一、智能电网的概述
　　智能电网是为了实现能源替代和兼容利用,它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,整合系统中的数据,优化电网的运行和管理。它主要是通过终端传感器在用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动,从而实现数据读取的实时、高速、双向的效果,整体性地提高电网的综合效率。它可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合,遇到电力供应高峰期时,能够在不同区域间进行及时调度,平衡电力供应缺口,从而达到对整个电力系统运行的优化管理;同时,智能电表也可以作为互联网路由器,推动电力部门以其终端用户为基础,进行通信、运行宽带业务或传播电视信号。
　　二、智能电网的原动力和特征分析
　　从电网的角度看,智能电网的原动力至少来源于以下四个方面:
　　(一)实现大系统的安全稳定运行(以抵御事故扰动为目的),降低大规模停电的风险,最大程度地提高设备的使用率。近年来世界上大停电频繁发生,一般的观点是,提高系统的全局可视化程度和预警能力,与使用较好的、灵巧的和快速的控制是增强电网的可靠性和避免系统崩溃的关键。
　　(二)分布式电源(包括储能)的大量接入和充分利用。基于环境保护、节能减排和可持续性发展的要求,人类更加深入地研究和利用洁净能源,电网中的太阳能、风能等可再生能源发电日益增多。它们大多是不确定的间歇性分布式发电(distributed generation,DG),而且直接接入配电系统。此时电网自上而下都成了支路上潮流可能双向流动的电力交换系统,从而提出了,如何处理数以万计的分布式电源和应对其发电的间歇性,以确保电网的可靠性和人身与设备安全的问题。
　　(三)高级市场化和需求侧管理。生态文明和环保意识的提升,使电力公司积极寻求不同于传统的方式来满足供需平衡。除了分布式的发电外,鼓励用户进行需求侧响应(demand response,DR)和节能也被认为是有效的方法。现实电网的利用系数很低(据美国统计,约为55%),一年内只有少数时间资产是被完全使用的,浪费了大量的固定资产投入。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差,而现实系统中存在着大量能与电网友好合作的可平移负荷(电暖气、空调、热水器、电冰箱等),其比重超过运行储备。因此,需要开发高级的配电市场,通过电力公司与终端用户的互动,实现更具弹性的负荷需求特性,优化资产管理和利用,同时为用户提供多种选择性。
　　(四)近20年,通信和信息技术得到了长足的发展,数字化技术及应用在各行各业日益普及。它对电网的供电可靠性和电能质量提出了很高的要求。
　　然而,目前的电网满足不了数字化社会的这些需要;同时它在数字化技术的自身应用方面也相对落后。从广义层面来看,由于技术涉猎广泛,智能电网的一个关键目标是要像十年前兴起的国际互联网络一样催生新的技术和商业模式,实现产业革命。网络领袖思科预言,智能电网比国际互联网络拥有更大的市场空间。
　　三、智能电网涉及的关键技术和研发路线分析
　　(一)智能电网涉及的关键技术
　　智能电网的建设主要涉及5个技术领域。
　　1、灵活的网络拓扑。坚强、灵活的电网络拓扑结构,是未来智能电网的基础。它需使系统在经历故障时,把故障影响局限在最小范围,并可迅速通过其他连接恢复对其他部分的供电。
　　2、高级电力电子设备、超导和储能技术。电力电子技术和产品是未来配电系统的主要组成部分,包括多功能固态开关、智能电子装置(IEDS)和配网用的柔性输电系统装置(如SVC和DStatcom)等。未来电网将可使用新的系统控制逻辑,以便实现多重电力电子装置的集成控制,实现电网最大的可用传输能力。
　　3、开放、标准、集成的通信系统。基于开放体系并高度集成的通信系统,以便实现对系统中每一个成员的实时控制和信息交换,使得系统的每一部分都可双向通信;智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力,既包括识别故障早期征兆的预测能力,也包括对已经发生的扰动做出响应的能力。而在系统中安放大量的监视传感器并把它们连接到一个安全的通信网上去,是达到快速评估的关键。这个集成的能量与通信体系包括分布式计算环境,需覆盖从发电机到末端电力负荷的全部范围。
　　4、高级计量体系和需求侧管理。实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应;高级计量体系由安装在用户端的智能电表、位于电力公司内的计量数据管理系统(MDMS)和连接它们的通信系统组成。近来,为了加强需求侧管理,该体系又延伸到了用户住宅之内的室内网络(HAN)。这些智能电表,能根据需要,同时实现多种计量,设定计量间隔(如5 min,15 min,1 h等),并具有双向通信功能,支持远程设置、接通或断离、双向计量、定时或随机计量读取。同时,有的也可以作为通向用户室内网络的网关,起到用户端口(Customer Portal)的作用,提供给用户实时电价和用电信息,并实现对用户室内用电装置的负荷控制,达到需求侧管理的目的。由于能实现带有时标的多种计量,智能电表实际上成为分布于网络上的系统传感器和量测点。因此,高级计量体系不仅能为电力公司提供遍及系统的通信网络和设施,也能提供系统范围的量测和可观性,被视为是实现智能电网的第一步。它既可以使用户直接参与到实时电力市场中来,也可为系统的运行和资产管理带来巨大效益。
　　5、先进的运行人员决策辅助系统。主要包括智能调度技术、广域防护系统、应急指挥系统以及高级的配电自动化系统。智能调度的关键技术主要涉及:(1)系统快速仿真与模拟(FSM);(2)智能预警技术;(3)优化调度技术;(4)预防控制技术,事故处理和事故恢复技术;(5)智能数据挖掘技术;(6)调度决策可视化技术。
　　(二)智能电网研发路线分析
　　在前文中有关智能电网研发的几个特征和推动因素,基本上也是当代电网寻求改进的发展方向。其次,智能电网的研发和实施与当代电网的改进和发展,同样都必须依靠监管法规的推动和市场机制的激励。此外,两者在发输配用之间也没有必然的先后顺序联系,甚至可以从供用电领域入手,先行建设城市智能电网。如美国科罗拉多州的Boulder,于2008年3月即建成为全美第一个智能电网城市。
　　因此,智能电网的研发实施和当代电网的改进发展,代表两条殊途同归的研发路线。但由于各国资源配置、监管决策取向、电力市场进展以及用户认知程度不同,其切入点、重点和先后顺序必然有所差异。比较有代表性的是欧州的20/20/20计划,和美国的Grid2030。2006年,欧州未来电网技术平台咨询理事会发布《智能电网-战略规划文件》,要求在2020年前可再生能源增加20%、碳排放减少20%和能源效率提高20%,故简称20/20/20计划。为了实现20/20/20目标,采取了6项措施,即优化电网的基础设施、接入大量的断续的发电设施、推广信息与通信技术、主动的配电网络、推广和改善新型的电力市场和提高用户的用电效率。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）