智能電網

支持技術

決策支持技術將復雜的電力系統(tǒng)數據轉化為系統(tǒng)運行人員一目了然的可理解的信息，因此動畫技術、動態(tài)著色技術、虛擬現實技術以及其他數據展示技術用來幫助系統(tǒng)運行人員認識、分析和處理緊急問題。

在許多情況下，系統(tǒng)運行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統(tǒng)、工具和培訓，以使電網運行人員和管理者能夠快速的做出決策。

(1)可視化—決策支持技術利用大量的數據并將其裁剪成格式化的、時間段和按技術分類的最關鍵的數據給電網運行人員，可視化技術將這些數據展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。

(2)決策支持—決策支持技術確定了現有的、正在發(fā)展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示系統(tǒng)運行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。

(3)調度員培訓—利用決策支持技術工具以及行業(yè)內認證的軟件的動態(tài)仿真器將顯著的提高系統(tǒng)調度員的技能和水平。

(4)用戶決策—需求響應(DR)系統(tǒng)以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產電力。

(5)提高運行效率—當決策支持技術與現有的資產管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網運行、維修和規(guī)劃的效率和有效性。

智能電網 - 影響因素

影響電網運行的突發(fā)狀況可能出現在發(fā)電廠發(fā)電，電能傳輸以及電能需求等任意一下環(huán)節(jié)發(fā)生。這種狀況可能是自然環(huán)境，如云層遮擋太陽使得太陽能電站功率下降，又如，炎熱的天氣使得空調的使用率上升。還有可能由于商業(yè)原因發(fā)生在電能供應端，例如，電能用戶可能在用電高峰時減少用電，因為電價的作用是減少用電高峰時的用電量。狀況還有可能發(fā)生在本地傳輸網絡，如變壓在損壞，需要臨時斷開局部輸電網絡。最后，這些狀況還有可能發(fā)生在家里，比如，人都離開家工作，各種用電設備進行休眠狀態(tài)。所有這些情況都是激發(fā)人們去改變電能流向的因素。

智能電網 - 主要特征

2008年5月10日，在河南省孟州市黃河北岸，

百萬伏級特高壓交流工程黃河大跨越工程

開始緊張布線。

智能電網是自愈電網

“自愈”指的是把電網中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質上講，自愈就是智能電網的“免疫系統(tǒng)”。這是智能電網最重要的特征。自愈電網進行連續(xù)不斷的在線自我評估以預測電網可能出現的問題，發(fā)現已經存在的或正在發(fā)展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正。自愈電網確保了電網的可靠性、安全性、電能質量和效率。自愈電網將盡量減少供電服務中斷，充分應用數據獲取技術，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務。

自愈電網經常應用連接多個電源的網絡設計方式。當出現故障或發(fā)生其他的問題時，在電網設備中的先進的傳感器確定故障并和附近的設備進行通信，以切除故障元件或將用戶迅速地切換到另外的可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發(fā)生前，將設備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預警信息。

智能電網激勵和包括用戶

在智能電網中，用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理是智能電網的另一重要特征。從智能電網的角度來看，用戶的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關系，確保系統(tǒng)的可靠性;從用戶的角度來看，電力消費是一種經濟的選擇，通過參與電網的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。在智能電網中，用戶將根據其電力需求和電力系統(tǒng)滿足其需求的能力的平衡來調整其消費。同時需求響應(DR)計劃將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開支和營運開支，通過降低線損和減少效率低下的調峰電廠的運營，同時也提供了大量的環(huán)境效益。在智能電網中，和用戶建立的雙向實時的通信系統(tǒng)是實現鼓勵和促進用戶積極參與電力系統(tǒng)運行和管理的基礎。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網目前的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務的信息，同時用戶也可以根據這些信息制定自己的電力使用的方案。

智能電網將抵御攻擊

電網的安全性要求一個降低對電網物理攻擊和網絡攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復的全系統(tǒng)的解決方案。智能電網將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是從那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起的攻擊。智能電網的設計和運行都將阻止攻擊，最大限度地降低其后果和快速恢復供電服務。智能電網也能同時承受對電力系統(tǒng)的幾個部分的攻擊和在一段時間內多重協調的攻擊。智能電網的安全策略將包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網和經濟發(fā)展的影響。不管是物理攻擊還是網絡攻擊，智能電網要通過加強電力企業(yè)與政府之間重大威脅信息的密切溝通，在電網規(guī)劃中強調安全風險，加強網絡安全等手段，提高智能電網抵御風險的能力。

智能電網主要特征

提供滿足21世紀用戶需求的電能質量

電能質量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。由于用電設備的數字化，對電能質量越來越敏感，電能質量問題可以導致生產線的停產，對社會經濟發(fā)展具有重大的損失，因此提供能滿足21世紀用戶需求的電能質量是智能電網的又一重要特征。但是電能質量問題又不是電力公司一家的問題，因此需要制定新的電能質量標準，對電能質量進行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶和居民用戶，都需要相同的電能質量。電能質量的分級可以從“標準”到“優(yōu)質”，取決于消費者的需求，它將在一個合理的價格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質量。智能電網將以不同的價格水平提供不同等級的電能質量，以滿足用戶對不同電能質量水平的需求，同時要將優(yōu)質優(yōu)價寫入電力服務的合同中。

將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質量事件

通過其先進的控制方法監(jiān)測電網的基本元件，從而快速診斷并準確地提出解決任何電能質量事件的方案。此外，智能電網的設計還要考慮減少由于閃電、開關涌流、線路故障和諧波源引起的電能質量的擾動，同時應用超導、材料、儲能以及改善電能質量的電力電子技術的最新研究成果來解決電能質量的問題。另外，智能電網將采取技術和管理手段，使電網免受由于用戶的電子負載所造成的電能質量的影響，將通過監(jiān)測和執(zhí)行相關的標準，限制用戶負荷產生的諧波電流注入電網。除此之外，智能電網將采用適當的濾波器，以防止諧波污染送入電網，惡化電網的電能質量。

容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入

智能電網將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡化聯網的過程，類似于“即插即用”，這一特征對電網提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。改進的互聯標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統(tǒng)容易接入。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風電、先進的電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。商業(yè)用戶可以安裝自己的發(fā)電設備(包括高效熱電聯產裝置)和電力儲能設施將更加容易和更加有利可圖。

將使電力市場蓬勃發(fā)展

智能電網通信技術

在智能電網中，先進的設備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個時間段內支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數據，因此電力市場的基礎設施及其技術支持系統(tǒng)是電力市場蓬勃發(fā)展的關鍵因素。智能電網通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而將降低電力需求，推動成本更低的解決方案，并促進新技術的開發(fā)，新型潔凈的能源產品也將給市場提供更多選擇的機會。

優(yōu)化其資產應用，使運行更加高效

智能電網優(yōu)化調整其電網資產的管理和運行以實現用最低的成本提供所期望的功能。有效地管理需要什么資產以及何時需要，每個資產將和所有其他資產進行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時降低成本。

智能電網通過高速通信網絡實現對運行設備的在線狀態(tài)監(jiān)測，以獲取設備的運行狀態(tài)，在最恰當的時間給出需要維修設備的信號，實現設備的狀態(tài)檢修，同時使設備運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過對系統(tǒng)控制裝置的這些調整，選擇最小成本的能源輸送系統(tǒng)，提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網運行的費用。此外，先進的信息技術將提供大量的數據和資料，并將集成到現有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強其能力，以優(yōu)化運行和維修過程。這些信息將為設計人員提供更好的工具，創(chuàng)造出最佳的設計來，為規(guī)劃人員提供所需的數據，從而提高其電網規(guī)劃的能力和水平。這樣，運行和維護費用以及電網建設投資將得到更為有效的管理。[3]