智能电网发展趋势探讨

郑瀚

摘 要：近年来，随着社会的不断进步和科学技术的不断发展，我国已经进入了大数据时代。在大数据时代的背景下智能电网飞速发展。智能电网技术是将能源开发、转换、输电、配电以及供电和售电等服务连接起来。本文就是在大数据时代背景下对于智能电网的发展趋势展开讨论。

关键词：大数据时代;智能电网;发展趋势

基金项目：河池学院2018年消极青年科研课题经费资助项目（项目编号：2018XJQN011）。

智能电网可以有效地调度电网系统，提升电网运行效率，对电网的发展具有重要意义。而大数据的不断发展给智能电网提供了重要的基础保障。

1 智能电网产生的背景

1）欧洲在能源方面的政策扶持。2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确指出，欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网质量的一个关键技术和发展方向。

2009年初，欧盟在有关圆桌会议中进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。

欧盟委员会继续积极致力于推动智能电网建设，它还号召成员国利用信息与交流技术提高能效，应对气候变化，促进经济恢复，并枪带哦智能电网技术可以帮助欧洲在未来12年减排15%，这将成为欧盟完成2020年减排目标的关键。同时，在2011年4月中旬，欧盟委员会在发布了一份名为《智能电网：从创新到部署》的通报文件，在文件中确定了推动未来欧洲电网部署的政策方向。

2）近年来可再生新能源高速发展。近年来可再生新能源（主要是光伏发电和风电）高速发展，特别是欧洲等，功率等级已从MW（兆瓦）上升到GW（吉瓦）。若采取单独运行（孤岛）方式，需要有庞大的储能装置（一般蓄电池已不可能做到），故急需解决与系统并网运行方式。由于这两种新能源发电很不稳定，容易造成大电网不稳定。若将传统电网改为“智能电网”，负荷调峰（电网稳定）等问题可迎刃而解。

3）国际上“节能减排”呼声越来越高。国际上“节能减排”的呼声越来越高，并且要求指标量化，建设低碳社会。这样，不仅要从电力网本身挖掘潜力，而且要利用现代通信及数字技术手段，把家庭、办公室、工厂、商场等均纳入智能电网的可控范畴。这部分节能由于是全民性的，其作用不可估量。这里“智能电网”要解决发、配、供电和用户之间的信息双向交流。

2 智能电网的基本特性

1）自愈性。智能电网就是电网的智能化，也被成为“电网2.0”。“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来，并且在很少或不用人为干预的情况下，可以使系统迅速恢复到正常运行状态，而且几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的免疫系统。这是智能电网最重要的特征。

2）激励和包容用户。智能电网中，与用户建立双向实时的通信系统是实现鼓励和促进用户积极参与电力系统运行和管理的基础。实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息。

3）具有抵御攻击的能力。电网安全性的全系统解决方案使智能电网的设计和运行具有阻止攻击的能力，最大限度地减低损失和快速回复供电服务，智能电网也能通知承受对电力系统几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。

4）高速通信在线监测。智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以被调整到降低损耗和消除阻塞的状态。

3 中国智能电网发展现状

1）电源侧。为实现绿色、低碳、可持续发展。近年来我国大力推进能源生产和消费革命，大量清洁能源通过特高压电网，从西部能源生产地区源源不断地输送到东部能源消费地区。预计到2030年，我国清洁能源发电装机占总装机的比重将超过55%，电能占终端能源消费的比重将提高到30%。

2）电网测。我国国家电网公司与美国、欧盟所不同的是，提出了“坚强智能电网”概念与建设规划。目的是建成经济高效、坚强可靠、透明开发、友好互动、清洁环保的当代电网。

智能变电站是我国坚强电网快速发展的一个缩影。目前为适应新一代电力系统发展需要，结合各专业业务需求，立足电网安全稳定运行，推动技术创新，正在建设“安全可靠、共享融合、灵活高效、智能互动”的第三代智能变电站自动化系统，具有适应无人值守和远方操作的技术和管理要求。

4 未来智能电网面临的挑战

1）基础设置大量增加。智能电网需要灵活的网络拓扑，但是未来电网的典型网络拓扑结构还不够清晰;智能电能表的安装范围不断扩大。但是它们能够如何支持电网的规划运行仍然不确定，其功能还需要大力挖掘;采用技术新技术的基础建设，可能遇到经费、风险和运行人员知识不足等问题。

2）缺乏通信的标准和协议。标准化的缺乏，特别是分布式电压和储能相关的标准化的缺乏会抑制各运行单位（发电、输电、配电和店里消费者）之间的数据交换，阻碍系统的安全优化，使系统效率降低。

3）互操作性标准有待完善。互操作性标准使电力系统的所有设备之间的协调成为可能。在一些领域，像分布式电源和储能，虽然有标准，但还很有限，分布式电源和系统的互联，在缺乏协调功能的情况下，只能以局部的和自治的方式运行。分布式电源的发展需要从电网角度考虑，与电网协调运行。

4）计算机网络安全。数据的安全、隐私保密和信息访问的权限等问题，还存在不确定性，这些问题都会阻碍智能电网解决方案的采用。未来能源互联网、智能交通等系统都会产生大量的数据，也将会造成新的数据安全的问题。

5）研究适应分布式电源发展的运行和规划模型。智能电网模型需要综合考虑计算机网络、基础设置、市场，乃至国家政策方面的影响。未来的规划模型需要考虑在分布式电源高渗透率的条件下，如何优化系统运行，这是个重大调整。

6）负荷、电源计划安排和调度。在基于逆变器的可再生能源大概能的数量日益增加的趋势下，电网兼容性标准需做出很大改变，而且必须修改成能同时管理传统发电和基于逆变器的可再生能源发电。现在对分布式电源的调度模式还不能使利益相关方均获益，现在还缺乏能识别最优负荷和电源平衡的好模型。

5 小结

随着科学技术的不断提升和用户需求的提高，智能电网凭借其各项可靠、职能的特点，将引领能源方向的变革，成为新时代的主要电网。智能电网就要有强大的资源优化和配置能力，促进新能源发展，带动相关电力软硬件发展，向世界新网注入新鲜血液。

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