一、智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)

智能電網(wǎng)（smart power grids），就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。在現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，各國(guó)結(jié)合其電力工業(yè)發(fā)展的具體情況，通過(guò)不同領(lǐng)域的研究和實(shí)踐，形成了各自的發(fā)展方向和技術(shù)路線，也反映出各國(guó)對(duì)未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展模式的不同理解。近年來(lái)，隨著各種先進(jìn)技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，發(fā)展智能電網(wǎng)已在世界范圍內(nèi)形成共識(shí)。從技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的角度看，世界各國(guó)、各領(lǐng)域的專家、學(xué)者普遍認(rèn)同以下觀點(diǎn)：智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。

“自愈”指的是把電網(wǎng)中有問(wèn)題的元件從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下，可以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對(duì)用戶的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的免疫系統(tǒng)。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。

自愈電網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)不斷地在線自我評(píng)估，以預(yù)測(cè)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問(wèn)題，并立即采取措施加以控制或糾正。

自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務(wù)中斷，充分應(yīng)用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應(yīng)的中斷，迅速恢復(fù)供電服務(wù)。

基于實(shí)時(shí)測(cè)量的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將確定最有可能失敗的設(shè)備、發(fā)電廠和線路；實(shí)時(shí)應(yīng)急分析將確定電網(wǎng)整體的健康水平，觸發(fā)可能導(dǎo)致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預(yù)警，確定是否需要立即進(jìn)行檢查或采取相應(yīng)的措施。

自愈電網(wǎng)經(jīng)常應(yīng)用連接多個(gè)電源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式。

當(dāng)出現(xiàn)故障或發(fā)生其他問(wèn)題時(shí)，在電網(wǎng)設(shè)備中先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進(jìn)行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外可靠的電源上，同時(shí)傳感器還有檢測(cè)故障前兆的能力，在故障實(shí)際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)地提出預(yù)警信息。

二、智能電網(wǎng)激勵(lì)和包容用戶

現(xiàn)有電網(wǎng)總體上是一個(gè)剛性系統(tǒng)，智能化程度不高。電源的接入與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈^好的靈活性，電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制能力不理想；系統(tǒng)自愈及自恢復(fù)能力完全依賴于物理冗余；對(duì)用戶的服務(wù)形式簡(jiǎn)單、信息單向，缺乏良好的信息共享機(jī)制。

從智能電網(wǎng)的角度來(lái)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(guān)系，確保系統(tǒng)的可靠性；從用戶的角度來(lái)看，電力消費(fèi)是一種經(jīng)濟(jì)的選擇，通過(guò)參與電網(wǎng)的運(yùn)行和管理，修正其使用和購(gòu)買電力的方式，從而獲得實(shí)實(shí)在在的好處。

在智能電網(wǎng)中，用戶將根據(jù)其電力需求和系統(tǒng)滿足其需求的能力，來(lái)調(diào)整、平衡其消費(fèi)。

同時(shí)將滿足用戶在能源購(gòu)買中有更多選擇的基本需求，減少或轉(zhuǎn)移高峰電力需求的能力，通過(guò)降低線損和減少效率低下的調(diào)峰電廠的運(yùn)營(yíng)，使電力公司盡量減少資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支，同時(shí)也提供了大量的環(huán)境效益。

在智能電網(wǎng)中，與用戶建立雙向?qū)崟r(shí)的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)鼓勵(lì)和促進(jìn)用戶積極參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理的基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)通知用戶其電力消費(fèi)的成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)目前的狀況、計(jì)劃停電信息。

三、智能電網(wǎng)具有抵御攻擊的能力

電網(wǎng)安全性的全系統(tǒng)解決方案，擬在增強(qiáng)電網(wǎng)的抗攻擊能力。電網(wǎng)經(jīng)常受到物理攻擊和網(wǎng)絡(luò)攻擊，該方案要求電網(wǎng)能夠從供電中斷故障中快速恢復(fù)供電。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復(fù)的能力，甚至是對(duì)那些決心堅(jiān)定和裝備精良的攻擊者發(fā)起反擊。

電網(wǎng)安全性的全系統(tǒng)解決方案使智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有阻止攻擊的能力，最大限度地降低損失和快速恢復(fù)供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也能同時(shí)承受對(duì)電力系統(tǒng)幾個(gè)部分的攻擊和在一段時(shí)間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來(lái)，通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等技術(shù)在電網(wǎng)中得到廣泛深入的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)電力技術(shù)有機(jī)融合，極大地提升了電網(wǎng)的智能化水平。傳感器技術(shù)與信息技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，為系統(tǒng)狀態(tài)分析和輔助決策提供了技術(shù)支持，使電網(wǎng)自愈成為可能。調(diào)度技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和柔性輸電技術(shù)的成熟發(fā)展，為可再生能源和分布式電源的開(kāi)發(fā)利用提供了基本保障。通信網(wǎng)絡(luò)的完善和用戶信息采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)。隨著各種新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、應(yīng)用并與物理電網(wǎng)高度集成，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

四、智能電網(wǎng)提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量

電能質(zhì)量指標(biāo)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。

發(fā)展智能電網(wǎng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。為實(shí)現(xiàn)清潔能源的開(kāi)發(fā)、輸送和消納，電網(wǎng)必須提高其靈活性和兼容性。為抵御日益頻繁的自然災(zāi)害和外界干擾，電網(wǎng)必須依靠智能化手段不斷提高其安全防御能力和自愈能力。為降低運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)節(jié)能減排，電網(wǎng)運(yùn)行必須更為經(jīng)濟(jì)高效，同時(shí)須對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行智能控制，盡可能減少用電消耗。分布式發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)和電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的供用電模式，促使電力流、信息流、業(yè)務(wù)流不斷融合，以滿足日益多樣化的用戶需求。

但是電能質(zhì)量問(wèn)題又不是電力公司一家的問(wèn)題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，因?yàn)椴⒎撬械纳虡I(yè)企業(yè)用戶和居民用戶都需要相同的電能質(zhì)量。

電能質(zhì)量可以從“標(biāo)準(zhǔn)”到“優(yōu)質(zhì)”進(jìn)行分級(jí)，這取決于消費(fèi)者的需求。它將在一個(gè)合理的價(jià)格水平上平衡負(fù)載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。

智能電網(wǎng)將以不同的價(jià)格水平提供不同等級(jí)的電能質(zhì)量，以滿足用戶對(duì)不同電能質(zhì)量水平的需求，同時(shí)要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)寫入電力服務(wù)的合同中。

智能電網(wǎng)將減輕來(lái)自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件。通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)控電網(wǎng)基本元件，快速診斷并準(zhǔn)確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。

此外，智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)還要考慮減少由于閃電、開(kāi)關(guān)涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動(dòng)，同時(shí)應(yīng)用超導(dǎo)材料、儲(chǔ)能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術(shù)的最新研究成果來(lái)解決電能質(zhì)量的問(wèn)題。

另外，智能電網(wǎng)將采取技術(shù)和管理手段，使電網(wǎng)免受由用戶的電子負(fù)載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過(guò)監(jiān)測(cè)和執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，限制用戶負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。

五、智能電網(wǎng)容許各種不同類型發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入

智能電網(wǎng)將安全、無(wú)縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程，類似于“即插即用”，這一特征對(duì)電網(wǎng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

各種不同容量的發(fā)電和儲(chǔ)能在所有的電壓等級(jí)上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風(fēng)電、先進(jìn)的電池系統(tǒng)、即插式混合動(dòng)力汽車和燃料電池。

商業(yè)用戶安裝自己的發(fā)電設(shè)備和電力儲(chǔ)能設(shè)施將變得更加容易和更加有利可圖。在智能電網(wǎng)中，大型集中式發(fā)電廠將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。

加強(qiáng)輸電系統(tǒng)的建設(shè)，使這些大型電廠仍然能夠遠(yuǎn)距離輸送電力。同時(shí)各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對(duì)外來(lái)能源的依賴，另一方面提高供電可靠性和電能質(zhì)量，特別是對(duì)應(yīng)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)和恐怖襲擊具有重要的意義。

六、智能電網(wǎng)會(huì)促使電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展

在智能電網(wǎng)中，先進(jìn)的設(shè)備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)支持市場(chǎng)的運(yùn)作，并為市場(chǎng)參與者提供了充分的數(shù)據(jù)，因此電力市場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施及其技術(shù)支持系統(tǒng)是電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。

智能電網(wǎng)通過(guò)市場(chǎng)上供給和需求的互動(dòng)，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(kuò)大市場(chǎng)，匯集更多的買家和賣家。

用戶通過(guò)實(shí)時(shí)報(bào)價(jià)來(lái)感受到價(jià)格的增長(zhǎng)從而將降低電力需求，推動(dòng)成本更低的解決方案以及新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場(chǎng)提供更多選擇的機(jī)會(huì)。

七、智能電網(wǎng)使運(yùn)行更加高效

智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產(chǎn)將被連續(xù)不斷地用到極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時(shí)需要，每個(gè)資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進(jìn)行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時(shí)降低成本。

智能電網(wǎng)將應(yīng)用最新技術(shù)以優(yōu)化其資產(chǎn)的應(yīng)用。例如，通過(guò)動(dòng)態(tài)評(píng)估技術(shù)使資產(chǎn)發(fā)揮其最佳的能力，通過(guò)連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)其能力，使資產(chǎn)能夠在更大的負(fù)荷下使用。

八、智能電網(wǎng)高速通信在線監(jiān)測(cè)

智能電網(wǎng)通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間給出需要維修設(shè)備的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時(shí)使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。

此外，先進(jìn)的信息技術(shù)將提供大量的數(shù)據(jù)和資料，并將集成到現(xiàn)有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強(qiáng)其能力，以優(yōu)化運(yùn)行和維修過(guò)程。