智能電網(wǎng)(Smart Grid)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。

編輯摘要

目錄

1 簡介

2 概念提出

3 發(fā)展歷程

4 研發(fā)目標

5 學術研究

1 簡介

2 概念提出

3 發(fā)展歷程

4 研發(fā)目標

4.1 必須更加可靠

4.2 必須更加安全

4.3 必須更加環(huán)境友好

5 學術研究

5.1 基礎結構子系統(tǒng)

5.2 管理子系統(tǒng)

5.3 保護子系統(tǒng)

6 技術支持

6.1 通信技術

6.2 量測技術

6.3 設備技術

6.4 控制技術

6.5 支持技術

7 影響因素

8 主要特征

8.1 智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)

8.2 智能電網(wǎng)激勵和包括用戶

8.3 智能電網(wǎng)將抵御攻擊

8.4 提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量

8.5 將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件

8.6 容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入

8.7 將使電力市場蓬勃發(fā)展

8.8 優(yōu)化其資產(chǎn)應用，使運行更加高效

智能電網(wǎng) - 簡介

智能電網(wǎng)結構示意圖

智能電網(wǎng)(英語：Smart grid、smart electric grid、或intelligent grid)，以雙向數(shù)字科技創(chuàng)建的輸電網(wǎng)絡，用來傳送電力。它可以偵測電力供應者的電力供應狀況，與一般家庭用戶的電力使用狀況，來調(diào)整家電用品的耗電量，以此達到節(jié)約能源，降低損耗，增強電網(wǎng)可靠性的目的。智能電網(wǎng)雛型是20世紀產(chǎn)生的，由一些中心發(fā)電機向大量用戶傳輸電能的電網(wǎng)的簡單升級。在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎上，電能的傳輸拓撲網(wǎng)絡更加優(yōu)化以滿足更大范圍的各種用電狀況，如在用電量低的時段給電池充電，然后在高峰時反過來給電網(wǎng)提供電能。

智能電網(wǎng)包含了一個智能型電表基礎建設(Advanced Metering Infrastructure，AMI)，用于記錄系統(tǒng)所有電能的流動。通過智能電表(Smart meter)，它會隨時監(jiān)測電力使用的狀況。智能電網(wǎng)包括超導傳輸線以減少電能的傳輸損耗，還具有集成新能源，如風能，太陽能等的能力。當電能便宜時，消費者可以開啟某些家用電器，如洗碗機，工廠可以啟動在任何時間段都可以進行的生產(chǎn)過程。在電能需求的高峰期，它可以關閉一些非必要的用電器來降低需求。其他的智能電網(wǎng)發(fā)展方向包括電網(wǎng)之故障偵測、判斷、自動試送電等。智能電網(wǎng)之最基礎建設在于電網(wǎng)上的設備由人工在地監(jiān)測，進化到遙測、遙控，再進化到自動判斷調(diào)整控制。

現(xiàn)代化的電能網(wǎng)絡被許多政府認為是一種能夠有效減少能源依賴，減緩全球溫室效應的措施。智能計量作為智能電網(wǎng)的一部分，但它本身本不能稱為一個智能電網(wǎng)。在美國奧巴馬總統(tǒng)宣布振興經(jīng)濟方案之中納入智能電網(wǎng)計劃后，已經(jīng)引起世界各國的重視。

智能電網(wǎng) - 概念提出

智能電網(wǎng)概念的發(fā)展有3個里程碑：

第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網(wǎng)”解決方案。IBM的智能電網(wǎng)主要是解決電網(wǎng)安全運行、提高可靠性，其在中國發(fā)布了《建設智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理-中國電力發(fā)展的新思路》白皮書，解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產(chǎn)和設備提高數(shù)字化程度;二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系;三是進行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進行相關分析，以優(yōu)化運行和管理。該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關企業(yè)提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是IBM一個市場推廣策略。

第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了以公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網(wǎng)系統(tǒng)進行升級換代，建立美國橫跨四個時區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng);發(fā)展智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，最大限度發(fā)揮美國國家電網(wǎng)的價值和效率，將逐步實現(xiàn)美國太陽能、風能、地熱能的統(tǒng)一入網(wǎng)管理;全面推進分布式能源管理，創(chuàng)造世界上最高的能源使用效率。美國政府的智能電網(wǎng)有三個目的，一個是由于美國電網(wǎng)設備比較落后，急需進行更新改造，提高電網(wǎng)運營的可靠性;二是通過智能電網(wǎng)建設將美國拉出金融危機的泥潭;三是提高能源利用效率。

第三個是中國能源專家武建東提出的“互動電網(wǎng)”。“互動電網(wǎng)”是指在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上，以智能電網(wǎng)技術為基礎，通過電子終端將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成網(wǎng)絡互動和即時連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現(xiàn)電力、電訊、電視、遠程家電控制和電池集成充電等的多用途開發(fā)。它可以整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)的管理，將電網(wǎng)提升為互動運轉的全新模式，形成電網(wǎng)全新的服務功能，提高整個電網(wǎng)的可靠性、可用性和綜合效率?；与娋W(wǎng)具備可靠、自愈、經(jīng)濟、兼容、集成和安全等特點，主要解決三個問題，一是以信息技術改造和提升現(xiàn)有的能源體系，特別提高集能源大成的傳統(tǒng)電網(wǎng)體系的能源效率;二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的創(chuàng)新能源利用體系;三是要建造消費者和生產(chǎn)者互動的精巧、智慧和專家服務化的能源運轉體系。[1]

智能電網(wǎng) - 發(fā)展歷程

智能電網(wǎng)

2005年，坎貝爾發(fā)明了一種技術，利用的是(Swarm群體行為)原理，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量?？藏悹柊l(fā)明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現(xiàn)有效控制。比如，一臺空調(diào)運轉15分鐘，以把室內(nèi)溫度維持在24℃;而另外兩臺空調(diào)可能會在保證室內(nèi)溫度的前提下，停運15分鐘。這樣，在不犧牲每個個體的前提下，整個大樓的節(jié)能目標便可以實現(xiàn)。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。

2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)強調(diào)智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。這時候的智能電網(wǎng)應該是指輸配電過程中的自動化技術。

2006年中期，一家名叫“網(wǎng)點“(GridPoint)的公司最近開始出售一種可用于監(jiān)測家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術調(diào)整家用電器的用電量。這個電子產(chǎn)品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網(wǎng)中的一個基礎設施。

2006年，美國IBM公司曾與全球電力專業(yè)研究機構、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數(shù)字控件和分析工具，自動監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯(lián)網(wǎng)的裝置。這個可以看作智能電網(wǎng)最完整的一個解決方案，標志著智能電網(wǎng)概念的正式誕生。

2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動了智能電網(wǎng)可行性研究項目，并規(guī)劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰(zhàn)略，即：在2010年初步建成電網(wǎng)高級調(diào)度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網(wǎng)領域。

2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個智能電網(wǎng)城市，每戶家庭都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風電和太陽能等清潔能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現(xiàn)，可以重新配備電力。

2008年9月 Google與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明對外宣布，他們正在共同開發(fā)清潔能源業(yè)務，核心是為美國打造國家智能電網(wǎng)。

2009年1月25日美國白宮最新發(fā)布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網(wǎng)的整體革命。2月2日獨能源問題專家武建東在《全面推互動電網(wǎng)革命拉動經(jīng)濟創(chuàng)新轉型》的文章中，明確提出中國電網(wǎng)亟須實施“互動電網(wǎng)”革命性改造。

2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達成的協(xié)議，雙方同意建立一個“智能公用系統(tǒng)”，實現(xiàn)該國電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監(jiān)控用電，并制定不同的電價來獎勵節(jié)約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元(合7000萬歐元)，其中包括在電網(wǎng)中建立一個傳感器網(wǎng)絡。這種傳感器網(wǎng)絡和輸電線、各發(fā)電站以及其他的基礎設施一起提供相關數(shù)據(jù)，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件，幫助電廠發(fā)現(xiàn)機會，降低成本以及該國碳密集型發(fā)電廠的排放量。

2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監(jiān)測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。

2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設的一部分——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過專家組的驗收。這套系統(tǒng)首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換，便可實現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外，該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務市場品質(zhì)分析平臺，能有效提升調(diào)度部門對并網(wǎng)電廠管理的標準化和流程化水平。

2009年3月3日，美國谷歌向美國議會進言，要求在建設“智能電網(wǎng)(Smart Grid)”時采用非壟斷性標準。

智能電網(wǎng) - 研發(fā)目標

智能電網(wǎng)智能目標

智能電網(wǎng)的目標是實現(xiàn)電網(wǎng)運行的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全。

必須更加可靠

智能電網(wǎng)不管用戶在何時何地，都能提供可靠的電力供應。它對電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題提出充分的告警，并能忍受大多數(shù)的電網(wǎng)擾動而不會斷電。它在用戶受到斷電影響之前就能采取有效的校正措施，以使電網(wǎng)用戶免受供電中斷的影響。

必須更加安全

智能電網(wǎng)能夠經(jīng)受物理的和網(wǎng)絡的攻擊而不會出現(xiàn)大面積停電或者不會付出高昂的恢復費用。它更不容易受到自然災害的影響。智能電網(wǎng)必須更加經(jīng)濟—智能電網(wǎng)運行在供求平衡的基本規(guī)律之下，價格公平且供應充足。智能電網(wǎng)必須更加高效—智能電網(wǎng)利用投資，控制成本，減少電力輸送和分配的損耗，電力生產(chǎn)和資產(chǎn)利用更加高效。通過控制潮流的方法，以減少輸送功率擁堵和允許低成本的電源包括可再生能源的接入。

必須更加環(huán)境友好

智能電網(wǎng)通過在發(fā)電、輸電、配電、儲能和消費過程中的創(chuàng)新來減少對環(huán)境的影響。進一步擴大可再生能源的接入。在可能的情況下，在未來的設計中，智能電網(wǎng)的資產(chǎn)將占用更少的土地，減少對景觀的實際影響。智能電網(wǎng)必須是使用安全的—智能電網(wǎng)必須不能傷害到公眾或電網(wǎng)工人，也就是對電力的使用必須是安全的。[1][2]

智能電網(wǎng) - 學術研究

研究者已經(jīng)進行了大量的關于智能電網(wǎng)的研究。根據(jù)Xi Fang等研究者的最新的智能電網(wǎng)研究調(diào)研報告(Smart Grid - The New and Improved Power Grid: A Survey)，研究工作主要圍繞下面三個子系統(tǒng)進行——基礎結構子系統(tǒng)，管理子系統(tǒng)和保護子系統(tǒng)。

基礎結構子系統(tǒng)

基礎結構子系統(tǒng)是一個位于智能電網(wǎng)底層，結合能量，信息和通信的基礎設施架構。該子系統(tǒng)支撐著以下功能的實現(xiàn)：1)先進的電力產(chǎn)生，傳輸和消耗;2)先進的信息記錄，監(jiān)控和管理;和3)先進的通信技術。從傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)向智能電網(wǎng)轉化的過程中，我們將升級傳統(tǒng)的物理結構的架構到一個數(shù)字信息為基礎的架構。這種需求和改變向電力產(chǎn)業(yè)提出了一個巨大的挑戰(zhàn)。

管理子系統(tǒng)

管理子系統(tǒng)提供先進的管理和控制服務。目前的研究主要集中于提高能量有效性，需求曲線，盈利和污染排放。常用的控制技術包括優(yōu)化，機器學習和博弈論。未來，越來越多的基于智能電網(wǎng)先進基礎架構的新服務和應用將會出現(xiàn)，并且這些服務將最終改變用戶的生活方式。

保護子系統(tǒng)

保護子系統(tǒng)提供先進的電網(wǎng)可靠性分析，錯誤保護，安全和隱私保護服務。但是我們必須注意到先進復雜的基礎結構一方面允許我們實現(xiàn)更先進的機制抵御惡意攻擊和處理錯誤，另一方面也可能導致很多新的系統(tǒng)漏洞。例如美國國家標準與技術研究院指出智能電網(wǎng)一個主要的有點(也就是能夠通過智能電表得到更多用戶的數(shù)據(jù))也將造成潛在的隱私問題。這些數(shù)據(jù)能夠被惡意的第三方取得從而分析用戶的習慣，行為和活動。

智能電網(wǎng) - 技術支持

通信技術

建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡，只有這樣才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標和主要特征。當這樣的通信系統(tǒng)建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。

高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，應用先進的信息技術，實現(xiàn)其最重要的特征—自愈特征。它還可以監(jiān)測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統(tǒng)以及用戶進行網(wǎng)絡化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務的水平。

智能電網(wǎng)

量測技術

參數(shù)量測技術是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進的參數(shù)量測技術獲得數(shù)據(jù)并將其轉換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。

對于電力公司來說，參數(shù)量測技術給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關系(WAMS)、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務所用。

設備技術

智能電網(wǎng)要廣泛應用先進的設備技術，極大地提高輸配電系統(tǒng)的性能。未來的智能電網(wǎng)中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質(zhì)量以及電力生產(chǎn)的效率。

未來智能電網(wǎng)將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網(wǎng)和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質(zhì)量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備，來提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網(wǎng)絡結構，如微電網(wǎng)。

控制技術

先進的控制技術是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預測狀態(tài)并確定和采取適當?shù)拇胧┮韵?、減輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。這些技術將提供對輸電、配電和用戶側的控制方法并且可以管理整個電網(wǎng)的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術緊密依靠并服務于其他四個關鍵技術領域，如先進控制技術監(jiān)測基本的元件(參數(shù)量測技術)，提供及時和適當?shù)捻憫?集成通信技術;先進設備技術)并且對任何事件進行快速的診斷(先進決策技術)。另外，先進控制技術支持市場報價技術以及提高資產(chǎn)的管理水平。

智能電網(wǎng)

未來先進控制技術的分析和診斷功能將引進預設的專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動的控制行動。這樣所執(zhí)行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。

支持技術

決策支持技術將復雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉化為系統(tǒng)運行人員一目了然的可理解的信息，因此動畫技術、動態(tài)著色技術、虛擬現(xiàn)實技術以及其他數(shù)據(jù)展示技術用來幫助系統(tǒng)運行人員認識、分析和處理緊急問題。

在許多情況下，系統(tǒng)運行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網(wǎng)需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統(tǒng)、工具和培訓，以使電網(wǎng)運行人員和管理者能夠快速的做出決策。

(1)可視化—決策支持技術利用大量的數(shù)據(jù)并將其裁剪成格式化的、時間段和按技術分類的最關鍵的數(shù)據(jù)給電網(wǎng)運行人員，可視化技術將這些數(shù)據(jù)展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。

(2)決策支持—決策支持技術確定了現(xiàn)有的、正在發(fā)展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示系統(tǒng)運行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。

(3)調(diào)度員培訓—利用決策支持技術工具以及行業(yè)內(nèi)認證的軟件的動態(tài)仿真器將顯著的提高系統(tǒng)調(diào)度員的技能和水平。

(4)用戶決策—需求響應(DR)系統(tǒng)以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產(chǎn)電力。

(5)提高運行效率—當決策支持技術與現(xiàn)有的資產(chǎn)管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網(wǎng)運行、維修和規(guī)劃的效率和有效性。

智能電網(wǎng) - 影響因素

影響電網(wǎng)運行的突發(fā)狀況可能出現(xiàn)在發(fā)電廠發(fā)電，電能傳輸以及電能需求等任意一下環(huán)節(jié)發(fā)生。這種狀況可能是自然環(huán)境，如云層遮擋太陽使得太陽能電站功率下降，又如，炎熱的天氣使得空調(diào)的使用率上升。還有可能由于商業(yè)原因發(fā)生在電能供應端，例如，電能用戶可能在用電高峰時減少用電，因為電價的作用是減少用電高峰時的用電量。狀況還有可能發(fā)生在本地傳輸網(wǎng)絡，如變壓在損壞，需要臨時斷開局部輸電網(wǎng)絡。最后，這些狀況還有可能發(fā)生在家里，比如，人都離開家工作，各種用電設備進行休眠狀態(tài)。所有這些情況都是激發(fā)人們?nèi)ジ淖冸娔芰飨虻囊蛩亍?/p>

智能電網(wǎng) - 主要特征

2008年5月10日，在河南省孟州市黃河北岸，

百萬伏級特高壓交流工程黃河大跨越工程

開始緊張布線。

智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)

“自愈”指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。自愈電網(wǎng)進行連續(xù)不斷的在線自我評估以預測電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正。自愈電網(wǎng)確保了電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務中斷，充分應用數(shù)據(jù)獲取技術，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務。

自愈電網(wǎng)經(jīng)常應用連接多個電源的網(wǎng)絡設計方式。當出現(xiàn)故障或發(fā)生其他的問題時，在電網(wǎng)設備中的先進的傳感器確定故障并和附近的設備進行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外的可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發(fā)生前，將設備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預警信息。

智能電網(wǎng)激勵和包括用戶

在智能電網(wǎng)中，用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。從智能電網(wǎng)的角度來看，用戶的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關系，確保系統(tǒng)的可靠性;從用戶的角度來看，電力消費是一種經(jīng)濟的選擇，通過參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。在智能電網(wǎng)中，用戶將根據(jù)其電力需求和電力系統(tǒng)滿足其需求的能力的平衡來調(diào)整其消費。同時需求響應(DR)計劃將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開支和營運開支，通過降低線損和減少效率低下的調(diào)峰電廠的運營，同時也提供了大量的環(huán)境效益。在智能電網(wǎng)中，和用戶建立的雙向?qū)崟r的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)鼓勵和促進用戶積極參與電力系統(tǒng)運行和管理的基礎。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網(wǎng)目前的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務的信息，同時用戶也可以根據(jù)這些信息制定自己的電力使用的方案。

智能電網(wǎng)將抵御攻擊

電網(wǎng)的安全性要求一個降低對電網(wǎng)物理攻擊和網(wǎng)絡攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復的全系統(tǒng)的解決方案。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是從那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起的攻擊。智能電網(wǎng)的設計和運行都將阻止攻擊，最大限度地降低其后果和快速恢復供電服務。智能電網(wǎng)也能同時承受對電力系統(tǒng)的幾個部分的攻擊和在一段時間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。智能電網(wǎng)的安全策略將包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網(wǎng)和經(jīng)濟發(fā)展的影響。不管是物理攻擊還是網(wǎng)絡攻擊，智能電網(wǎng)要通過加強電力企業(yè)與政府之間重大威脅信息的密切溝通，在電網(wǎng)規(guī)劃中強調(diào)安全風險，加強網(wǎng)絡安全等手段，提高智能電網(wǎng)抵御風險的能力。

智能電網(wǎng)主要特征

提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量

電能質(zhì)量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。由于用電設備的數(shù)字化，對電能質(zhì)量越來越敏感，電能質(zhì)量問題可以導致生產(chǎn)線的停產(chǎn)，對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重大的損失，因此提供能滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量是智能電網(wǎng)的又一重要特征。但是電能質(zhì)量問題又不是電力公司一家的問題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標準，對電能質(zhì)量進行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶和居民用戶，都需要相同的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量的分級可以從“標準”到“優(yōu)質(zhì)”，取決于消費者的需求，它將在一個合理的價格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。智能電網(wǎng)將以不同的價格水平提供不同等級的電能質(zhì)量，以滿足用戶對不同電能質(zhì)量水平的需求，同時要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價寫入電力服務的合同中。

將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件

通過其先進的控制方法監(jiān)測電網(wǎng)的基本元件，從而快速診斷并準確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。此外，智能電網(wǎng)的設計還要考慮減少由于閃電、開關涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動，同時應用超導、材料、儲能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術的最新研究成果來解決電能質(zhì)量的問題。另外，智能電網(wǎng)將采取技術和管理手段，使電網(wǎng)免受由于用戶的電子負載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過監(jiān)測和執(zhí)行相關的標準，限制用戶負荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。除此之外，智能電網(wǎng)將采用適當?shù)臑V波器，以防止諧波污染送入電網(wǎng)，惡化電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入

智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于“即插即用”，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。改進的互聯(lián)標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統(tǒng)容易接入。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風電、先進的電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。商業(yè)用戶可以安裝自己的發(fā)電設備(包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置)和電力儲能設施將更加容易和更加有利可圖。

將使電力市場蓬勃發(fā)展

智能電網(wǎng)通信技術

在智能電網(wǎng)中，先進的設備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個時間段內(nèi)支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數(shù)據(jù)，因此電力市場的基礎設施及其技術支持系統(tǒng)是電力市場蓬勃發(fā)展的關鍵因素。智能電網(wǎng)通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而將降低電力需求，推動成本更低的解決方案，并促進新技術的開發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場提供更多選擇的機會。

優(yōu)化其資產(chǎn)應用，使運行更加高效

智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行以實現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時需要，每個資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時降低成本。

智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對運行設備的在線狀態(tài)監(jiān)測，以獲取設備的運行狀態(tài)，在最恰當?shù)臅r間給出需要維修設備的信號，實現(xiàn)設備的狀態(tài)檢修，同時使設備運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過對系統(tǒng)控制裝置的這些調(diào)整，選擇最小成本的能源輸送系統(tǒng)，提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網(wǎng)運行的費用。此外，先進的信息技術將提供大量的數(shù)據(jù)和資料，并將集成到現(xiàn)有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強其能力，以優(yōu)化運行和維修過程。這些信息將為設計人員提供更好的工具，創(chuàng)造出最佳的設計來，為規(guī)劃人員提供所需的數(shù)據(jù)，從而提高其電網(wǎng)規(guī)劃的能力和水平。這樣，運行和維護費用以及電網(wǎng)建設投資將得到更為有效的管理。[3]