智能电网
智能电网(smart grid)是有机融合了信息、数字等多种前沿技术的输配电系统,它把最新的信息化、通讯、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合,形成一个新型电网,实现电力系统的智能化。随着全球资源、环境压力的不断增大,电力市场化进程的不断深入,以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升,电力行业正面临前所未有的挑战和机遇,建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统,已经成为全球电力行业的共同目标,这些因素直接促进了智能电网的发展。
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,解决方案主要包括:(1)通过传感器连接资产和设备提高数字化程度,(2)数据的整合体系和数据的收集体系,(3)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。这个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。
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。
第三个是我国能源专家武建生提出的“互动电网”。“互动电网”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,以智能电网技术为基础,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,实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果,实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据,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。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点,主要解决三个问题,一是以信息技术改造和提升现有的能源体系,特别提高集能源大成的传统电网体系的能源效率;二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的创新能源利用体系;三是要建造消费者和生产者互动的精巧、智慧和专家服务化的能源运转体系。
智能电网研究起源于美国,随着奥巴马能源新政的实施成为全球热议的焦点。90年代,美国经常发生停电事故,造成很大的损失,尤其是2003年大停电后,美国电力行业面对陈旧老化的电力设施与数字信息技术脱节的二次控制系统及巨额的投资改造计划,痛定思痛,决心利用日新月异的信息技术对电网进行彻底改造,以期建成一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。从2001年到现在,美国在推动智能电网方面开展了一系列前瞻性和系统性的研究,做了一系列的准备,并开展了示范,每一步都脚踏实地、稳妥推进。
2005年,根据可再生能源和分布式发电的发展要求,成立欧洲智能电网技术论坛。2005年欧洲未来电网Smart Grids技术平台正式启动。2008年,启动了欧盟11个国家的25个合作伙伴联合承担的ADRESS 项目,其目的是开发互动式配电能源网络,实现电力用户主动参与到电力市场及电力服务中。
我国智能电网的发展后于欧美国家,2009召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司公布了对智能电网内涵的定义,即统一坚强智能电网是以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。这是我国目前对智能电网比较权威的定义。智能电网发展涉及到信息和物理两个层面的十多项关键技术,因此发展智能电网应该上升到国家战略,并需要加强顶层战略设计。
(王翠梅)