智能电网是新兴的技术和产业概念,到目前为止,各国不同机构对智能电网给与了各种不同的定义。例如,美国电科院(epri)认为智能电网是由多个自动化的输电和配电系统构成以协调、有效和可靠的方式运作。其拥有三大特点,一是电力市场和企业的需求能过快速的响应;二是实现安全可靠灵活的信息流是运用了现代通信技术,为用户提供可靠、经济的电力服务;三是具有快速诊断、消除故障的自愈功能。欧洲技术论坛对智能电网的定义是,智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体,利用高级感应、通信和控制技术,为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务,它实现了与客户的双向交换,从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需要参与率及能源效率。
在我国对智能电网有所认识的是国家电网和南方电网。国家电网认为应以特高压为骨干的,且具有信息化、数字化、自动化、互动化等特点的,同时各级电网之间可以相互协调发展的为统一智能电网。而南方电网认为当前智能电网的定义还处在不断探索完善的过程中,但可以肯定的是,这个概念涵盖了提高电网科技含量,提高能源综合利用效率,提高点味甘供电可靠性,促进节能减排,促进新能源的利用,促进资源优化配置等内容,是一项社会联动的系统工程,最终实现电网效益和社会效益最大化。
因此,我们认为,智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的设备技术、控制方法、传感测量技术以及决策支持系统技术的应用从而来实现电网的安全可靠、经济高效的目标。
智能电网的主要功能
传统电网与智能电网相比较,它们之间的优点和特征都有所不同。从功能上来看,智能电网的主要功能包括:(1)鼓励电力用户参与电力生产和进行选择性消费。提供充分的实时电价信息和多样化用电方案,促使用户主动选择电能消费方式,并根据具体情况进行实时调整。(2)最大限度兼容各类分布式发电和储能,使分布式电源和集中式大型电源相互补充。(3)支持电力市场化。允许灵活进行定时间范围的预定电力交易、实时电力交易等。(4)满足电能质量需要,提供多种的质量—价格方案。(5)优化电网运营。以电网的智能化和资产管理软件深度集成为基础,使电力资源和设备得到最有效的利用。(6)抵御外界攻击。具有快速恢复能力,能够识别外界恶意攻击并加以抵御,确保供电安全。
智能电网技术的发展现状
智能电网将为新能源产业技术和传统的电网技术带来巨大地改变,这已成为全世界的共识,同时很多的国家都以建立智能电网为目标、行动路线和投资的计划。目前,智能电网研究较为成熟的主要是美国。为升级其日益老化的电网,在提升电网可靠性、安全性,并提高用电方效率,降低用电成本,美国于本世纪初较早提出了智能电网的概念。迄今,美国智能电网建设从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。
根据2009年的美国经济刺激法案,美国能源部确定了两个专项投资计划,分别为“智能电网投资拨款计划”及“智能电网示范计划”,投资额分别为33.75亿美元和6.15亿美元。受此推动,2010年美国的智能电网项目的数量大幅增长,总投资额超过100亿美元。与美国之前的智能电网建设工作相比较,美国近年来的智能电网项目呈现几个特点:第一,绝大多数项目都得到了政府新兴产业研究的资金支持。第二,用户侧和配网侧建设速度提速,并成为新的发展重点。第三,跨电力价值链环节综合集成项目成为主要的投资方向。第四,围绕电力价值链多个环节的并发建设成为重要的项目类型。
德国是欧洲智能电网技术发展的典型代表。德国不断加速新能源的应用范围,令其无孔不入。例如,德国提出的新能源计划是,在每个家庭的房顶上,都装上太阳能发电装置,再在庭院里建一个小型风能发电站,用它们来满足每个家庭对电和热的全部需求。德国人之所以敢这样做,是因为在德国,一张无所不能的智能电网正在铺开。这张网建立起来之后,新能源的利用率几乎可以达到100%。
德国对智能电网有自己的认识,所谓建立智能网,也就是把所有能源产生的电量,都放在一张电网上进行传输,这张网就叫智能电网。但它又与普通电网不同,其最大的特点是,它应用了大量的it技术,使其更像一张互联网,因此具有极强的互动性。
在世界各国进行智能电网建设的同时,我国也在积极推进智能电网的发展。2009年5月21日,在2009特高压输电技术国际会议上,国家电网发布了“坚强智能电网”的研究成果,并发布了坚强智能电网计划(2010年至2020年),如表1所示。国家电网公司提出的坚强智能电网概念:坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有数字化、信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
此外,国家电网还提出了“一特四大”的电网发展战略,即以大型能源基地为依托,建设由1000kw交流和±800kw直流构成的特高压电网,形成电力“高速公路”,促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发,在全国范围内实现资源优化配置。同时,将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网,它具有可充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、提高电力供应的安全性、可靠性和经济性、减小对环境的影响、保证电能质量和减少电网的电能损耗等多个优点实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
