自美國(guó)奧巴馬政府提出智能電網(wǎng)(SmartGrid)戰(zhàn)略以來(lái),“SmartGrid”一詞已經(jīng)風(fēng)靡全球。到目前為止,智能電網(wǎng)并沒有統(tǒng)一的定義,各國(guó)根據(jù)本國(guó)國(guó)情逐漸確定了相應(yīng)的智能電網(wǎng)的概念、側(cè)重點(diǎn)和發(fā)展方向。中國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)公司在2009年5月宣布了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”計(jì)劃,并提出了該計(jì)劃的三個(gè)發(fā)展階段。
中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)分三個(gè)階段
●2016年-2020年,中國(guó)將全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),技術(shù)和設(shè)備達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
●通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。
在2009年特壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議上,國(guó)家電網(wǎng)公司正式對(duì)外界公布了該公司的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”計(jì)劃。2010年,國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)是“一完善、兩完成、五突破、五深化”。“一完善、兩完成、五突破、五深化”是指完善國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)工作體系;完成國(guó)家電網(wǎng)智能化規(guī)劃和支撐智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)制定;實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、智能變電站、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、用電信息采集系統(tǒng)、“多網(wǎng)融合”等五項(xiàng)試點(diǎn)工程建設(shè)的突破;深化設(shè)備研制、專題研究、商業(yè)模式、管理創(chuàng)新、宣傳交流等五個(gè)方面的工作。
2009年5月,國(guó)家電網(wǎng)公司宣布了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”計(jì)劃。該計(jì)劃分為三個(gè)階段:2009年~2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段,重點(diǎn)開展“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展計(jì)劃,制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn),開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制,開展各環(huán)節(jié)試點(diǎn);2011年~2015年是全面建設(shè)階段,將加快特壓網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè),初步形成智能網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系,關(guān)鍵技和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用;2016年~2020年為引領(lǐng)提升階段,將全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),技術(shù)和設(shè)備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
智能電網(wǎng)建設(shè)將覆蓋發(fā)電、輸電、配電和用電等電力生產(chǎn)全過(guò)程,每個(gè)環(huán)節(jié)都有若干關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)電側(cè)要關(guān)注新能源接入、競(jìng)價(jià)優(yōu)化發(fā)電以及電廠選址優(yōu)化等問(wèn)題,緩解能源地域分配不均、能源結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題;輸電側(cè)則關(guān)注輸電網(wǎng)智能規(guī)劃、線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估、智能調(diào)度,保證輸電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、降低線損;變電主要關(guān)注數(shù)字化變電站的自動(dòng)化、監(jiān)控、標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容;配電側(cè)關(guān)注配網(wǎng)自動(dòng)化、營(yíng)配一體化,提用電可靠性;用電側(cè)要建立用戶和電網(wǎng)的信息交互機(jī)制,實(shí)現(xiàn)智能化用電;調(diào)度主要是實(shí)現(xiàn)在調(diào)度支持平臺(tái)的輔助下對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控,繼而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。
通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。因此,發(fā)展智能電網(wǎng)要深入研究智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的通信需求,研制下一代電力專用的智能化光傳輸系統(tǒng)、電力專用無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)、電力通信通道加密裝置和面向智能變電站應(yīng)用的系列化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),建設(shè)和完善大容量、速實(shí)時(shí)、具有時(shí)間同步能力、具有業(yè)務(wù)感知能力的下一代電力光傳輸骨干傳輸網(wǎng)絡(luò),建設(shè)國(guó)調(diào)、華北、華中、華東四個(gè)通信樞紐中心。同時(shí),要研制智能配用電一體化通信系統(tǒng)及無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)等核心通信設(shè)備、基于IP網(wǎng)絡(luò)化的載波組網(wǎng)通信裝置、配電工頻通信設(shè)備、智能家庭網(wǎng)絡(luò)(HAN)通信設(shè)備和電力專用通信控制芯片,有效運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)、電力線載波、無(wú)線等接入通信技術(shù),以公眾通信網(wǎng)為補(bǔ)充,建設(shè)配電和用電環(huán)節(jié)通信網(wǎng)絡(luò)。此外,要研究和建設(shè)天地互補(bǔ)的智能電網(wǎng)時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)及電力通信網(wǎng)智能化管理系統(tǒng),建成滿足“三華”同步電網(wǎng)需求的安全可靠的電力通信廣域同步網(wǎng),推進(jìn)各級(jí)通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)和互聯(lián)互通。
中國(guó)首批智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)
●美國(guó)NIST公布了77個(gè)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),涉及7個(gè)領(lǐng)域。
●中國(guó)首批智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)30多個(gè),預(yù)計(jì)在2009年~2010年出臺(tái)。
在大規(guī)模建設(shè)智能電網(wǎng)之前,制定智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是首要的任務(wù)。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)認(rèn)識(shí)到緊迫性,推出了三階段計(jì)劃。該研究院在2009年5月發(fā)布了首批16個(gè)與智能電網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)名單,隨后根據(jù)公眾的反饋意見,又補(bǔ)充了15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。到2009年9月階段計(jì)劃結(jié)束時(shí),又有46個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也被確定下來(lái),因此到目前為止,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院已經(jīng)公布了77個(gè)適用于智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。
智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)覆蓋整個(gè)電網(wǎng)。由于智能電網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需要理解它的主要組成部分以及它們之間的相互關(guān)系和互操作性的接口特性,并制定網(wǎng)絡(luò)安全策略。
目前,NIST的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系涉及了7個(gè)領(lǐng)域(發(fā)電、輸電、配電、市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)商和客戶),用于規(guī)范智能電網(wǎng)以下行為特征:1.充分利用數(shù)字信息和控制技術(shù),提電網(wǎng)的可靠性、安全性和效率;2.動(dòng)態(tài)優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和資源;3.部署和整合包括可再生資源在內(nèi)的分布式發(fā)電;4.部署和管理需求響應(yīng),需求側(cè)資源和能效資源;5.部署計(jì)量和通信智能化技術(shù),監(jiān)控輸電和配電運(yùn)行狀態(tài);6.集成智能應(yīng)用和消費(fèi)類設(shè)備;7.部署和集成先進(jìn)的電力儲(chǔ)存和調(diào)峰技術(shù),包括插入式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和蓄熱空調(diào);8.提供及時(shí)信息和控制選項(xiàng)。
我國(guó)也在積極制訂自己的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。2009年6月,在國(guó)家電網(wǎng)科技部等部門的共同組織下,由中國(guó)電力科學(xué)研究院和國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院牽頭,集合了100多名行業(yè)專家、技術(shù)人員開始著手制訂智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。首批智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)30多個(gè),預(yù)計(jì)2009年~2010年出臺(tái)。
未來(lái),智能電網(wǎng)終將需要數(shù)百個(gè)標(biāo)準(zhǔn),目前,規(guī)劃中迫切需要制訂標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先領(lǐng)域有:需求響應(yīng)和消費(fèi)能源效率、廣域態(tài)勢(shì)感知、儲(chǔ)能、電力交通、先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施、配電網(wǎng)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)通信等。
各國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)各有側(cè)重
歐洲于2005年啟動(dòng)了Smart Grids Technology platform,其中包括Network Assets(網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn))、Network Operations(網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行)、Demand&Metering(需求與計(jì)量)、Generation&Storage(發(fā)電與儲(chǔ)能)4個(gè)工作組。歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)體現(xiàn)在市場(chǎng)、安全與電能質(zhì)量、環(huán)境等三方面。提運(yùn)營(yíng)效率、降低電力價(jià)格、加強(qiáng)與客戶互動(dòng)成為歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)之一。
美國(guó)電科院(EPRI)從2002年開展電能和通信系統(tǒng)框架整合項(xiàng)目研究,18個(gè)月后,項(xiàng)目正式命名為智能電網(wǎng)框架。這是上個(gè)智能電網(wǎng)框架研究,它使EPRI在智能電網(wǎng)領(lǐng)域研發(fā)邁開了堅(jiān)實(shí)的一步。美國(guó)智能電網(wǎng)的技術(shù)概念是:綜合應(yīng)用現(xiàn)代通信、計(jì)算、控制等技術(shù)的電網(wǎng)能夠持續(xù)不斷地適應(yīng)各種正常操作和運(yùn)行方式調(diào)整的優(yōu)化運(yùn)行,并能主動(dòng)預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)。其內(nèi)容涉及分布式發(fā)電、可再生能源、電力電子應(yīng)用、電力市場(chǎng)、大系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析、控制、大系統(tǒng)優(yōu)化、配網(wǎng)自動(dòng)化、廣域信息測(cè)量、傳輸?shù)取?/P>
中國(guó)智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),即以特壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ),將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)度集成而形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對(duì)電力的需求,優(yōu)化資源配置,確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,滿足環(huán)保要求,保證電能質(zhì)量,適應(yīng)電力市場(chǎng)化發(fā)展等為目的,實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院信息通信技術(shù)分公司副總工程師 汪曉巖)