- 智能電網(wǎng)
ontent">美國電力科學(xué)研究院將智能電網(wǎng)定義為:
一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng),以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運作,具有自愈功能;快速響應(yīng)電力市場和企業(yè)業(yè)務(wù)需求;具有智能化的通信架構(gòu),實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流,為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務(wù)。
中國的智能電網(wǎng)的基本特征是在技術(shù)上要實現(xiàn)信息化、自動化、互動化。
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,從其在中國發(fā)布的《建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理-中國電力發(fā)展的新思路》白皮書可以看出,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(shè)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(guān)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(guān)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,除了已公布的計劃,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(fēng)能、地?zé)崮艿慕y(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。
可以看出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(shè)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(shè)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),英文為Interactive Smart Grid,它將智能電網(wǎng)的含義涵蓋其中?;与娋W(wǎng)定義為:在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上,通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理,是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。它將再造電網(wǎng)的信息回路,構(gòu)建用戶新型的反饋方式,推動電網(wǎng)整體轉(zhuǎn)型為節(jié)能基礎(chǔ)設(shè)施,提高能源效率,降低客戶成本,減少溫室氣體排放,創(chuàng)造電網(wǎng)價值的最大化。
歷史發(fā)展
2005年,坎貝爾發(fā)明了一種技術(shù),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(zhuǎn)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(biāo)便可以實現(xiàn)。這個技術(shù)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(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。這時候的智能電網(wǎng)應(yīng)該是指輸配電過程中的自動化技術(shù)?!?/p>
2006年中期,一家名叫“網(wǎng)點“(Grid Point)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(shù)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(chǔ)設(shè)施。
2006 年,美國IBM公司曾與全球電力專業(yè)研究機構(gòu)、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(fù)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(biāo)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(biāo)志著中國開始進入智能電網(wǎng)領(lǐng)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,每戶家庭都安裝了智能電表,人們可以很直觀地了解當(dāng)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(fēng)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(wù),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(fù)蘇計劃尺度報告》宣布:將鋪設(shè)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 日能源問題專家武建東在《全面推動互動電網(wǎng)革命拉動經(jīng)濟創(chuàng)新轉(zhuǎn)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(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)和輸電線、各發(fā)電站以及其他的基礎(chǔ)設(shè)施一起提供相關(guān)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(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(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)于加快推進堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的意見》,確定了建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。
智能電網(wǎng)主要特征要素(Key Elements)
歸納為六點,即具有堅強、自愈、兼容、經(jīng)濟、集成、優(yōu)化等特征。
(1)堅強(Robust)
在電網(wǎng)發(fā)生大擾動和故障時,電網(wǎng)仍能保持對用戶的供電能力,而不發(fā)生大面積的停電事故;在自然災(zāi)害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運行;具有確保信息安全的能力和防計算機病毒破壞的能力。
(2)自愈(Self-Healing)
具有實時、在線連續(xù)的安全評估和分析能力,強大的預(yù)警控制系統(tǒng)和預(yù)防控制能力,自動故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力。
(3)兼容(Compatible)
能支持可再生能源的正確、合理地接入,適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入,能使需求側(cè)管理的功能更加完善和提高,實現(xiàn)與用戶的交互和高效互動。
(4)經(jīng)濟(Economical)
支持電力市場和電力交易的有效開展,實現(xiàn)資源的合理配置,降低電網(wǎng)損耗,提高能源利用效率。
(5)集成(Integrated)
實現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享,采用統(tǒng)一的平臺和模型,實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精細化的管理。
(6)優(yōu)化(Optimized)
通過優(yōu)化提高資產(chǎn)的利用,降低投資成本和運行維護成本。
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