中國智能電網(wǎng)建設(shè)與市場機(jī)會

　　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(dāng)于谷歌正在成為信息時代的公用基礎(chǔ)設(shè)施。

　　2009年2月28日，作為華北公司智能化電網(wǎng)建設(shè)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(yàn)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(yù)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(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運(yùn)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。

　　美國谷歌2009年3月3日向美國議會進(jìn)言，要求在建設(shè)“智能電網(wǎng)(Smart Grid)”時采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。

　　2010年1月12日，國家電網(wǎng)公司制定了《關(guān)于加快推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的意見》，確定了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。

　　中國建設(shè)智能電網(wǎng)的優(yōu)勢有哪些?

　　從全球范圍來看，中國智能電網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)勢特別明顯。

　　第一， 政策方面及體制上的優(yōu)勢;

　　第二， 近些年中國電網(wǎng)高速發(fā)展，包括美國電網(wǎng)因成型于幾十年之前，其設(shè)備、技術(shù)基礎(chǔ)反而不如中國。

　　第三， 中國高速增長的用電需求，中國本身即需加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和電源建設(shè)等，其他很多國家則是專門為了建智能電網(wǎng)而建智能電網(wǎng)。

　　中美智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀對比

　　目前，美國、日本等國家都推出了類似的計(jì)劃。由于不同國家的國情不同，所處的發(fā)展階段及資源分布的不同，因而各個國家的智能電網(wǎng)在內(nèi)涵及發(fā)展的方向、重點(diǎn)等諸多方面有著顯而易見的區(qū)別。下面我們來看下中美兩國智能電網(wǎng)的發(fā)展情況。

　　中國——我國的智能電網(wǎng)與西方國家有所不同，是建立在特高壓建設(shè)基礎(chǔ)上的。中國式智能電網(wǎng)將以特高壓電網(wǎng)為主干網(wǎng)架，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動化和互動化。

　　三步走計(jì)劃則是在2008年5月末召開的特高壓國際大會上，國家電網(wǎng)公司公布，將分三個階段推動堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)：2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段;2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用;2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“智能電網(wǎng)”。

　　此外，我國西部地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)水平低于東部，而西部有大量風(fēng)電、太陽能等清潔能源等待接入電網(wǎng)，因此，預(yù)期我國清潔能源接入將在西部進(jìn)行試點(diǎn);而輸配電網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)將在中部試點(diǎn)，智能調(diào)度將在華北和華東地區(qū)試點(diǎn)。有很明顯的區(qū)域特征。

　　美國——全美范圍內(nèi)有3個交流輸電網(wǎng)，由于投入不足，技術(shù)陳舊，美國在智能電網(wǎng)建設(shè)中更加關(guān)注電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級更新，以提高電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電可靠性，同時最大限度利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能對人工的替代。其發(fā)展智能電網(wǎng)的重點(diǎn)在配電和用電側(cè)，注重推動可再生能源發(fā)展，注重商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。

　　從目前的有關(guān)規(guī)劃來看，美國的智能電網(wǎng)已經(jīng)不是停留在概念階段，相關(guān)的建設(shè)環(huán)節(jié)已經(jīng)陸續(xù)清晰。美國科羅拉多州首府丹佛附近的波爾得，已經(jīng)成為全美第一個智能電網(wǎng)城市。

　　智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

　　通信技術(shù)——建立高速、雙向、實(shí)時、集成的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)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(luò)—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)和主要特征。下圖顯示了電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。高速、雙向、實(shí)時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實(shí)時信息和電力交換互動的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)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(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)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(jìn)行補(bǔ)償，重新分配潮流，避免事故的擴(kuò)大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備(IEDs)、智能表計(jì)、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。

　　在這一技術(shù)領(lǐng)域主要有兩個方面的技術(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信;其二是統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備(IEDs)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)進(jìn)行通力的合作，才能實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

　　量測技術(shù)——參數(shù)量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進(jìn)的參數(shù)量測技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)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(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計(jì)的讀取、消除電費(fèi)估計(jì)以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。

　　未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計(jì)及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進(jìn)行雙向通信的智能固態(tài)表計(jì)。基于微處理器的智能表計(jì)將有更多的功能，除了可以計(jì)量每天不同時段電力的使用和電費(fèi)外，還有儲存電力公司下達(dá)的高峰電力價格信號及電費(fèi)費(fèi)率，并通知用戶實(shí)施什么樣的費(fèi)率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費(fèi)率政策，編制時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。

　　對于電力公司來說，參數(shù)量測技術(shù)給電力系統(tǒng)運(yùn)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(guān)系(WAMS)、設(shè)備健康狀況和能力、表計(jì)的損壞、故障定位、變壓器和線路負(fù)荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認(rèn)、電能消費(fèi)和預(yù)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(wù)所用。

　　未來的數(shù)字保護(hù)將嵌入計(jì)算機(jī)代理程序，極大地提高可靠性。計(jì)算機(jī)代理程序是一個自治和交互的自適應(yīng)的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護(hù)和控制方案將集成數(shù)字保護(hù)、先進(jìn)的通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護(hù)系統(tǒng)中，保護(hù)元件能夠自適應(yīng)地相互通信，這樣的靈活性和自適應(yīng)能力將極大地提高可靠性，因?yàn)榧词共糠窒到y(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計(jì)算機(jī)代理程序的保護(hù)元件仍然能夠保護(hù)系統(tǒng)。

　　設(shè)備技術(shù)——智能電網(wǎng)要廣泛應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，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(shè)備將充分應(yīng)用在材料、超導(dǎo)、儲能、電力電子和微電子技術(shù)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(yīng)用三個方面的先進(jìn)技術(shù)：電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)以及大容量儲能技術(shù)。通過采用新技術(shù)和在電網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)來提高電能質(zhì)量。通過應(yīng)用和改造各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，如基于電力電子技術(shù)和新型導(dǎo)體技術(shù)的設(shè)備，來提高電網(wǎng)輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中要引進(jìn)許多新的儲能設(shè)備和電源，同時要利用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。

　　經(jīng)濟(jì)的FACTS裝置將利用比現(xiàn)有半導(dǎo)體器件更能控制的低成本的電力半導(dǎo)體器件，使得這些先進(jìn)的設(shè)備可以廣泛的推廣應(yīng)用。分布式發(fā)電將被廣泛地應(yīng)用，多臺機(jī)組間通過通信系統(tǒng)連接起來形成一個可調(diào)度的虛擬電廠。超導(dǎo)技術(shù)將用于短路電流限制器、儲能、低損耗的旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及低損耗電纜中。先進(jìn)的計(jì)量和通信技術(shù)將使得需求響應(yīng)的應(yīng)用成為可能。