能化平台建设问题，使变电站处于主设备全寿命周期智能在线管理状态。农网智能配电开关建设方面，对断路器、非平面接触结构开关操动机构、固体绝缘开关、气体绝缘开关等设备实现智能化配套建设。农网智能配电设备方面，研制或引入符合智能配电网功能的配电柜和箱变，使配电台区具有较高的智能自适应，设计出智能一体化管理的配电终端方案。
(2)农村电网自动化与优化运行建设建立农村电网低压电网统一采集与交换平台，实现通信、采集交换、应用分析三者分离，统一数据与业务应用服务的接口，并提供安全级别更高的防护;建立高级调度与智能决策支持系统，以及农村电网调度、集控、配网、配电管理的统一管理平台，实现农网智能调度;在节能配电智能化建设方面，对节能型配电变压器、分布式电源、智能化管理软件等设计具有统一标准的方案，实现可持续的节能配电管理;在实现农村电网智能化建设时，必须提前设计极端外部灾害下的农网风险预警与智能控制系统与方案，保证智能农网的持续稳定运行。
(3)农村电网智能通信建设通信技术及通信网络铺设是实现农村电网智能化建设的基础和根本，因此在农网智能通信建设方面，设计出多点分散的低成本、高可靠性混合通信系统，实现配电网络监控的实施通信。在农网数字载波通信方面建立电力线载波信道模型，研制适合农村电网使用的电力线数字载波通信装置，并建立示范工程。充分利用无线宽带技术，依托智能农网系统与平台构建电力宽带无线通信网络，并制定统一的无线宽带通信标准。
(4)农村智能电网基础设备标准统一化管理在农村电网智能化建设过程中，由于电网中的电气设备并非是统一的产品，不同企业产品具有不同的技术标准与设备标准规范，这就造成电网中不同设备之间存在不兼容或不易取代的现象，比如不同厂家的智能漏电保护器，即使相同容量情况下亦具有不同的标准和规格，这对于后期的修护维修带来很大影响，另外不同产品随具有相同的功能，但设备的接线方式亦存在差异，有的领先在左边有的在右边，这在维护中带来十分的不便。鉴于这些情况，在智能电网建设中，必须制定统一标准和设备标准规范，研发高匹配性的智能配电设备，以保障智能电网的后期维护。
2.农村电网智能化建设的关键技术分析
(1)新型农村电网智能调度技术智能调度在农村电网智能化建设中占据重要地位，是实现智能农网的关键之一。智能调度中心通常被称为智能电网的神经中枢，是实现智能电网安全运行的重要手段。智能调动的主要内容包括智能电网数据采集、调度决策、控制执行等，因此智能调度的关键技术主要包括配电网运行评估技术、配电网络及电源负荷互动协调技术、面向全过程的信息集成与自动化建模技术、多阶段一体化调度决策技术、运行风险预警技术、多维空间信息可视化技术、智能配电终端与一次设备融合技术等。
(2)新型农村电网智能配网技术与智能调度一样，智能配网在农村电网智能建设中同样具有重要的`作用，是智能电网的核心环节，其为输电网与用电网之间建立了良好的关系。配网设计到更多、更复杂的吸纳路与网络拓扑，是网架中作为薄弱的环节之一，因此必须在智能配网技术方面做好工作，进而确保智能电网的顺利建设与运行。智能配网技术主要包括自语控制技术、配网分析技术、智能电网调控技术(比如故障检测、定位、隔离、恢复等)、实时全景信息采集技术、配网关键点的同步测量、监控及信息交互技术、DSCADA等。
(3)新型农村电网智能变电站技术在某种程度上可以说，变电站是整个农村电网智能建设中最为重要的环节，是实现农网所有信息数据采集的基础，因此对于变电站的智能建设以及智能变电站技术研究十分重要。新型农村电网智能变电站技术的研究主要集中在以下几个方面：
①100KV及以下变电站的光与同步相量测量技术;
②实时动态测量技术及IEEE158对时协议技术，建立相关设备实施技术、建立智能变电站通信网络与系统的评价模型与评价标准、建立智能变电站通信系统的相关仿真模型与技术，以及仿真和评估工具的开发;
智能电网经济性分析 篇3
【关键词】智能电网；能源战略；国民经济；能源地位
1.概述
1.1电力需求状况[1]
随着改革开放的开展与深入，我国国民经济进入了快速发展的道路。随着国民经济的快速发展，我国各个产业以及各个城镇对电力的需求日渐增大。1992年前后我国总体电力需求量增幅达到了百分之十。即便在经济危机影响的“九五期间”，用电量增幅仍然达到了百分之六以上，远远超过了世界上的发达国家。其中用电增长主要方面为城乡居民用电增长强劲，特别是人均用电量极其明显。进入九十年代之后，我国人居用电量稳步提升，在进入二十一世纪以后，随着各种家用电器的大量普及，人居用电量开始快速增长。甚至在2009年增幅达到了百分之十以上。
1.2我国能源现状
随着电气化的快速发展，我国国民经济对能源的需求量越来越高。特别是作为我国能源战略中心的电力需求更是随着经济发展快速发展。但由于我国发电产业主要为火力发电，并且主要产煤区为中西部地区。这种能源现状与我国能源需求状况分布有着截然相反的情况。所以，智能坚强电网的建设事关我国能源战略的推行，决定了我国国民经济的发展状态。
2.智能坚强电网建设的必要性
随着科学技术的不断发展，电网开始由单纯的输电线路逐渐转变为调整具有资源配置、引导生产以及布局等多种功能的服务系统[2]。大力加强智能坚强电网的建设有具体以下几点作用：
2.1优化现有能源结构，保证能源安全供应
由于我国人均煤炭数量以及人均传统能源数量远远低于世界人均传统能源数量。所以大量清洁能源的需求应该是我国能源发展重点。介于我国太阳能以及风能发电产区与用电区的特殊地理位置。所以能够保证长距离输电，安全高效的智能坚强电网的建设迫在眉睫。
2.2提升大范围能源转移能力
由于我国能源高产区主要分布在我国西部以及北部地区。所以随着经济发展，我国能源运输性质极其严峻。这一严峻现状促使我国必须要重点建设我国的能源配置产业，降低我国在能源运输上的压力。电网则作为能源资源科学利用体系的重要组成部分，为我国在大范围内实现能源优化配置提供了重要的平台。从中国国情实际具体出发，加快建设具有坚强骨架的智能电网，可以实现电力的大规模大范围低损耗运输，促进能源基地的集约式开发，可以推动能源在国际上快速流通，实现国际能源优化配置，更好的促进国民经济发展。
2.3加大电网对清洁能源的接纳能力
建设智能电网可以加大电网对清洁能源的接纳能力，为清洁能源的高效发展提供气体与基础。智能电网的建设，不但可以满足东南沿海经济区的能源需求也能大力带动清洁能源产业的发展。
智能电网全面建设后可以通过对信息进行集中管理，并整合了自动化以及储能技术。这样的电网可以将所有的能源接入并且可以进行有效的预测以及统筹安排。并可以有效的解决由于大量电能接入电网而产生的安全稳定运行技术问题，提升电网系统对于安全能源的接纳能力。
2.4满足用户实际需求，改进用户体验与电力系统服务质量
通过建设坚强智能电网可以有效地提升电力系统的服务能力。坚强智能电网可以保证电能质量与电力运用的安全性。智能电网不仅可以提升服务质量也可以加强供电方与用电方的积极互动，满足用户的个人需求，使服务更加多元化。通过运用智能电网可以更加方便的使用户方便地接入退出，可以极大地促进例如电动汽车等新兴产业的发展。
3.电力投入与产出研究
通过运用投入产出分析对电力投入对国民经济发展的影响进行研究。通过科学分析方法对投入以及产出进行分析我们可以具体得到影响投入及产出的具体几点因素[3]：
3.1新兴技术的发明以及创造
进入新世纪以来，大量新技术新发明被创造并投产，例如电动汽车等行业逐渐成为主流。由于电动汽车等新兴产业的兴盛，大量电能被消耗，而能源问题特别是电力能源问题成为制约新兴产业发展的瓶颈问题。加大电网建设投入可以增加新兴产业的快速发展，极大地推动了国民经济的发展
3.2新型能源结构的逐渐架设
随着环境问题的逐渐显现，大量传统的高耗能企业如何转变发展方式取决于电力系统的发展。大型坚强智能电网的建设可以有效的推动传统高耗能企业的能源战略调整。可以在环境问题如此严峻的今天仍然可以保证较大的产出。所以加大智能电网的投入可以保证传统产业在国民经济的发展。
4.智能电网对国民经济影响研究
我国智能电网的完全建设仍需将近10年左右。十年间电网建设对国民经济发展会随着时间而变化。本文通过对文献查阅并通过运用科学分析方法进行分析并进行预测[4]。
4.1运用影响力系数的分析
通过运用影响力分析对坚强智能电网建设的分析我们得到07年以来电力投入对国民经济发展影响系数低于1。这说明07年以来，我国电网建设投入对国民经济影响较小，但通过对数据分析我们也可以看到虽然影响较小，但是每年增幅较大，对国民经济的影响逐渐增大。也通过数据显示在2020年左右具体系数大于1，也就是说在2020年左右可以在国民经济中产生极大的影响。
4.2运用感应度系数分析
通过运用感应度系数分析，我们可以看到我国电网建设在感应度系数一直大于2。也就是说我国电网建设的投入一旦有较大变动便会对国民经济的发展产生巨大地影响。特别是在这两年随着经济的发展，东南沿海经常出现电荒的现象，可以明确地看到只有加大坚强智能电网的建设投入方可以保证国民经济的快速发展。
5.结论
本文通过对相关资料进行查阅分析，并通过结合实际工作经验得到以下几点结论：
（1）智能坚强电网的建设对我国能源战略起着极其重要的作用，不但可以解决我国能源分布与高耗能产业分布的问题。智能电网的建设不但可以在电力调度上产生巨大的优势。智能电网也可以改善用户体验并促进互动，提升电力产业互动。
（2）智能坚强电网的建设可以在保证传统高耗能产业的能源需求的同时，更加可以促进新能源产业的发展并可以促进例如电动汽车等新兴产业的发展，增加新兴产业在国民经济中的比重。从而促进国民经济的快速发展。
（3）通过运用投入产出分析，分析得到了几点影响电网投入对国民经济促进的主要因素。主要有新技术的发明及创造以及对传统高耗能产业的保证。
（4）坚强智能电网的建设迫在眉睫，一旦投入下降便会影响国民经济的发展。 [科]
【参考文献】
[1]徐丙垠，李天友，薛永端等.智能配电网讲座[J].供用电，2009，26（3）：81-84.
[2]余贻鑫，栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.
[3]刘振亚.智能电网知识读本[M].中国电力出版社，2010.
智能电网的经济学视角思考 篇4
早在世纪之交,智能电网概念的雏形已被提出。美国电力科学研究院(EPRI)2001年就提出IntelliGrid(智能电网)技术并进行相关研究,如今在奥巴马总统上台后更是提到了国家发展战略的高度。欧洲在2005年成立了SmartGrids(智能电网)欧洲技术论坛,对欧洲的智能电网发展战略进行研讨。中国智能电网相关研究工作的开展稍迟于西方发达国家[1,2,3,4,5],2009年6月由余贻鑫院士发起在天津大学举办了“第1届智能电网研究学术论坛”,从智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等多个角度对中国智能电网的建设和发展进行了探讨。
智能电网是一个浩大的系统性工程,作为复杂大系统的智能电网,涉及能源、信息、经济、法律等多个学科领域,对技术、经济、社会、环境等因素都会产生相互作用和影响,与每个人的生活都息息相关,不但需要电力专家、经济学家、企业家、政府官员的参与,也需要工程技术人员、经销商、用户等最广泛的社会参与。
中国目前已将能源技术列为国家科技发展的战略重点,智能电网因与能源技术息息相关,受到国家领导人和各部委的高度重视。最近,国家科技部组织了“十二五”863计划战略研究先进能源领域规划制定工作,其中电网分组的规划委托国家电网公司组织专家撰写;国家自然科学基金委员会组织了“十二五”电工学科发展战略规划制定工作以及“2011—2020”能源科学发展战略规划工作;国家电网公司已积极筹划智能电网的规划和建设,目前也正组织专家进行“国家电网2030技术路线图”的制定工作,并计划到2020年在中国全面建成统一的坚强智能电网。可以大胆预测,我们即将迎来以智能电网为代表的新能源经济时代。
1 智能电网的主要特征和目标
目前对智能电网虽然没有公认的统一的定义,但对智能电网(英文中称SmartGrid,IntelliGrid或Modern Grid)概念的内涵可以从其主要特征、实现目标来概括和理解。而智能电网的实现形式可以多种多样,规模可大可小。不但世界各国的智能电网并非千篇一律,而且全国各地也需要因地制宜,提出适合自己的智能电网发展策略。
1.1 智能电网的主要特征
1)数字化和信息化:
现代信息通信技术、现代电力电子技术、芯片技术等数字化数据采集、控制装置和手段将在智能电网中得到广泛应用,具备专有自主分析功能的数字化芯片嵌入电力装置中,电网进入数字化信息时代。这涉及各种创新性技术的研发和采用。在经济全球化的形势下,如何处理技术创新、技术转移与技术能力建设的关系,如何利用好产学研合作体系,对中国智能电网技术的快速健康发展具有重要的参考价值。
2)分布式智能化:
智能电网中将广泛采用具有分布式智能功能的分析和控制装置或工具,实现优化分析与控制、安全分析与控制等功能。分析和控制装置具有地理分布性、功能分散化等特征。在这些分布式装置和工具的支撑下,电网具有自适应特性,可以实现自愈功能。作为分布式复杂大系统的智能电网,其建设的成本效益问题、其系统的演进与设计问题就都被提了出来。
3)交互式能动性:
智能电网中用户和商家(发电厂商、供电公司等)之间双向互动性增强,用户可参与负荷控制和管理,对电力使用管理可细化到每个用电装置。用户也可自发电供给电网,成为个体发电厂商。制度安排与效率的关系问题在此凸显出来。这就提出了智能电网的市场化改革需求。
1.2 智能电网的实现目标
智能电网的最终目标是:实现电网的经济、高效、可靠、安全运行,实现能源,包括可再生能源的规模化高效利用,实现经济、环境和社会效益的最大化。智能电网的实现手段或称中间目标包括以下几个方面:
1)采用高级传感器和智能仪器仪表,使用双向通信,建立高级计量体系;
2)建立具有分布式智能特征的高级分析和控制自动化体系,通过分析实时数据,自动监控电网,优化电网性能,防止断电,更快地恢复供电;
3)在发电和配电侧实现市场化改革,放松管制,促进竞争。
2 智能电网涉及的经济学问题
人类社会面临着资源稀缺性与需求无限性之间的矛盾。经济学就是研究如何实现资源的最佳配置以使人类需求得到最大限度满足的一门学科。下面从经济学的视角探讨智能电网规划和建设问题。
2.1 智能电网的成本效益分析
智能电网作为以政府、电力企业投资为主的大型建设项目,建设投资大、周期长、社会影响面广,这就要求进行科学论证,分析其预期投入成本和取得的效益,分析其投资价值,以实现科学决策。
首先分析需不需要投资建设智能电网的问题,也就是权衡投资和不投资会对成本和收益产生怎样的影响。根据美国EPRI的初步估计, 美国发展智能电网未来20年的投资需求为1 650亿美元,而社会收益为6 380亿美元到8 020亿美元,智能电网投资收益率为4左右,这还是比较保守的估计[6]。
目前国内外比较公认的看法是,投资明显强于不投资。智能电网建设的原始推动力之一就是如果不投资建设,其成本和花费会随着时间的推移越来越高,这方面的成本包括:停电的直接和间接损失、电能可靠性低的损失、电能质量不合格的损失、电网阻塞的成本、可再生能源不能大规模接入的损失等。国外已就停电损失费用问题进行了大量分析,国内在这方面还缺少系统的分析和研究[7,8,9,10]。
再分析如何以最小的成本获得最大的收益问题,也就是对不同投资建设方案进行评估的问题。经济性是最早被人们关注也是较容易计算的评估指标,环境和社会效益则较难衡量。而智能电网实施的环境和社会效益却相当可观。例如:智能电网实施目的之一就是方便分布式能源的接入,实现能源,包括可再生能源的规模化高效利用。分布式能源利用具有环境友好、排放少甚至零排放等优点,它们对环境保护和节能减排的贡献可以通过合理设计环境效益指标反映出来。这就要求在制定智能电网规划时,要计算经济、环境和社会3个方面的收益,进行全面的成本效益分析,要充分考虑智能电网所带来的好的外部性,而不仅仅算经济账,才会更有动力制定鼓励智能电网发展的政策和法规,推动智能电网发展。
2.2 智能电网技术创新、技术转移与技术能力建设
无论是从发展智能电网的角度看,还是从建设创新型国家的高度看,都离不开技术的创新。智能电网本身就是多种新技术的综合体现,为各种新技术提供了非常广阔的市场应用场景。
技术创新的方式分为原始创新、集成创新及引进消化吸收再创新3种。原始创新是通过理论创新、原理创新、方法创新实现的;集成创新是将若干独立要素和单元通过创造性的融合,集合在一起成为一个有机功能体;引进消化吸收再创新则是在引进、消化、吸收国内外先进技术基础上的创新。
技术创新往往从引进消化吸收再创新开始,然后发展到集成创新,再到原始创新。发展智能电网不能闭门造车,不能一味为了自主研发就拒绝国外先进技术。在初期阶段,应通过多种形式的技术转移途径,广泛学习借鉴国外先进技术和经验。
国际技术转移模式根据不同的分类标准可以对其从不同角度进行分类。一类是以国际技术转移是否以市场为媒介,将技术转移模式分为以市场为媒介的技术转移模式和非市场媒介的技术转移模式。如果将常见的国际技术转移模式按照对市场的依赖程度逐渐递减的方式排列,则依次为外商直接投资(FDI)、许可证、合资企业、授予特权、市场合同、技术服务合同、交钥匙合同、国际分包和非传统的转移渠道,如反向工程、反向的人才流动等。另一类是根据国际技术转移是否把转移技术作为明确目标而分为正式的技术转移模式和非正式技术转移模式。如果将常见的国际技术转移模式按照是否把技术作为明确的转移目标进行排列的话,像FDI、许可证、合资企业、授予市场特权、市场合同、技术服务合同、交钥匙合同、国际分包等都属于正式的技术转移模式,而反向工程、反向的人才流动、合作联盟和其他的非产权联系则被称为非正式技术转移模式。
过去在国际技术转移过程中,人们比较偏爱以市场为媒介的正式的技术转移模式。由于技术主要由意会性知识构成,技术转移的困难也在于如何转移意会性知识,学习掌握意会性知识是掌握技术的关键,而非市场媒介和非正式的技术转移方式不仅转移技术本身,还转移如何对技术进行再创新的能力,因此,非正式和非市场媒介的技术转移模式在当今技术发展形式下越来越受到重视。
发展智能电网,正确处理技术引进与自主创新的关系十分重要。既不能出于狭隘的保护主义而拒绝国外的先进技术,因为这样反而对自主创新能力的提高有害,使国内技术和产品的成本居高不下,造成资源浪费和分配不公;也不能一味引进国外成套技术,尤其不能搞大规模批量引进,使国内市场被国外技术完全占据,堵塞了国内技术发展的机会。应该鼓励合作研发,鼓励采用非市场媒介和非正式的技术转移方式,在引进消化吸收的基础上,注重技术创新能力建设,提高对引进技术进行再创新的能力,实现从跟踪者到领先者的跨越[11,12,13,14]。
2.3 智能电网的产学研结合
建立智能电网的产学研合作体系对智能电网技术的快速发展非常关键。
所谓产学研合作体系,就是由官、产、学、研、中介、金融6个部分构成,由产业界启动,以学术界研究与开发为起点,在政府、中介、金融机构等的支持下,经过产业界成功的市场实践而形成的产学两界合作交流的创新体系。
智能电网技术的发展应该立足在这种立体化的产学研合作网络中,由企业主导技术转化和生产销售,高校和研究机构进行技术创新和人才培养,政府提供政策和法律支撑,中介组织沟通信息、搭建合作网络,金融机构负责资金筹集和运转,六方围绕科技创新有机结合,相互影响,相互促进,在市场机制下形成一个知识的消化、生产、转移和价值再造的动态链条,将学习与研究、研究与产业化紧密结合,从而大大缩短由知识到技术再到产品的周期,推动智能电网技术的快速应用和发展。
在这里特别强调重视大学等科研机构在其中所起的作用。因为以大学为代表的学术界提供了新思想、新方法、新概念的源泉,原始性的创新主要依赖它们来完成。与大学的紧密合作可以弥补企业创新研发能力的不足。
2.4 智能电网的效率与电力体制改革
智能电网不可避免会遇到效率和制度安排的问题。经济学中的老制度主义与新制度主义都将制度放在了经济社会生活中的重要地位,来考察市场看不见的手进行资源配置的作用、政府干预资源配置的适当作用、研究制度变迁的理性与规则遵循问题[15]。
在市场经济中,人们强调自发或看不见的手创造和维持对社会有利的制度的能力。电力市场化改革是保证智能电网活力和效率的重要制度保障。智能电网运行得是否有效率,与市场化的体制建立密切相关。竞争性市场过程通常具有较高的效率。在放松管制、促进竞争的电力市场条件下,智能电网的效率才有保障。
市场这只看不见的手也会存在无效率的情况。这需要通过政策、法规、组织(如电力监管委员会等)或政府干预的手段进行规范和调节。
2.5 智能电网的演进与设计
智能电网作为复杂大系统,不是一蹴而就,也不是一成不变的。随着社会发展和需求的提高,以及创新的不断涌现,智能电网将不断演进和发展。
在经济学中用“新奇”这一概念来表达新的行动可能性的发现,它是人类创新性的结果。由于不可能充分预见到新奇的创生,因而行为者也就无法采取最优的行为。智能电网的最优方案或最优性能也是不能完全预见和实现的,很可能有些预期的新技术没有实现,而没有预期到的新技术却悄然出现了,所以智能电网建设的过程只能是一个依据经验不断发展乃至试错的过程,以满意度作为考察的量化指标更为合适。
中国的智能电网可以分层分级实现:
1)以解决能源资源分布和经济发展不均衡、提高电网输送能力、实现远距离大容量输电为目的的智能特高压输电网为第1个层次。在该层次,应该加强统一协调和统一规划,以利于形成统一调度运行的统一或联合电网[2]。
2)以提高安全性和解决大规模可再生能源接入为目的的智能高压大电网为第2个层次。在该层次,也由电网公司统一规划和推动实施,其优点是,实施阻力小,交易成本(谈判成本)低,便于统一调度。
3)以提高供电质量和可靠性、解决分布式能源分散化小容量多数量接入为目的的智能配电网为第3个层次。在该层次,可以多开展一些体现多元化和多样性的智能电网建设试点,包括微网技术的示范等,多吸引社会力量的参与,引入市场化机制,鼓励开展有序竞争,在对涌现出的各种新方案通过实践检验并进行科学比较论证的基础上,逐步规范化和给出推广建议。
3 结语
智能电网的最终目的是实现电网的经济、高效、可靠、安全运行,实现能源,包括可再生能源的规模化高效利用,实现经济、环境和社会效益的最大化。涉及能源、信息、经济、法律等多个学科领域,对技术、经济、社会、环境等因素都会产生相互的作用和影响。从智能电网的成本效益分析看,智能电网的建设十分必要。
发展智能电网,要正确处理技术引进与自主创新的关系。在引进消化吸收的基础上,注重技术创新能力建设,提高对引进技术进行再创新的能力。
建立智能电网的产学研合作体系对智能电网技术的发展非常关键,可缩短由知识到技术再到产品的周期,推动智能电网技术的快速应用和发展。
电力市场化改革是保证智能电网活力和效率的重要制度保障。
智能电网作为复杂大系统,不是一蹴而就,也不是一成不变的。随着社会的发展和需求的提高,随着创新的不断涌现,智能电网将不断演进和发展。智能电网可以根据不同的需求分层分级来实现。
智能电网经济性分析 篇5
关键词：信息时代；智能电网；建设要点
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0100-01
社会经济的发展和科学技术的进步，促进了我国电力信息化的发展。在数字化和网络化的信息时代中，电网建设智能化的实现，有利于信息时代中经济发展对电力系统新的要求的实现。
1 智能电网概述
1.1 智能电网的定义
智能电网目前并没有统一的定义，但对智能电网的基本认识是：智能电网对电力用户在高峰时期的用电量进行优化，实现了即插即用的分布式电源并网运行，达到了电力资源的节能减排效果。智能电网在传统电网基础上，实现了电力系统的信息化和数字化，是传输电网的智能化升级，以对电力系统实施进一步优化，保证了电力系统的安全稳定运行，解决了分布式电源并网运行中的电力问题。
1.2 智能电网的特点
①及时性。智能电网可以对电网的实时运行状态进行监测，及时的预测、发现电力运行中出现的问题，迅速对问题的原因进行判断，及时消除安全故障或者安全隐患。当电力系统发生异常时，智能电网可以迅速的对人为破坏和自然扰动进行辨别，对攻击进行有效的防御，保证电力设备和电力工作人员的安全。智能电网可以对故障进行快速隔离和自我恢复，减少人工干预，避免发生大规模停电现象，提高了电力系统的可靠性运行。
②交互性。电网的运行需要电力用户的参与，智能电网实现了电力系统运行的交互性。结合电力用户的实时电价对用电模式进行调整，鼓励电力用户使用分布式电源，对剩余的电力进行出售，提高了电力资源的利用率。
③节能性。智能电网的即插即用分布式电源并网运行，缓解了用电压力，大量应用了风力发电和太阳能等可再生发电能源，降低了电力生产到消费环节的能源损耗，提高了电力能源的利用率。智能电网对电力资源的优化配置，增加了电力设备的传输容量，提高了电力设备的利用率，对电力成本进行了控制，实现了电力系统的正常运行。
2 信息时代智能电网的建设
2.1 用户侧智能电网的建设
用户侧智能电网包括智能电表和AMI两个部分，信息时代下智能电网的建设，包括对用户侧智能电网的建设，换一种说法也就是对智能电表和AMI的建设。
①智能电表。智能电网建设中的重要基础设备之一就是智能电表的建设，是很多智能电网建设的起动项目。在电力用户处的智能终端设备进行安装，包括信息数据的采集、电力用户设备的控制、电力系统的远程维护和升级等功能。在电力系统中对电力用量的实时监控，可以运用智能电表的连续通信功能进行，还可以当作需求管理侧的接口，实现实时的管理和操作。
②AMI。AMI包括智能电表、通信系统和电表数据管理系统，在智能电网中发挥着基础作用。AMI可以根据智能电表对不同通信设备进行应用，按照特定的电力需求和已经设定好的方法对电力用户的用电数据进行测量、收集和分析。电力用户的用电时间可以根据电力价格的变化进行调整，还可以通过分布式电源装置参与电力的削峰填谷，实现电力用户单一被动的消费者到电网运行控制的参与者的转变。
2.2 智能输电网络的建设
智能输电网络是进行电力传输的主要方式，影响了电力发电和用电的平衡供需，是电力系统安全运行的前提。现在我国的智能电网输电网络存在输电阻塞、损耗率高和维护不便等问题，改善这一现状，可以从以下方面进行：
①潮流控制技术。解决输电阻塞的一个行之有效的方法就是应用先进的潮流控制技术，先进的潮流控制技术实现了信息化技术的应用，例如高级的FACTS和HVDC设备，可以有效的对网络潮流进行控制。
②降低输电损耗。智能电网中输电网络中的一个重要的问题就是电力能源传输损耗，我国电力能源的传输损耗可以通过降低线路损耗和分摊网络损耗进行。我国现在的输电线路损耗率为7.18%，每年损失的电力能源大约为1 000亿kW·h，几乎是大亚湾核电站14 a的发电总量。有效的减少输电线路的损耗，可以通过特高压技术和超导高温技术实现，进行远距离的电能传播。利用智能的无功控制设备也可以实现减少输电线路损耗的目的。
③监测设备运行。智能电网的设备检测，应用由智能传感器组成的传感网络进行，可以实现输电网络的恢复。分布式传感器的作用在于对线路参数、杆塔的机械强度、架空线的垂度和温度、绝缘子的绝缘情况、电力线路的摆放和覆冰情况等进行测量。利用传感器监测输电运行设备状况和网络节点中的参数，对输电系统提前进行自动监测和分析，发挥继电保护的作用。
2.3 智能变电站的建设
①智能变电站的数字化。智能变电站的数字化平台，可以实现变电站的自动化运行，进行变电站信息的智能测量。自动化运行是变电站独立于控制中心和其它变电站的运行，可以进行不同变电站和控制中心的互相通信，保证变电站的元件和设备实现自动运行。智能变电站的数字化包括智能开关设备、宽频道、高准确性和较低的维护成本等特点，可以加快智能装置的开发和应用。
②智能变电站的信息化。智能变电站是具有独立的局域网和恢复能力的通信网络，需要一个平台对有线和无线的通线应用进行容纳，对数据的信息采集、监控系统和通信协议保持不间断性。利用智能传感器和智能控制对传统的一次回路进行替换，连接变电站层、间隔层和过程层，实现智能变电站的统一通信。
以全球定位系统为基础的PMU的试验成功，完成了电力系统的同步相量测量。在电力系统中有着广泛的应用，在智能电网中形成了WAMS。在高速通信网络中应用WAMS，可以在广域电网运行中对在线同步测量和相量数据进行汇总，提高电力系统运行的稳定性，为电力在线同步监测提供条件。远程终端单元不适合智能变电站的发展要求，应用PMU进行替换，通过GPS对变电站的测量参数进行统计和分析，才能提高变电站运行的可靠性和稳定性。在智能感应器或者智能测量单元中实现变电站信息数据的计算，可以减少通信的数据流量。智能变电站具有一定的数据管理作用，具有较高的可视化水平。
3 结 语
电网的智能化发展是对多种高级技术的应用，具有智能监测技术、智能仿真和高级计算技术等功能。智能监测技术可以提高系统实时数据、用户用电、可再生能源发电等信息的准确性，智能仿真和高级计算技术，可以对电力系统的运行状况进行准确的监测，对会发生的安全故障进行预测，实现对系统的运行和用户用电方式的优化。
参考文献：
[1] 钟金，郑睿敏，杨卫红.建设信息时代的智能电网[J].电网技术，2009，（13）.
坚强智能电网与湖南经济社会发展 篇6
(1) 经济发展概况与目标。湖南位于华中地区的南部, 全省面积21.18万平方公里, 人口约7000万。“十一五”期间, 全省国民生产总值从2005年的6474亿元 (按2005年可比价计算) 上升到2010年的12181亿元, 年均增长13.48%;人均国民生产总值从2005年的9618元上升到2010年的17565元, 年均增长12.8%。湖南省在加快经济发展的同时, 更加注意改善民生。2010年, 全省城镇居民人均可支配收入由2005年的9524元增加到16566元, 年均实际增长11.7%;农村居民人均纯收入由2005年的3118元增加到5622元, 年均实际增长12.5%。“十二五”时期是国家全面建设小康社会的关键时期, 是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期。综合考虑未来发展趋势和条件, “十二五”期间经济社会发展的主要目标是:经济平稳较快发展, 到2015年, 全省国民生产总值达到2.5万亿元;结构调整取得重大进展;科技教育水平明显提升;资源节约环境保护成效显著;人民生活持续改善;社会建设明显加强;改革开放不断深化。
(2) 发展坚强智能电网的需求。湖南省属于我国能源资源短缺地区之一, 能源资源相对匮乏。随着全省工业化、城镇化、农业产业化的进程加速, 能源需求持续大幅增加。湖南省国民经济在“十一五”期间保持平稳而快速增长, 根据目前的形势, 仍将处于可以大有作为的重要机遇期。经济的快速增长促进了电力需求:2005年湖南省全社会用电量为674.3亿千瓦时, 全社会最高负荷为1260万千瓦;2010年全省全社会用电量为1171亿千瓦时, 全社会最高负荷为2050万千瓦, “十一五”年均增速分别为11.7%、10.2%。根据全省经济的增长及历史用电情况, 预计至2015年, 全省全社会用电量将达1850亿千瓦时, 全社会最高负荷将达3400万千瓦, “十二五”期间年均增速分别为9.6%、10.6%。
(3) 环境保护需求。目前湖南电力供应火电占比仍然较大, 而火电厂在生产过程中消耗煤炭资源、水资源, 同时产生大量含有二氧化碳、二氧化硫的烟气, 已成为“二氧化碳、二氧化硫生产大户”。因此, 如何降低能耗, 降低化石能源在一次能源中的比重, 减少二氧化碳、二氧化硫排放量, 保护环境, 同时为社会提供高品质的电能已成为湖南电力相关企业亟需解决的问题。加强坚强智能电网的建设, 将促进更大区域的能源优化配置以及电力资源合理配置的实现, 大力加强水电、风力发电及太阳能发电等清洁能源开发利用, 优化湖南能源结构, 节能减排, 大幅度提高发电、输电和用电效率, 降低输电损耗, 提高电能在终端能源消费中的比重, 建设资源节约型、环境友好型电网, 有力拉动国民经济发展, 并充分发挥电网在应对气候变化方面的重要作用, 为湖南省“两型社会”建设做出贡献。
(4) 产业发展需求。电网是关系国计民生的基础设施, 不同的电网发展形态不仅影响能源生产与消费方式, 同时也影响着产业及经济的发展。电网虽然属于传统产业, 但与现代信息通信和智能控制技术紧密融合的智能电网建设将对湖南省的技术升级和产业创新产生重要影响。分布式电源、电网智能调度与输配电控制、电网与用户的友好互动设备的开发与建设, 都需要在新技术、新材料、新设备等领域不断实现突破。
2 湖南坚强智能电网的建设目标
(1) 总体目标:全省建设以特高压和500千伏超高压为骨干网架、各级电网协调发展;建设坚强的电网结构, 将智能化技术充分应用于电网各个环节, 使湖南电网智能化水平处于国内领先地位, 同时又符合湖南实际情况的坚强智能电网。
(2) 发展思路:建设坚强智能电网是一项长期的战略任务, 任务重、范围广、时间紧, 湖南省电力公司上下充分认识到智能电网建设工作的重要性、紧迫性和艰巨性, 按照“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进”的工作方针, 在国家电网公司坚强智能电网发展战略框架的指导下, 以湖南电网发展现状及实际技术应用情况为基础, 紧密结合湖南省经济与需求特色, 发展优势、转变劣势、掌握节奏、把握先机, 着眼于湖南省与湖南电网未来发展趋势, 争取走一条具有湖南特色的智能电网发展道路。
(3) 建设必要性:为湖南经济社会的持续高速发展提供可靠的电力支撑;发挥湖南电网作为受端电网在大范围能源资源优化配置中的潜力;促进新能源建设, 优化湖南能源结构;提高电能在湖南电网终端能源消费中的比重, 改变能源消费模式;满足湖南未来经济社会对电能质量和多元化服务的要求;进一步加强湖南电网现代化管理以提升服务层次与水平。
3 建设智能电网, 加快实现湖南经济崛起
3.1 智能电网发展与湖南能源保障
湖南省客观存在“少煤、少电、无气、无油”的能源资源禀赋状态, 风能资源属全国IV类地区 (全国最少地区) , 太阳能属全国四级地区 (全国共分五级, 五级为最差) , 核能虽已列开发项目, 但其效益的呈现尚待时日。属一次能源资源相对缺乏的省份。能源消费结构中煤品消费比重居高不下。
“十二五”期间, 湖南省能源存在巨大缺额。从电力工业角度, 为平衡电力电量缺额需要大幅增加区外输电或输煤入湘。与输煤相比较, 输电存在明显的经济和节能减排优势。为此, 国家电网公司规划“十二五”期间北方火电和酒泉风电打捆入湘。然而, 北方“风火打捆”入湘存在远距离、大规模、安全传输的问题, 需要坚强智能电网支撑。因此, 建设坚强智能电网是湖南省“十二五”能源安全的重要保障。
3.2 湖南能源保障智能电网推动湖南电力工业及相关产业发展
智能电网的发展和建设作为一项复杂和庞大的系统工程, 涉及到各个学科与诸多行业。与此同时, 智能电网的建设并没有现成的模式与经验用以借鉴, 因此需要立足国情, 不断地坚持创新。所以, 坚强智能电网的建设和发展将会迅速地从整体上提升我国电力及其相关产业的技术水平, 提高电力及相关产业的整体创新能力, 推动电力相关产业的系统优化升级, 引领高新科技产业与新兴科技产业的迅速发展, 为整个经济社会协调和可持续发展起到推波助澜的作用。
(1) 助推清洁能源产业发展。坚强智能电网将不断提高大规模、大范围接入、消纳和稳定输送清洁能源的能力, 也将不断提升分布式电源系统的接入及消纳能力, 以此促进可再生能源的规模快速大幅度增长, 充分刺激清洁能源发电设备、分布式发电设备、各种类型并网控制及保护设备的市场需求, 并推动电力电子元器件与系统、储能等产业的高效快速发展。
(2) 提升装备产业体系创新。坚强智能电网建设和发展, 将使涵盖电力装备行业的各产业受益。智能电网的不断发展将加快相关电力装备制造产业体系化创新升级, 并促进新型材料、环保技术等的推广应用。智能电网的建设对传统电力相关装备的智能化提出了更新、更高的要求, 以此将会促进传统电力相关装备制造业进行优化产业结构调整, 以充分提升产品信息化、自动化程度, 加快产品升级转型, 使我国电力相关装备制造业综合技术含量得到全面提升。
(3) 促进能源产业优化升级。依托坚强智能电网的建设, 可使煤炭产区煤电转化比提高, 使得煤炭开发利用的产业链延长, 加快整个区域的经济协调发展, 将该区域的能源资源优势高效的转变成经济优势, 使当地经济快速发展。以此促进该地区能源产业结构优化升级, 在保证经济快速发展的前提下, 积极尝试资源开发利用与生态环境保护并举的可持续发展战略模式。
(4) 补强对基础产业的薄弱点。建设坚强智能电网, 将有利于补强、促进以致突破我国基础产业中的一些薄弱点。作为实现电网智能化基础和重点的芯片、通信、基础材料等技术, 是用以保证坚强智能电网安全、可靠、高效的关键环节。伴随坚强智能电网建设的全面推进, 相关产业迎来了新的技术挑战, 这也是打破国外技术垄断的难得机遇。坚强智能电网对设备可控性、可调性提出了新的更高的要求, 将促进电力电子器件在电网中的应用, 进而引领我国半导体材料技术和电力电子技术领域的快速革命。
(5) 推动节能环保民生产业。坚强智能电网是一种互动、开放的新型电网。作为社会能源利用的终端, 电力的发展和应用程度将会成为居民生活水平高低的重要标志。因此, 智能家居、智能用电终端、电力光纤入户等智能电网项目将成为未来节能、环保、高效生活必不可少的组成部分。智能电网在为居民生活质量提高提供坚实基础的同时, 不可避免的将推动我国家用电器、网络配套设施以及通信等相关部门和产业的发展和转型;同时, 对我国能效管理行业的发展将起到推动作用, 促进全社会实现节能降耗目标。为缓解愈加匮乏的煤炭、石油等化石能源压力, 智能电网将对风力、太阳能等可再生能源在电源结构中所占的比例进行充分提升, 配套建设充电设施以适应于各类混合动力汽车和纯电动汽车, 以建成规模化的节能、低耗、低排放交通运行网络, 直接带动电力电子、储能、控制技术等相关产业快速发展。
(6) 提升社会经济综合效益。坚强智能电网的发展将影响相关产业改进升级和转型, 创造新的具有优良社会经济效益的快速发展增长点, 对整个社会节能环保以及可持续发展意识起到促进作用。
4 湖南建设坚强智能电网效益分析
4.1 电源环节效益
(1) 降低系统总发电燃料费用。坚强智能电网建设将促进我国电源布局优化, 增加煤炭主产区的煤电装机容量, 实现煤电基地的集约化开发, 降低燃料成本;此外, 通过“需求侧响应”, 鼓励用户减少高峰负荷, 而将负荷转移到低谷时段, 以降低电网负荷峰谷差, 使火电发电机组出力调节幅度以及次数降低, 增加火电机组效率, 减少火电机组发电煤耗, 降低火电发电成本。
(2) 降低系统有效装机容量。建设坚强智能电网, 一方面可以有效利用我国地域辽阔, 东西时差大, 南北季节差别大, 不同地区的电力负荷特性差异大的特性, 获得显著的错峰和调峰等联网效益, 有效降低电力系统负荷峰值;另一方面, 坚强智能电网建立了电力用户、电源与电网之间的友好互动平台。在这个平台上, 为了更好地激励用户及电源参与互动, 进一步促进削峰填谷等效益的发挥, 客观需要分时电价等电价机制的引导。通过分时电价机制, 引导用户将高峰时段的用电负荷转移到低谷时段, 降低高峰负荷。在上述双重因素作用下, 系统高峰负荷减小, 所需要的有效装机容量减少。
4.2 电网环节效益
(1) 建设坚强智能电网能使电网输送效率得到提升, 使线损降低。我国正在建设以远距离、大容量、低损耗的特高压技术、超高技术、相关设备为基础的坚强智能电网, 这将大幅降低电力输送过程中损失的电量。此外, 智能电网调度技术支持系统和电力系统柔性输电技术对各个智能站点的智能优化控制以及与智能终端的实时双向交互, 都可以对系统的潮流分布进行优化, 使输电网络的输送效率得到提高。
(2) 智能电网的建设可以提高电网设备利用效率, 降低成本投入。在当前电网中, 部分电源和电网建设是为了满足用电高峰时期的需要, 而在大部分时间内, 这些设备处于空闲状态。智能电网在充分利用供需两侧各类资源的条件下来保障电力系统经济运行, 可以更多的利用高效发电厂, 积极管理已投运的输、配电设施的负载, 减少或推迟新建更多的永久性设施。
4.3 用户环节效益
(1) 智能电网将使终端用电设备的电能利用效率提高, 节约燃料费用。利用智能用电交互终端, 用户可以根据用电环境、电价水平和自身的用电习惯, 设定各种智能家居设备的运行参数。如照明或空调等智能终端设备可以根据各种相关参数, 自动使其用电方式得到优化, 最终使用电效果达到最佳, 以此提高终端用电设备的能源利用效率, 实现节能效果。
(2) 提高电网供电可靠性, 减少停电造成的损失。智能电网利用智能化的设备和技术在配电环节实现配电自动化, 使用各种传感器实时监测电流和电压等各种电气参数以及重要部件的运行情况。这些监测数据能够让系统不断进行自我调节, 达到最佳的运行状态, 实现实时监测和快速反应。此外, 智能电网能够不断找寻可能引发较大事故的隐患, 并且对这些隐患可能带来的后果进行评估, 得到若干种补救和解决方案, 随之自动模拟每种方案的实施后的效果, 将最有效、最合理的解决方案提供给调度人员。
4.4 环境效益
(1) 全社会节约用电量的减排效益。坚强智能电网将为用户提供便捷、灵活多样的服务, 促进电能替代其他能源, 有利于提高电能占终端能源消费的比重。同时, 电网与用户终端之间实现双向信息交互和智能家居的应用, 将会使终端设备的电能利用效率提高, 达到降低全社会用电量的效果。
(2) 清洁能源接入减排效益。目前我国电网智能化水平不高, 其中配电自动化水平尚不能完全满足大量分布式清洁能源的接入要求。通过发展坚强智能电网, 构建开放实用的互动平台, 将有利于促进分布式清洁能源的大力开发和合理利用。
4.5 其他社会效益
(1) 减少铁路运输压力, 节约供电成本。由于在主要煤炭产区建设燃煤电厂输电至中东部负荷中心地区, 其落地电价大都低于中东部负荷中心地区的标杆上网电价, 因而可以节约电力供应成本。
(2) 促进经济增长, 带动就业。加强坚强智能电网等社会基础设施的建设是一种拉动经济增长的投资方式。电网作为主要的能源输送通道, 是经济社会发展的重要基础设施。坚强智能电网的发展将相应地带动新能源、电动汽车、通信信息服务等新产业以及新服务市场的延伸和发展。
5 结束语
智能电网:未来经济增长的新引擎 篇7
电网2.0时代
对于许多人来说, 智能电网 (smart grid) 还是一个并不熟悉甚至备感陌生的词汇。实际上, 智能电网如同互联网一样, 也是一张真正互联、互通、互动的网络, 只不过除了数据的传输与运算外, 智能电网还传递实实在在的能量。与传统电网相比, 业界往往将智能电网称为第二代电网或电网2.0时代。
从字面上理解, 智能电网就是电网的“智能化”, 其关键就是电力的供给与需求、电能的配给与使用同电子信息技术的联接。如同互联网引起了人类生活与生产方式的显著变化一样, 智能电网也将引发现实世界与日常生活中电力配置与使用的全新革命。
对于发电企业和输电系统而言, 智能电网意味着实时在线监测系统, 他们不仅可以轻松了解用户用电情况, 还能远程监视和控制各种电力设施。如当1根大电力动脉发生故障, 电能就能立刻从备选线路传输, 保证停电永远不会发生。还有, 传统的输电系统发生事故后, 通常需要消费者打电话去电力公司报修, 然后电力公司再进行检查并维修, 这种被动的局面在智能电网中是不可能发生的。因为, 智能电网系统能够实时采集电网输电信息, 经过计算、处理、分析之后识别事故隐患, 从而提前发出报警, 确保系统的安全运行;另外, 由于电网公司、住宅、企业间的网络是互联的, 智能电网建成后, 电力公司再也不会上门或委托他人查电表, 这样就可以大大降低客服成本。
对于消费者而言, 智能电网所创造的神奇则远远超出了人们的想象。首先, 家用电的电价会根据一天中不同时段来自动定价, 居民可以避开用电高峰期的高价电力, 降低用电费用;其次, 消费者可以看到整个城市、不同地区的用电情况, 实现异地买电, 如果对当地电价或者服务不满意, 居民完全可以选择千里之外的异地供电;再次, 居民还可以通过计算机网络了解家庭或个人的电力消费状况以及实时的价格与服务信息;最后, 居民可以像买卖股票一样买进和抛售电量, 普通家庭和小型商业用户富余的电能通过智能电网可以卖给邻居或是电网的其他用电方。更加令人关注和惊喜地是, 由于智能电网的投入运营意味着所有电动车都可以入网, 因此, 在智能电网模式下, 人们在马路两边就可以看到很多的充电站, 它们就如同现在的汽车加油站一样, 可以为电动汽车、油电混合动力车进行充电。驾驶这两种新能源汽车的人们, 完全可以避免因无法及时充电而不能长途驾驶的苦恼。
为此, 我们可以梳理出智能电网的基本特征: (1) 坚强, 即在电网发生大扰动和故障时, 电网仍能保持对用户的供电能力, 而不发生大面积的停电事故;在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行。 (2) 自愈, 即通过强大的实时预警控制系统和预防控制能力, 自动故障诊断、故障隔离和系统的自我恢复。 (3) 兼容, 即能支持可再生能源的正确、合理地接入。 (4) 互动, 即实现与用户的交互和高效互动。 (5) 经济, 即支持电力市场和电力交易的有效开展, 实现资源的合理配置。 (6) 集成, 即实现电网信息的高度集成和共享, 采用统一的平台和模型, 实现标准化、规范化和精细化的管理。
国家的战略追逐
传统电网已在世界各国运行了100多年, 而人们对于智能电网的关注与研究只是最近几年才发生的事。2006年, 美国IBM公司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。这一方案被形象地比喻为电力系统的“中枢神经系统”。在这一系统中, 电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具, 自动监控电网, 优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电, 消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这一结果可以看做是智能电网概念正式诞生的标志。
在全球范围内, 美国政府对于智能电网的重视非其他国家所能比拟。2007年, 布什政府制定和颁布了《美国能源独立和安全法》, 首次把美国国家电网输配系统的现代化与智能电网的概念直接挂钩。奥巴马上台后, 首先签署《美国复苏和重新投资法》, 该法明确规定将为智能电网发展提供45亿美元的启动资金;无独有偶, 在白宫出台的经济刺激方案中, 用于智能电网研究和建设的政府直接投资资金达到了110亿美元;同时, 奥巴马政府声称, 将投入大量的财力集中对每年要耗费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。而就在不久前, 美国商务部与能源部联合宣布了美国智能电网建设的第一批标准, 这被认为标志着美国智能电网建设已正式迈步。
实际上, 作为美国政府对智能电网建设的一个重要步骤, 美国科罗拉多州的博尔德市在2008年已经成为了全球第一个智能电网城市。该市的每个家庭都安装了智能电表, 人们可以直观地了解即时电价, 优先使用风电和太阳能等清洁能源, 而安装的变电站又可以收集到每家每户的用电情况, 一旦有问题出现, 便可以重新配备电力。
与美国几乎同时, 欧洲也开始了一项超级智能电网的工程, 欧盟理事会在能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。而就在前不久, 欧盟进一步明确, 将依靠智能电网技术, 将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网, 以实现可再生能源大规模集成。
在亚洲, 日本政府已从2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验, 韩国成立了具有官方性质的智能电网协会。特别是在中国, 官方高层和企业推进智能电网的工作风生水起。目前, 中国国家电网公司正在抓紧制定智能电网建设规划, 实践中的中国智能电网建设分三步走:2009-2010年为规划试点阶段;2011-2015年为全面建设阶段;2016-2020年为引领提升阶段。
值得注意地是, 对于智能电网的称呼各国可能并不一样, 如中国倾向于用“互动智能电网”, 欧洲的说法是“超级智能电网”, 美国使用的是“统一智能电网”。另外, 有些国家智能电网所依托的资源也有差异, 如中国的智能电网以特高压电网为核心环节, 而美国则以高温超导电网为核心;与此同时, 美国的智能电网更多的是从终端客户入手, 注重智能电表等配件产品和服务, 而中国的智能电网是一个涉及配电和用户需求两侧更全面的管理方案, 即包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。
能源新革命
如果说电力技术的发明是人类对能源开发与利用的一次标志性革命, 那么智能电网在能源领域所引发的变革也不亚于前者。
实现对清洁能源的稳定而有效使用是智能电网的最显著的功用。智能电网的本质就是能源替代和兼容, 而从利用角度看, 清洁能源只有转化为电力, 才能实现更有效的利用。但是, 与化石能源不同, 太阳能和风力发电具有不稳定、不连续的特性, 而且并网会引起电能质量的下降, 这样, 风电入网的效率就低, 从而制约了风能的开发和利用。而在智能电网的基础上, 太阳能和风力发电的弱点得到了有效的消除与屏蔽, 实现了能源资源的有效优化配置。以中国为例, 到2020年, 中国风电装机将分别达到3500万千瓦和1.5亿千瓦, 太阳能发电装机分别达到100万千瓦和2000万千瓦, 核电装机分别达到1050万千瓦和8600万千瓦, 3项装机容量占电力总装机的16%左右。如果有了智能电网的支持, 这部分新能源电能将得到最大程度的利用。
传统电网所造成能源浪费与流失是不争的事实。据IBM公司的研究报告称, 由于很少或完全未使用智能设备来平衡负载并监控电力, 全球每年损失的电力足够印度、德国和加拿大使用。无独有偶, 中国国家电网公司的分析报告指出, 由于中国全社会用电量约80%来自煤电, 以每千瓦平均损失20克计算, 相当于每年浪费7676万吨原煤。但是, 在美国, 智能电网的投入和使用将使该国能耗降低10%, 并每年节省800亿美元新建电厂的费用。同时, 美国能源部西北太平洋国家实验室的研究结果表明, 仅使用数字工具设定家庭温度及融入价格信息, 能源消耗每年可缩减15%。若推广使用需求侧监控系统20年, 则在建设、维护、运营电厂、变电站和电网方面节省700亿美元。同样, 如果中国实现了智能电网的转型, 每年可以节省2.26亿吨原煤。
不仅如此, 在节约能耗的基础上, 智能电网对于有效地控制和减少温室气体排放具有明显的功效。应当说智能电网的推广是提高能源独立性的重要步骤, 它可以降低人类对化石燃料的依赖, 减少温室气体的排放量。据美国“智能电网联盟”的研究结果显示, 美国国家电网的使用效率每提高5%, 就相当于减少5300万辆汽车的燃料消耗和碳排放。而在中国, 到2020年, 智能电网技术预计将帮助电力企业减少14%的二氧化碳排放量。
经济强引擎
传统能源的有限性与开发使用过程的不经济极大地制约了全球经济的正常增长脚步, 而智能电网实现了能源的替代, 不仅拓展了人类能源利用的空间, 而且也带来了相关产业的勃兴, 其对经济的牵引力不言而喻智能电网首先催发和拉动的是新能源产业。除了能够拉动电力、通讯等传统产业发展外, 智能电网在构建过程中将发展衍生出新兴技术并推进新兴产业如风电产业、太阳能产业以及新能源汽车产业的演化形成。因此, 围绕智能电网建设的未来新能源产业将成为各国经济竞争的焦点。
经济发展节奏的快速提升是智能电网的必然结果。美国政府的智囊机构信息技术创新基金会与IBM公司共同提交的研究报告指出, 如果一年投资100亿美元建设可提高供电效率的智能电网和密切监控电力行业输变电设备, 可创造23.9万个工作岗位。而另一个类数据表明, 目前美国大约有1.3亿块电表, 倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内, 实现市场转型, 这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资。如果美国大力发展智能电网产业, 8-10年内产业规模将超过5万亿美元;如果美国发展超导电网产业, 8-10年内产业规模将超过30万亿美元。同样, 由于特高压和智能电网的需要, 预计今后几年中国每年电网投资都将在2000亿元以上, 如果2009年就启动智能电网的改造, 每年有可能拉动国民经济增长一个百分点左右。
具体到市场而言, 智能电网无疑为企业创造了新的经营与竞争空间。应当说, 智能电网第一次为互联网时代的巨头们提供了参与工业时代最大遗产改造的机会, 也正是如此, 国际IT巨头都已披挂上阵。如IBM公司已领先开发出了智能电表, 该电表可实时进行用电量和电费的计算;谷歌公司已开发成功利用电表节约电费的应用软件, 并且开始在公司员工家庭中试用。当然, 传统产业在智能电网的商机面前也不甘示弱。如通用电气 (GE) 正在开发利用无线通信技术将各地电力消耗的信息传输给供电公司的先进技术, 同时, GE即将在年底推出配合智能电网的电器产品, 包括干衣机、烧水壶、烤炉等。据悉, 这些产品都可以在三种耗电模式下工作:当整个电网用电量处在高峰的时候, 会自动选择低耗电模式工作。洗碗机的显示面板上, 更会显示当前电费价格, 让用户选择电价便宜的时候洗碗。
难题有待破解
鉴于对能源领域的革命性作用以及对经济发展的强大牵引, 智能电网在全球走红已不成问题。然而, 从目前来看, 智能电网的许多环节基本处于构想阶段, 某些关键性技术还没有完全解决, 因此, 单就美国而言, 实现智能电网的普及至少需要10到20年时间, 其他国家所花费的时间可能更长。
——投资方式问题。智能电网既牵涉到原有电路网络的改造与升级, 又必须对新的设备进行投入, 是一项耗资巨大、耗时长久的工程。鉴于所需要资本的庞大和回报周期漫长, 完全由企业投资可能性不大, 而由政府单方面投入也会受到财政资金的制约, 甚至会对民间资本形成“挤出效应”。因此, 即使在美国, 不同的城市也采取不同的投资方式, 有的由政府完全投入, 有的部分引进民间资本。不过, 无论采取哪种方式, 对于一些发展中国家而言, 智能电网所需要的巨大资本将是一个不小的压力, 智能电网的“全球化”也可能因为资金的约束而止步。
——商业模式问题。即使投资问题解决了, 智能电网建成后采取怎样的商业模运营模式也是一个棘手的难题。在美国, 80%的智能电网准备由私人部门拥有并运营, 而博尔德市的电力供应从发电、输电到零售的企业都是由市政府所有的。至于其他国家是采取政府所有统一运营还是主要由企业管理运营、抑或是政府与企业联手运营, 既要取决于前期投资方式, 又要具体分析市场环境状况。在没有统一的商业运营模式前提下, 可以通过各种不同的示范项目和工程寻找可行的操作模式。
——统一标准问题。智能电网具有全球化特征, 因此其应该拥有一套国际化的标准。但是, 目前不同的国家对于智能电网标准的制定存在诸多分歧, 而且智能电网涉及许多电气产品和技术、供应商的利益, 不同产品供应商会采用不同的技术、标准, 选用某种产品有时会出现不同的发展方向和走势。基于此, 美国“智能电网联盟”目前正与联合国15家机构和国际标准组织 (ISO) 进行合作, 致力于制定一套智能电网的标准和互通原则, 同时, 中国与美国也在积极联合制定一项国际化的智能电网技术标准。
智能电网的发展策略分析 篇8
智能电网, 顾名思义, 就是在传统的物理电网的基础之上, 融入了现代化的通讯、计算机和信息等技术, 从而组成了新型的电网系统。智能电网的优势主要体现在以下几个方面:第一, 可以满足不同用户的不同需求, 智能电网将众多高科技融入进来, 可以提供更多的、更优质的综合性服务, 在满足用户普通用电需求的同时, 也可以提供一系列的个性化的增值服务;第二, 通过融入新的高新技术, 使得管理人员对于电网的控制更加容易, 而且还可以对电力系统进行实时监测和自动化控制, 不仅节省了人力物力, 还提高了经济效益;第三, 智能电网通过先进技术对传统电网的资源重新整合并进行优化配置, 提高能源利用率, 进一步保护环境和节约能源, 缓解人类生存与资源消耗之间的矛盾。
二、智能电网的发展状况
(一) 国内智能电网的发展状况。
我国在建设智能电网的时候, 充分考虑到了我国的基本国情:我国人口众多, 用电需求比较大;地域范围广、用电需求不平衡;这些都是我国的基本国情, 也是在建设智能电网时不得不考虑的问题。经过综合分析和研究得出结论:我们要建设的是在特高压基础上的坚强的智能电网。从2008年开始, 建设智能电网在我国已经得到重视, 并被看作是未来电网的必经之路。与此同时, 我国为建设智能电网这一工程提出了全面的、详细的计划, 建设智能电网要分三个阶段进行, 每个阶段的工作内容也作出了完整的叙述, 而且也将我国东西能源发展和需求的不平衡考虑进去, 从而为我国的智能网建设作出科学的规划。
(二) 国外智能电网的发展状况。
通过调查研究显示, 目前为止, 北美、澳大利亚和欧洲各国逐渐认识到智能网的重要性, 开始纷纷投入到对智能网的研究和建设中去, 其中主要以美国和欧洲为代表。下面就分别介绍智能网在美国和欧洲的发展状况:第一, 美国电力系统的主要问题是技术落后, 因此在建设智能网的时候, 更加注重的是对网络基础架构的更新和升级, 通过增加对技术方面的投入, 同时运用技术实现对电网的智能化。值得注意的是, 美国在发展和建设智能网的时候, 侧重于考虑商业利益, 在提高用户体验性方面有值得借鉴的地方;第二, 推动欧洲各国建设智能网的原始动力是环境因素, 欧盟提出的控制温室气体排放量的政策, 迫使欧洲各国希望通过建设智能电网, 节约能源消耗从而达到减少排放温室气体的目的。主要是利用一些可再生能源, 例如风能、太阳能和生物能等, 满足对于电力能源的需求, 同时对环境保护作出一定的贡献。
三、促进智能电网发展的策略
科学技术的发展为智能电网的建设提供了技术支持, 通过反复的试验证明, 智能电网的技术可行性是毋庸置疑的, 但是它的安全性和稳定性以及能够创造的经济效益还需要在实践中进一步验证。传统的电网已经无法满足用户的用电需求, 因此未来的电网必须是集智能化、自动化、节约型于一身的新型电网, 所以说, 智能电网是电力系统未来的发展趋势, 为了促进智能电网在我国的建设和发展, 需要从以下几个方面作出努力:
(一) 规范化智能电网的标准。智能电网的组成包含许多不同领域的高新技术, 要想把这些技术都投入到智能网这一整体中, 必须制定相应的标准, 用来规定不同的技术指标, 从而可以建设大规模的智能电网。根据我国的基本国情需要, 在我国建设惠及13亿人民的智能电网是一项浩大工程, 需要众多相关机构的参与和执行, 制定统一的技术标准, 是开发和建设智能电网关键的一步。一是要明确智能电网的建设涉及到哪些技术, 有哪些组织参与到建设中来, 在国家电力管理部分的组织下参与智能电网的标准的制定和实施;二是对于以后有可能添加和发展的新技术也要有前瞻性的准备, 根据以后的具体需要不断修改和完善这些标准。
(二) 发展各类高新技术。虽然在国内已经开始智能网的规划和建设, 也有了一定的新的科学技术作为支撑, 成为智能电网未来发展的坚强后盾。但是我国的智能网建设仍然处于起步阶段, 距离最终的投入实施还有一定的时间, 相关方面的理论研究和技术实践还需要进一步完善和发展。因此, 我们应该重视与建设智能电网相关的研究。可以从以下几个方面做起:第一, 政府可以制定相应的鼓励措施, 倡导与智能电网相关领域的技术研究, 并对作出突出贡献的集体和个人给予表彰或者物质奖励;第二, 加大研究经费的投入, 为相关技术的研究提供所需的设备和技术人员, 不断壮大智能电网的技术支持队伍, 为我国的智能网建设提供技术上的保障。
(三) 注重理论与实际相结合。理论和实践是开发新技术不可分割的重要组成部分, 两者相互联系、相互渗透、缺一不可。在对智能电网的研究过程中, 一定要注意理论与实践相结合, 切不可将两者割裂开来。将理论与实践科学合理地联系在一起, 发挥两者的重要作用, 可以从以下几个方面做起:第一, 要善于利用成熟的理论去指导实践, 在智能电网建设过程中一定要有技术作为理论上的支持, 使得实际的运行和操作步骤都有理论依据;第二, 通过部分地区的试验或者大规模的投入使用, 检验理论是否正确, 根据实际情况对理论不断地丰富和完善, 对于不合理的地方给予更正, 促进智能电网理论的进一步完善。在实际的智能电网过程中, 理论和实践是相互交错进行的, 为建设运行良好的智能电网作出突出贡献。
(四) 划分智能电网试验区。我国国土面积比较大、地域广泛, 仅仅依靠成熟的理论支持是远远不够的。因此, 在智能电网大规模投入运行之前, 首先应该在一定的区域内进行试验。通过建立智能电网试验基地, 将相关技术、设备和人力资源等投入使用, 观察智能电网的实际运行情况。由于我国的人口分布、气候环境等差异比较大, 加上不同地区的用电需求也有所不同, 在智能电网的实践基地一定要充分考虑到这些因素, 同时对于一些理论研究中不足的地方, 或者试验时的突发性事件都能够采取一定的应对措施, 这也充分证明了智能电网的实施不能一蹴而就, 必须循序渐进, 才能不断地发展和完善。
(五) 不断进行技术和理论创新。目前为止, 投入到智能电网建设的科学技术还远远不够, 我国在普及建设智能电网的过程中, 面临着很多机遇和挑战。我国的水电资源丰富, 在发展智能电网过程中有着很大的优势;但是我国建设智能电网的技术尚不完善, 很多方面还值得深入探究。必须要不断地进行理论和技术上的创新研究, 才能保持智能电网的生命力和持续发展能力, 这也是促进智能电网建设的重要途径。例如, 我们可以在吸收和借鉴欧洲国家的能源节约措施, 提高在太阳能、风能等方面的理论和技术, 通过不断的理论和技术创新, 不断地促进智能电网的建设和发展。
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关于智能电网技术体系分析 篇9
随着经济社会的快速发展,我国的工业生产水平和人民生活质量都得到了显著提升,但这同时也造成了对能源的供应质量提出了更高的要求。现阶段,电能作为全世界范围内使用最为广泛的一种能源,如何确保其安全稳定供应正引起了越来越多人的重视。在这种背景形势下,国际上很多国家都相继提出了智能电网的发展理念。与传统的电网建设理念不同,智能电网更加强调信息化、自动化以及互动化的战略发展目标,它可以显著提升电网运行的可靠性,在保障能源安全方面具有重要意义。但与此同时我们也要清醒的认识到,智能电网的建设是一项非常复杂的系统工程,当前已有的电网技术无法满足智能电网的建设需求,亟需建立一个系统、完善的智能电网技术体系,以为智能电网的建设工作提供有力的支撑。本文对智能电网技术体系进行了探讨,希望对相关工作能够有所借鉴。
2 智能电网技术的主要特征
智能电网在建设过程中要综合考虑环境、发电、输配电、用电以及经济效益等各方面的因素,从而全面提升电网的运行管理水平和工作可靠性,而这就对智能电网技术提出了比较高的要求。具体而言,智能电网技术应该具有以下特征:
(1)自愈。所谓自愈是指应用到智能电网中的技术要有助于提升电网的运行可靠性,即使不可避免地会发生故障,也可以对故障设备进行及时隔离,从而将故障对电网的影响降到最低,这对确保电力的安全供应具有重要意义。此外,除了对故障可以实现及时隔离外,智能电网还应可以对故障做出快速的响应甚至是恢复处理,从而有效提升电网的运行可靠性。
(2)交互。智能电网技术的应用要能全面提升电网运行的自动化水平和智能化水平,但这并不是说电网运行就可以完全摆脱人工干预。智能电网技术应该可以为企业和用户提供多种运行和优化方案,在方便用电管理的同时也可以激励用户节约用电。
(3)优化。智能电网技术包括先进的信息数据管理以及资源优化配置技术,而通过对这些技术的应用,可以从整体上提升电网的运行效益,在确保用户的正常用电不受影响的条件下尽量降低电网的运行管理和维护成本,从而提升电力企业的经济效益。
(4)兼容。考虑到当前各种新能源的应用广度和深度都在不断扩大,智能电网技术应该为新能源提供并网接口,具备开放性地兼容各种新能源的能力。
(5)集成。智能电网与传统电网的一个显著区别在于它具有高度的集成性,除了可以实现对运行监控、维护、能量管理以及配电管理等传统的电网运行管理功能进行高度集成外,它还应可以对市场运营、企业资源规划等其他各类信息系统进行集成和共享,进而打造统一的电网综合运行管理平台,这对提升电网的运行管理质量和效率意义重大。
3 智能电网技术体系
3.1 实时信息采集及处理技术
智能电网的一个显著优势就是可以实现对电力参数的实时采集,如电压、电流、功率以及功率因数等。在实现对电力参数实时采集的基础上,智能电网还可以对这些数据进行妥善的存储和处理,并在此基础上对当前电网的运行状态进行分析以及对可能存在的故障隐患进行识别和快速处理。
3.2 能源转换技术
随着风电、太阳能发电等技术的广泛应用,未来电网是朝着大规模的能源转换以及并网的方向发展,而这就对能源转换技术提出了较高的要求。就目前来说,我国智能电网建设中所采用的能源转换技术主要集中在可再生能源方面,与欧美国家相比还有不小的差距,而这还需要我们对相关技术做进一步的研究和开发。
3.3 电能质量优化技术
电能质量优化技术主要包括电能质量控制技术、自适应静止无功补偿技术、直流有源滤波器相关技术、连续调谐波器关键技术等,这些技术的应用在提升电能质量和降低电网运行成本等方面发挥着至关重要的作用,在未来的智能电网设计和建设中具有广泛的应用前景。
3.4 超导电力技术
超导电力技术是利用超导体的无阻载流能力和正常态与超导态相变的特性发展而来的一种新型电力技术,它可以显著的提高电网的能量传输效率和可靠性,在整个电力价值链中都有广泛的应用前景。
3.5 高速双向通信技术
将高速双向通信技术应用到智能电网中,可以有效提升电网的运行监控能力,并且能够实现对智能电网的运行和调度管理的优化,从而显著提高智能电网的运行效益和工作可靠性。
4 结束语
智能电网是未来电力系统发展的一个主要趋势,而要推动智能电网的建设和发展,就必须建立一个系统、完善的智能电网技术体系,从而为智能电网的建设工作提供有力的技术支撑,而这还需要我们电力技术人员做出更多的努力和创新。
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智能电网经济性分析 篇10
【关键词】智能电网；信息网络；信息通信技术
【中图分类号】U665.12 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0035-02
前言
随着电网智能化、互动化程度的提高和新的通信方式的出现，智能电网信息安全防护难度不断增加。我国智能电网是在建设坚强电网的基础上，以建设距离长、容量大等输电特征的特高压电网为核心，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共6个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的智能技术特征，并重点关注智能输电领域，结合特高压建设与运营，提升驾驭大电网安全运行的能力，同时统筹配电网智能化建设工作，逐步建设独具特色的智能电网。鉴于信息系统在智能电网建设中的特殊性，本文结合当前电力工业和信息产业的发展现状，从信息技术的角度，探讨了智能电网的对信息网络平台的要求，以及为实现电网智能化，信息系统所应具备的特点和发展形态。
1、智能电网面临的新问题
1.1 智能电网概述
20世纪，能源和环境危机迫使能源系统变革成为必然。电力系统作为能源系统的核心，自上世纪九十年代以来，国际上相继出现的大停电事故暴露出传统电力系统的缺陷，人们开始重新重视和思考电力系统发展方向，智能电网最终成为世界电力工业的变革目标。2009年美国的能源新政掀起了智能电网在世界范圍的建设热潮。电力系统是能源和环境问题的纽带，智能电网理所当然地成为了解决能源气候问题的核心，建设智能电网成为世界各主要国家的发展战略。智能电网以开源节流为目的，促成能源系统的升级换代。在先进的电力一次和二次技术的支持下，在发电侧为大规模新能源接入创造条件；在用户侧支持智能电器设备的即插即用、新型插电式电动汽车的充电与辅助服务、需求侧响应，以及用户能量管理等。
智能电网以能源系统变革为核心，广泛地创造需求、引导需求，形成了涉及能源、环保、制造业、交通运输和IT业等共同组成的生态圈，世界各国和企业巨头都在智能电网所带动的整个生态圈中寻求自己的利益。欧盟重视可再生能源接入，突出电网的高灵活性和高可接入性；美国重视陈旧电力设施的改造和能源的跨区域补给，更强调电网坚强可靠；IBM和谷歌重视信息技术的应用，更强调系统的信息技术解决方案。欧洲能源贫乏、美国地域辽阔，而IT巨头拥有信息技术的优势，这些是造成他们智能电网战略和解决方案不同的主要原因。
1.2 智能电网的调控难题
电力系统的主要职能是一次能源的转换和输送，由于电力系统本身规模庞大和影响因素众多，电力系统的运行规律与控制方法非常复杂。而智能电网的出现又给电网带来了更加多元化的因素，智能电网的有效控制和管理面临着空前的挑战。
（1）电力系统本身的复杂性。随着大规模电网互联，大容量、特高压和各种新型电力电子元件的应用，数量巨大、属性差异显著的电力设备，通过越大规模电网紧密地耦合在一起，任何元件的物理变化，都以光速瞬间波及系统的各个角落，其动态物理过程异常复杂。一方面，电力系统运行遵守电路原理的制约；另一方面，电力企业在管理体制上是分层、分区、分别独立进行的，而电力市场的引入，又对电网运行提出了许多非技术性的要求。技术、管理和市场层面的问题交织在一起，造成电力系统优化控制在可预见的未来仍是世界性难题。
（2）新能源的大规模利用。新能源的大规模利用，是智能电网的主要内容，由于新能源发电的不确定性，以及我国能源禀赋和建设条件的限制，大规模可再生能源需要进行大规模长距离输送，才能得到有效利用，而可再生能源发电的间歇性和波动性，给系统运行控制带来极大困难。
（3）插电式电动汽车入网。电动汽车已经列为我国“863计划”的重大科技专项。作为一种新型负荷，考虑到电池特性和用户行为，其组合特性非常复杂。
若通过有效激励引导用户行为，则可以减小电网峰谷差、提高设备利用率；不然，将给电网运行造成巨大的冲击。更为重要的是，电动汽车可组成分布式储能系统，成为电网的重要可控资源，若通过新型的连接技术和控制方法，实现电动汽车与电网的能量和信息交互，可以为接纳新能源、提高总体能源效率创造条件。电动汽车作为一种新型资源，涉及到电力生产到用户行为的各个方面，这将深刻地改变传统电力系统的运行控制与调度模式。
（4）配电网和用户端智能化。配电网和用户端智能化支持电动汽车、分布式能源和微网接入等，为高可靠性供电和用户互动创造了条件。一方面，通过良好的资源整合与优化配置，电动汽车、分布式能源和需求侧响应可以作为有效资源，起到削峰填谷、降低损耗、推迟电力设施扩建、提高设备和能源利用效率等作用；另一方面，多元化因素的引入，显著地增大了电网运行控制的难度。
（5）信息网与电力网的融合。由于电力系统本身的复杂性，信息通信系统一直是电能可靠传输的重要保障。随着智能电网多元化、互动性等因素的引入，使得传统运行管理方法已经不能适应新环境的要求。信息通信系统与电力网的融合，为电力系统智能化创造了条件。而信息通信系统为电网运行控制提供新的解决方案的同时，也使得信息系统的安全风险也变得更加严重。
2、智能电网的信息网络支撑平台
2.1 信息系统是实现电网智能化的载体
随着电网规模膨胀和复杂性的提高，信息系统成为保障电力系统安全稳定运行不可或缺的一部分。现代电力系统，已经发展成为传统电力系统、信息通信系统与监控系统组成的一体化网络，其生产自动化和运营管理水平的提高，与信息技术的发展息息相关。下一代智能电网对电网自动化和运营水平提出了更高的要求，实现智能电网，必须将信息技术的神经网络贯穿全网，通过传感器网络、智能终端、智能控制中心和信息网络实现全网可观可控，变革传统电网的控制和运营模式，以兼容新能源和灵活应对用户的多样需求。由于智能电网多元、互动等因素的引入，使得技术、管理和市场层面的关系更加错综复杂，并更多地涉及到其他领域的问题，如环境保护、信息安全、人们行为模式等。智能电网赋予了电力系统新的功能和形态，这一变革要求电网运行控制和管理模式的转变，这一转变以电力技术和信息技术的发展和广泛应用为技术保证。
电力系统为人类社会的生产和生活服务，在发、输、配、用等各个环节都涉及到人的因素，具体表现为电力、资金和信息的流动。电力从电源流向用户，资金从用户流向电源，信息在电源和用户之间双向流动，为电力系统正常运行提供保障。在智能电网环境下，信息通信系统贯穿于电力系统的各个环节，作为電力系统的神经系统，其涉及的是信息的流动，包括信息的采集、传输、处理、挖掘、分配和展示。电力系统运行控制以及各项业务的开展，集中体现为神经系统的信息处理过程，电力流和资金流的管理，最终表现为信息流的管理，信息系统成为电网智能化的载体。
2.2 智能电网的信息网络支撑平台结构
智能电网多元、互动因素的引入，使得信息管理的重要性空前，信息网络平台成为电力系统运行管理的基础保障。由于电力系统各项业务紧密关联、相互依托，智能电网的信息网络平台，必须建立在开放系统和数据共享的基础上，需要将信息技术渗透于发、输、变、配、用和调度各个环节，通过信息网络的触角，监控全网设备的参数和状态，支持信息双向互动，实现全网自适应优化运行，并能够支持企业资产全生命周期管理，辅助企业发展决策。信息网络支撑平台的总体结构，如图1所示，其核心是数据共享平台，由数据交换平台、通用数据访问接口和公共信息模型（CIM）构成。数据交换平台实现了数据处理与具体位置的无关性，通用数据访问接口，实现了数据访问方式与具体应用的无关性，公共信息模型，实现了数据表示与具体应用的无关性，三者共同提供了一种数据共享机制，为智能电网各种数据处理和业务应用铺平了道路。
值得注意的是，数据交换平台的设计和实现，不仅需要考虑数据的一致性和有效性，同时还要特别关注对通信延迟要求较高的环节，如广域控制和保护等，从而真正满足智能电网对数据的各种要求。通信基础设施是数据共享机制的物理基础，先进的业务应用系统是智能电网的大脑。通信基础设施、数据共享平台和业务应用，共同构成了信息网络支撑平台。实施全面的信息网络支撑平台建设，需要遵循以下几个方面的要求：
（1）在基础设施方面，构建全覆盖、宽带、实时、具有业务感知能力的信息通信网络。
（2）在体系架构方面，采用SOA架构，构建满足电力业务需求的服务体系；建立具有统一接口、统一信息模型的数据共享平台。
（3）在业务系统方面，总体规划，制定统一的业务标准和服务标准；完善业务信息系统，满足电力企业、用户和第三方的业务需求；实现信息和软件资源共享，以及不同业务系统的协同工作。
（4）在开发维护方面，构建开放统一的信息通信管理系统，实现对全网信息通信资源的一站式监测和维护；建立电力企业业务应用基础开发平台，以提高软件开发效率和质量。
（5）在安全保障方面，健全安全管理规章制度，规避人为造成的信息安全风险；完善信息安全技术保障体系，提供全方位的软硬件安全防护。
2.3 智能电网的信息技术保障
简单地将互联网技术移植到传统电力系统，无法实现智能电网，电力系统对信息通信系统有很多特殊的要求，与互联网信息服务本身有显著的不同。智能电网运行管理，对通信系统的带宽、实时性、可靠性和安全性的要求浮动范围宽广，在现场设备级和厂站级对通信实时性和可靠性要求非常苛刻。互联网物理设备和通信协议等，在电力系统的很多领域尚不能满足要求，IEC61850等已有工业协议给电力信息通信提供了解决方案，仍然存在着许多智能电网领域的信息通信需求得不到满足。智能电网为信息产业提供了巨大的发展机遇，互联网底层技术的发展，为智能电网的实现提供基础保障。
云计算是近年来IT业兴起的一种网络应用模式，在商业领域获得了很多成功的应用。云计算将抽象的计算能力变成一种商品，通过网络将计算资源优化整合，以大规模计算代替分散应用，这为智能电网海量信息处理提供了可能。在现有的硬件条件下，电力系统应用如进行广泛的系统动态超实时仿真等，还受到计算能力的限制，云计算以前所未有的信息存储、传输和计算能力，可以对智能电网信息资源进行充分整合，打造电力系统的“超级计算机”，为电力系统运行管理的智能化和服务的多样化提供了实现途径。
3、结束语
智能电网的规划设计分析 篇11
关键词：智能电网,规划设计,问题分析
智能电网的运用需要建立在高速双向结构的通信网络基础上, 并且通过电网的智能化实现电网运营的集成、现代化, 结合当前传感、遥感与测量技术, 融合先进的设备和运用先进的管理和控制方法对我国当下的智能电网的决策与运营工作提供一个支持系统, 以此来实现电网建设的安全性、可靠性、经济性以及工作上的高效性。[1]智能电网主要是指电网实现智能化, 其特征包括激励用户、抵御攻击、满足用户用电需求等。
同时智能电网还能够容许多种不同的发电形式的介入, 保障公共资产优化和高效化的运行, 最终在新形势下实现电网建设的快速发展。因此本文从智能电网的规划设计与分析方面进行探讨, 希望能够对当前智能电网的规划设计工作以及管理建设工作提出一定的思考和建议。
一、智能电网的规划设计难点分析
当前智能电网的规划设计工作仍旧存在一些设计与技术方面的难点, 主要有以下几个方面:
1.1微电网运行技术方面的问题
微电网也称微网, 由储能装置、能量转换装置以及分布式电源等汇集而成, 它是一种小型发电及配电的电网系统, 很大程度上能够实现自我控制与自我管理、保护工作, 不仅在维持独立行动和外网联合方面能够同时运行, 而且它还是智能电网的重要组成成分。微电网有着多种运营的结构, 一些电网结构因为微电网系统的出现在很大程度上还会改变配电网的结构以及运行的情况, 进而衍生出许多输电网安全、控制与保护方面的问题, 因此在微电网运行方面需要对技术问题给予充分的关注, 在微电网停运时应该及时运行微网孤岛状态对微网进行恢复和控制。
1.2分布状发电系统方面的运行问题
分布式发电系统是由一些小型模块以及分散化的发电单元组成的, 在用户附近建立了一些高效、可靠的发电单元可以充分开发和利用分散的能源, 同时还能够获取一些易于获取的再生能源, 最终实现对电网运营工作中能源使用效率的提高。分布式的发电系统通常在接入了中低压配电系统之后能够对其产生非常深远的影响。分布式发电系统不仅能够发挥其分散、随机的特点, 同时还能大量的分布式电源接入之后实现对整个配电系统运行的总作用力。相关的配电和数据分析人员不仅要认识到分布式发电系统的特点, 利用好其优势, 并且要通过改良分布式发电系统自身的一些计算和分析方法方面的漏洞, 实现对电网系统暂态功率的平衡与系统侧的稳定。
二、智能电网的规划设计工作的提升措施
2.1提高电网管理水平, 充分重视电网技术开发工作
侧管理技术是实现我国当前智能电网高效化运营工作的一个重要技术参数, 在智能电网的运营和管理工作中加大对技术研发的投入, 不仅能够实现智能电网的有效运行, 同时还能够加快智能电网的一体化建设工作, 进而实现智能电网数据库、供需以及功能的一体化。[2]为了更好地实现智能电网的一体化建设目标, 将高端科学技术与有效合理的电网信息融合起来, 实现对相关用户的及时反馈, 进而改进智能电网整个系统的运行和管理情况。因此为了提升智能电网的规划设计工作质量, 提高电网管理水平, 充分重视电网技术开发工作具有重要意义。
2.2加强智能电网专业技术人才的培养与引进工作
除了在相关的技术和设备方面进行革新之外, 提高智能电网的规划设计工作质量还离不开组建一支专业技术人员队伍对我国当前智能电网建设工作进行革新。电网管理和技术人才的培养与引进工作不仅能够进一步提高电网的使用效率, 同时也能够更切合实际地革新设备, 并且促进智能电网一体化建设工作的完成。例如我国当前在智能电网的设备和管理工作加大人才培养与引进经费的投入, 能够革新原有管理队伍的管理观念, 同时引导企业领导者对智能电网一体化工作的运营保持与时俱进的清醒认识和理解, 最终引导用户有效参与智能电网的运营工作, 实现电网的有效运行。
三、结语
综上, 我国目前的电网建设正处于一个快速发展时期, 而智能电网建设在科技与民生方面对于提高我国电网的建设质量、提升电网运营的质量上有着重要的作用。
在对智能电网进行规划设计时, 不仅应认识到当前智能电网的规划设计工作的难点, 更应从难点分析出发, 提高电网管理水平, 充分重视电网技术开发工作, 加强智能电网专业技术人才的培养与引进工作, 以此提升智能电网的规划设计工作的质量。
参考文献
[1]王明俊.智能电网的推动因素、研发路线和难点问题[J].供用电.2012 (04) :15