智能电网建设管理艺术初探

许丽 张艳

摘要：智能电网是现代电网发展的必然趋势，本文从智能电网的定义、特点和欧美智能电网研究与建設的实践出发，为我国的智能电网建设提出了几点建议。

关键词：智能电网;物联网;互联网

引言

传统能源日渐短缺，并且火力发电等方式还会带来环境问题。这些让环境污染和能源短缺成为了人类社会发展所面临的两大的挑战。面临能源危机和环境危机，人类从各个角度出发，提出了能效技术、可再生能源、新型交通技术等低碳方案。这些新型技术的大规模应用需要对传统的电网做重大改变。以互联网、大数据、物联网等技术为核心的智能电网成为世界电力工业发展的主要趋势。

一、智能电网的定义

智能电网是在互联网、大数据和物联网技术发展到一定程度后才发展出的概念，所以目前尚未出现一个统一的定义。但不同组织从各自的角度对智能电网的定义进行了描述。

欧洲智能电网特别工作组是欧盟成立的协调欧盟智能电网建设的专门组织。欧盟智能电网特别工作组描述的智能电网是：可以智能化地集成所有接于其中的用户——电力生产者（producer）、消费者（consumer）和产消合一者（prosumer）——的行为和行动，保证电力供应的可持续性、经济性和安全性。美国能源部在其研究报告中将智能电网描述为：智能电网利用数字化技术改进电力系统的可靠性、安全性和运行效率，此处的电力系统涵盖大规模发电到输配电网再到电力消费者，包括正在快速发展的分布式发电和分布式储能。

美国强调了数字化技术在智能电网中的重要作用，认为现代数字化技术和新能源技术的结合是智能电网发展的动力，也是带动新型产业发展、增加就业的机遇，而这正是美国发展智能电网的驱动力之一;欧洲主要强调了对Prosumer的服务和管理，原因在于欧洲分布式能源和电动汽车发展迅速，配电网面临巨大的压力和挑战，这是欧洲发展智能电网的最主要驱动力之一。

二、智能电网的特征

近年来国内学者逐渐开始关注智能电网，有研究者提出了智能电网的三个特征：灵活性、可观测性和互操作性[1]。

灵活性是指系统负荷或功率发生较快的变化、造成较大功率不平衡时，通过调整发电或电力消费保持可靠、持续供电的能力。电力用户对功率的需求不平衡性导致电力供应呈现时、空不均衡的特征。传统电网通过发电站被动调节发电量的方法解决供需不平衡的问题，电力的传输由发电站——输电——配电——用电，单向流动。智能电网通过整合发电站，提高了发电站的灵活性，并通过控制电能的流动方向，进一步提高了电网的灵活性。除电能的制造和输送之外，用户端设备的特征也是的智能电网可以控制用电负荷。如电动汽车等可充电交通设备可以通过调整充电时间和充电速度控制用电负荷。如欧美国家都通过控制不同时段电价的手段鼓励用户在用电高峰以外充电。

可观测性和可控性是指电网连接着众多客户端，需要实时观测和控制才能根据用电情况的变化保证电力供应和用电负荷的平衡。随着社会的发展，电网的利用率越来越高，需要持续稳定的提供电能。为了确保电力供应的稳定性，发展出了WAMS和FACTS技术，这些技术已经成为当前输电技术的主流。

互操作性是指多个互联网设备或应用与电能设备之间可以通过智能电网进行有效、安全、协调的操作。例如通过物联网技术，将供电网络和用户常用的应用链接起来，通过手机、电脑等客户端实现实时查询和缴费。

三、国外智能电网建设的研究与实践

美国是世界上建设智能电网实践最早、经验最丰富的国家之一。在法制、国家战略、技术等方面都积累了非常丰富的资源，值得借鉴。

在立法方面，美国制定了两个与智能电网相关的重要法案：《能源独立和安全法案》简称EISA2007和《复苏与再投资计划法案2009》简称ARRA2009[2]。EISA2007确立了智能电网的国家战略地位，要求国家财政中拨付专项资金，编制智能电网的标准体系，协调全国智能电网建设工作。ARRA2009中，政府明确拨付45亿美元，且支持私人投资能源建设，支持智能电网相关的研究项目。政府财政报告表明ARRA2009的资金共支持了99个投资项目和32个示范项目。这些项目涵盖输电系统、配电系统、电动汽车充电系统、电力部门劳动力培训等。

在电能技术方面，美国智能电网主要基于高级配电自动化技术和配电管理技术。高级配电自动化技术解决方案是在传统的配电自动化系统中增加一些功能，应对分布式能源并网、电动汽车接入带来的问题，降低网损和能源消耗。配电管理技术是将停电管理系统和智能电表集成，提高用户停电管理水平、供电可靠性和工作效率。

在技术标准体系建设方面，美国标准与技术研究院于2010年发布《智能电网互操作标准框架和技术路线图》1.0 版，2012年发布了2.0版。路线图通过分析研究，识别出19项需要优先制修订的标准。为促进美国智能电网标准化工作，吸引各利益相关方参与到标准化工作中来，美国标准与技术研究院还组织成立了美国互操作论坛，在该论坛的推动和指导下，美国已完成了一系列智能电网标准的制修订工作，形成了标准库。

欧盟的智能电网建设是伴随着欧盟应对气候变化和环境保护的进程进行的。从1997年起，欧盟就出台了一系列促进可再生能源、清洁能源、提高能源利用率的政策。2008年，欧盟发起了“欧洲经济复苏计划”，计划中将绿色技术作为经济复苏计划的有力支撑。投入20多亿欧元自主低碳项目。

在立法方面还提出了碳关税政策，要求所有在欧洲陆地或领空运行的交通工具都要限制碳排放量。对于碳排放量超标的交通工具收取碳关税，以税收手段促进节能减排的发展。智能电网通过合理调配电能的制造与输送，也可以达到节能减排的效果。因此碳税制度也间接促进了智能电网的建设。

新加坡是最早提出智能电网建设的亚洲国家。新加坡智能电网的建设由新加坡的国有企业新加坡新能源电网公司主导[3]。新加坡21世纪之初就开始了本国智能电网的建设，以提供“高可靠性和高质量”的供电系统为目标，实行以状态监测和状态检修为核心的建设管理策略。

依托新加坡完善的互联网通信网络，新加坡已经建成了具备自愈功能的成熟的配电自动化系统。新加坡政府通过建设智能电网建设基地为其他地区的智能电网建设提供了参考，目前新加坡的电网已经成为了集智能供电网络、可再生资源并网、生态燃料电池及电动汽车充电等功能为一体的智能电网。

四、对我国智能电网建设的建议

我国的智能电网建设还在起步阶段。在互联网技术、物联网技术、大数据技术逐渐融合的趋势下，我国的智能电网建设速度将会比欧美国家更快，技术標准将会更高。智能电网的建设需要立法、标准和技术等各方面的支持。结合其他国家智能电网建设的经验，可以为我国的智能电网建设提供如下建议。

（一）制定和完善标准

智能电网整合了互联网、通信设备和电能设备，协调这些设备需要一个统一的技术标准。另外，新型电网也要面对我国复杂的地形、天气状况，充分考虑到极端气候和地貌带来的建设问题。这就需要为电力设施制造和电网建设制定专门的标准。

（二）利用数据挖掘技术发展智能电网

智能电网的开发与运行离不开对供电数据的数据挖掘，大数据技术为智能电网数据信息的利用提供了有力支持。智能电网数据分析需要全景的状态数据，电网的检修、管理过程中产生海量数据，如何存储和利用这些异构、多态的数据是摆在电网管理者面前的问题。通过引进大数据、互联网等技术可以帮助管理者解决这一问题。

（三）推动物联网技术再智能电网中的应用

物联网技术的应用能够促进和提升电力行业整体技术的创新能力，关乎智能电网的安全运行。物联网技术的应用首先要加大对智能电网相关的物联网核心技术的支持与发展，加快形成较为完备的物联网技术。其次是推动传感器、RFID等物联网技术企业与电力企业的深层次技术合作，进行补充性关键技术研究和相关技术研发，进一步提升物联网技术的应用基础[4]。

五、总结

智能电网建设是整合物联网、互联网、电能供应等技术或设备的过程。智能电网的建设需要有国家政策、行业标准和相关技术的保障。我国的智能电网建设还处在起步阶段，但国外可借鉴的技术和建设模式很多。只有整合我国当前通讯设施等基础设施建设成果，结合互联网、物联网技术才能建设成真正智能的电网。

【参考文献】

[1]张东霞，苗新，刘丽平等.智能电网大数据技术发展研究[J].中国电机工程学报.2015（01）：2-12

[2]张东霞，姚良忠，马文媛.中外智能电网发展战略[J].中国电机工程学报.2013（31）：1-15

[3]王炳国.物联网技术助力智能电网建设[J].信息技术与信息化.2012（02）：78-80

作者简介：

许丽，女，1971——，大专，国家电网山东冠县供电公司营销部助理工程师;

张艳，女，1973——，大专，国家电网山东冠县供电公司营销部助理工程师。