摘 要：本文主要介绍了智能电网的产生背景和发展历史，阐述了智能电网的内涵和构建智能电网涉及的关键技术。列举了美国智能电网的研究情况，归纳总结智能电网技术实现的功能。展望我国智能电网的发展前景。

　　关键词：智能电网 关键技术 实现功能 发展前景

　　面对日渐严峻的资源环境问题、剧烈波动的能源价格、快速攀升的用电负荷及用户质量要求，电力行业正在面料着前所未有的挑战。因此建设一个更加安全、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。发展可再生能源以成为世界各国长期的能源战略，因此对电力行业来说，期望通过一个数字化信息网络来将能源资源开发、输送、存储、转换、输电、配电、售电、服务以及储能与能源终端的各种电设备连接在一起，通过智能化的控制对电力能源精确调度，将能源调度效益和能源供应安全提高到全新的水平，并大大减少对大气污染物的排放，保护环境，这就是智能电网的基本思想。智能电网是经济和技术发展的必然结果。

　　1. 智能电网的含义

　　到目前为止，智能电网并没有统一的定义，各国均根据本国国情逐渐确定了相应的智能电网的概念、侧重点和发展方向。

　　在美国，自2003年美加大停电后，美国对电力行业发展现状和未来电网愿景进行了分析，多个研究机构提出了各自对未来智能电网的定义和行动计划建议，其中具有典型意义的是美国电力科学研究院提出的智能电网(Intelligrid)定义。奥巴马上任后提出的智能电网计划重点在于对现行的网损巨大和设备老化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，同时逐步实现美国太阳能、风能、地热、分布式能源等的统一入网管理，提高能源利用效率。

　　在欧洲，电力企业受到来自开放的电力市场的竞争压力，亟须提高用户满意度，争取更多用户。因此提高运营效率、降低电力价格、加强与客户互动就成为 了欧洲智能电网建设的重点之一。同时对环境保护的高度重视，使得欧洲智能电网建设更加关注可再生能源的接入，以及对野生动物的影响。欧盟在智能电网方面更加关注于电网资产管理、电网运行、需求侧管理、电源“即插即用”和更加友好灵活的接入方式以及与用户的互动。

　　但是，目前普遍认为智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”， 它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、 激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

　　2. 智能电网的特点

　　智能电网共有六大特征：自愈、互动、安全、兼容、集成、经济

　　(1)自愈，是实现电网安全可靠运行的主要功能。指在尽量少的人工干预下实时掌控电网运行状态及时发现、快速诊断和消除故障隐患，使电力网络中存在 的问题元件快速隔离或使其恢复正常运行最小化或避免用户的用电中断。

　　(2)安全可靠，有效的抵御外部攻击对电力系统本身的攻击伤害，在不同情况下保证人身、设备和电网的安全。

　　(3)优质高效，提高设备传输容量和利用率，在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，支持电力市场竞争的要求，实现电能质量的差别定价，整个 电力系统优化运行。

　　(4)兼容，既能适应传统电力网络的集中式发电，也支持分布式发电方式接入以及可再生能源的大规模应用，引入“即插即用”技术。满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求

　　(5)交互，实现电网与客户的智能互动，满足客户对电能质量和供电可靠性的需求。将电力用户视为电力系统的完整组成部分之一，通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

　　(6)环保，支持分布式电源并网运行，做到“ 即插即用”;支持风力发电和太阳能等大规模可再生能源发电的应用;降低电能从生产环节到消费环节的损耗提高电能利用率。

　　3. 智能电网的关键技术

　　智能电网建设涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，包括信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔性交流输电、变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。实际上目前我国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。

　　3.1 智能电网通信技术

　　建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此，建立这样 的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络一电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。

　　高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

　　适用于智能电网的通信技术需具以下特征：一是具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑，理论上应是与公网隔离的电力通信专网;二是具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务;三是最好具备自主知识产权，可具有面向电力智能电网业务的定制开发和业务升级能力。

　　3.2 智能调度技术

　　智能调度是智能电网建设中的重要环节，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，它是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。

　　现有的调度自动化系统面临着许多问题，包括非自动、信息的杂乱、控制过程不安全、集中式控制方法缺乏、事故决策困难等。为适应大电网、特高压以及智能电网的建设运行管理要求，实现调度业务的科学决策、电网运行的高效管理、电网异常及事故的快速响应，必须对智能调度加以分析研究。

　　3.3 高级传感与计量技术

　　高级传感与计量技术包括高级传感器、智能电表、AMI、PMU、广域测量系统(wide area measurement system ，WAMS)等，用于监视设备运行情况，估计电网阻塞及稳定性，为控制策略的选择提供依据。

　　基于数字通信技术的高级传感和计量技术能够迅速在网络各节点进行数据采集和数据融合，诊断智能微网的健康度和完整度，同时具备自动抄表、消费计额、窃电检测等功能，并能缓解电力阻塞，提供需求侧响应和新的控制策略。

　　微网融合了电能生产者和消费者，需要向运行机构提供实时电力信息以平衡 电能供需作为电网尤其是配电网智能化的实现环节AMI在微网智能化中不可或缺。此外，微网包含商业用户、社区用户以及部分中小型工业用户，用户端口技术作为通向用户室内的网关，也在微网中起着积极作用、未来智能微网高级计量技术能够实现：高级读表;实时定价和实时计费;根据实时电价信息进行负荷调 节，控制负荷开关的自动连接/断开;即时为电力消费者和供应者提供电力消费信息;远程电能质量的监测和控制;远程设备性能监测和诊断;电能损耗监测;提供更高一级的电力服务，与用户实现信息共享。

　　3.4 智能信息管理系统

　　智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全五个功能。

　　(1)信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备(IDE Intelligent Electronic Device)资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据及时等。

　　(2)信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电——输电——配电——需求侧”四级产业链业务分析和“国家——大区——省级——地县”四级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。

　　(3)信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。

　　(4)信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统(GIS)等视频和音频技术。

　　(5)信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

　　3.5 可再生能源接入电网技术

　　大量的分布式电源并于中压或低压配电网上运行，彻底改变了传统的配电系统单向潮流的特点，需要系统使用新的保护方案、电压、频率控制等来满足双向潮流的特殊要求，并通过合理的管理，使分布式电源在智能电网内对电力系统的负面影响最小化，并能使分布式发电的控制柔性发挥至最高，目前主要的研究热点集中于微网方向。

　　可再生能源有其自身的特点和局限性，如可再生能源受天气等条件限制输出具有随机性和不确定性、可再生能源集中的地区往往目前电网条件比较薄弱、可再生能源大部分是采用非传统的电力电子设备并网等。因此随着今后可再生能源的大规模并网，将会给整个电力系统带来一系列冲击，智能电网需要将可再生能源安全输送、纳入调度甚至参与系统调节，达到安全高效利用可再生能源目的。

　　4. 智能电网在我国的发展前景

　　我国地域广阔，资源与需求的分布不平衡，尤其是大规模可再生能源主要集 中在西部地区，需要智能电网具有大容量的外送通道;而在东部负荷密集区域，可再生能源的开发往往规模较小，且靠近负荷，需要智能电网能够兼容分布式利用。同时不同于已处于电力需求饱和期的欧美等发达国家，我国经济发展迅速， 电力需求每年保持高速增长，需要智能电网能够满足这种增长并确保电力安全、 可靠供应以及不断提高的用户要求。

　　国家电网已经拿出了2010年、2015年、2 0 2 0 年三步走的规划。我国的智能电网建设，应该根据我国能源资源的具体国情，适应国家发展的战略部署，考虑中国发展的预期远景，满足不断增长的电能需求。提高电网运行的安全性、可靠性和经济性，提高能源的利用率，实现节能减排，逐步建成具有中国特色的智能电网。我国发展智能电网是一项长期的系统工程，不仅要涵盖欧美智能电网的概念和范围，还有加强骨干网的建设，建立一个以特高压电网为骨干网架的各级电网高度协调发展的智能电网。

　　4. 结束语

　　综上所述，智能电网将带来能源观念的变革，促进电力企业管理创新和技术创新智能电网的发展，将为发电工业、电网工业、电器丁业、信息技术工业、电子技术、通信技术提供新的经济增长点，并促进就业，拉动国民经济增长，改善 能源结构，为保护生态环境做出贡献

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