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智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì) |
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[ 通信界 / 張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市 海淀區(qū) 100192） / m.6611o.com / 2010/1/4 20:54:57 ] |
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智能電網(wǎng)的發(fā)展，嚴(yán)格的溫室氣體排放政策顯然起到了更大的推動(dòng)作用，分布式能源和可再生能源接入研究也相應(yīng)獲得了更多的支持。
國(guó)外電力企業(yè)智能電網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)踐工作主要集中在配電和用戶側(cè)。在輸電側(cè)目前有EPRI、ABB、PJM 等機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)展相關(guān)研究，但其研究缺少整體性，且缺少實(shí)際的應(yīng)用推廣支撐。
2003 年4 月2—3 日，美國(guó)65 位來(lái)自電力公司、電力設(shè)備制造商、聯(lián)邦和州政府官員、大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)專家匯聚一堂，討論美國(guó)未來(lái)的電力系統(tǒng)。會(huì)后，于2003 年6 月以美國(guó)能源部輸配電辦公室的名義發(fā)布了一份名為“Grid 2030——電力的下一個(gè)100 年的國(guó)家設(shè)想”的報(bào)告[9]。這份報(bào)告可謂是美國(guó)電力改革的綱領(lǐng)性文件，描繪了美國(guó)未來(lái)電力系統(tǒng)的設(shè)想，并確定了各項(xiàng)研發(fā)和試驗(yàn)工作的分階段目標(biāo)。2003 年初到2004 年歷時(shí)18 個(gè)月先期完成的綜合能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(integratedenergy and communication architecture ，IECSA)[10-11]，和隨后延伸的智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(Intelligrid Architecture)，都是由美國(guó)EPRI 創(chuàng)建、GE 公司管理，有UCA、SISCO、Lucent、EnerNex、Hypertek 等公司參與的一個(gè)研究未來(lái)電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的國(guó)際科學(xué)合作項(xiàng)目。Intelligrid 研究計(jì)劃致力于開(kāi)發(fā)智能電網(wǎng)架構(gòu)，目標(biāo)是為未來(lái)的電網(wǎng)建立一個(gè)全面、開(kāi)放的技術(shù)體系，支持電網(wǎng)及其設(shè)備間的通信與信息交換[12]。2004 年，完成了IECSA 研究；2005 年發(fā)布的成果中包含了EPRI 稱為“分布式自治實(shí)時(shí)架構(gòu)(DART)”的自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)。其配電和用戶側(cè)的研究越來(lái)越呈現(xiàn)出相互耦合、密不可分的方向。目前，EPRI 的研究成果大多數(shù)都在配電和用戶側(cè)實(shí)施，這也與美國(guó)當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的大氣候相吻合。
歐洲于2005 年成立了歐洲智能電網(wǎng)論壇，目前，論壇已發(fā)表3 份報(bào)告：《歐洲未來(lái)電網(wǎng)的愿景和策略》重點(diǎn)研究了未來(lái)歐洲電網(wǎng)的愿景和需求[1]；《戰(zhàn)略性研究議程》主要關(guān)注優(yōu)先研究的內(nèi)容[13]；《歐洲未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展策略》提出了歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展重點(diǎn)和路線圖[14]。其優(yōu)先關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域包括：1）優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和使用；2）優(yōu)化電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施；3）大規(guī)模間歇性電源集成；4）信息和通信技術(shù)；5）主動(dòng)的配電網(wǎng)；6）新電力市場(chǎng)的地區(qū)、用戶和能效。
世界著名的IBM、Google、Intel、Simens、Duke等公司也提出了自己的技術(shù)解決方案[15-16]，具有代表性的是IBM 與ABB、GE、SBC 等設(shè)備制造商聯(lián)合提出了智能電網(wǎng)解決方案。IBM 的“智能電網(wǎng)”解決方案涵蓋了完整、規(guī)范的數(shù)據(jù)采集，基于IP 協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用服務(wù)無(wú)縫集成，完整、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)分析，有針對(duì)性的信息展現(xiàn)等5 個(gè)層次。
谷歌(Google)已宣布了一個(gè)與太平洋煤氣和電力公司(PG&E)的測(cè)試合作項(xiàng)目。2008 年9 月，Google 與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明，宣布他們正在共同開(kāi)發(fā)清潔能源業(yè)務(wù)，核心是為美國(guó)打造國(guó)家智能電網(wǎng)。同時(shí)強(qiáng)調(diào)，21 世紀(jì)的電力系統(tǒng)必須結(jié)合先進(jìn)的能源和信息技術(shù)，而這正是通用電氣和谷歌的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。目前美國(guó)大約有1.3 億塊電表，倘若包括計(jì)算機(jī)、傳感器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的投資在內(nèi)，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)轉(zhuǎn)型，這項(xiàng)改革將拉動(dòng)超過(guò)萬(wàn)億美元以上的投資，對(duì)美國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)也是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。
值得一提的是，2009 年1 月25 日美國(guó)白宮最新發(fā)布的《復(fù)蘇計(jì)劃尺度報(bào)告》宣布：將鋪設(shè)或更新3000 英里輸電線路，并為4000 萬(wàn)美國(guó)家庭安裝智能電表——美國(guó)將推動(dòng)智能電網(wǎng)的整體革命。
西門子(Simens)公司預(yù)期未來(lái)智能電網(wǎng)將整合分布式電源和各種儲(chǔ)能元件，實(shí)現(xiàn)廠站自動(dòng)化、智能表計(jì)化、負(fù)荷可控化以及樓宇(可作為負(fù)荷、電源和儲(chǔ)能設(shè)備)自動(dòng)化，并通過(guò)IP/以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各成員間的通信網(wǎng)絡(luò)，具有自適應(yīng)、自優(yōu)化和自愈功能，為用戶提供安全可持續(xù)和高效率的電力供應(yīng)。Simens 公司認(rèn)為智能電網(wǎng)具有4 個(gè)特性：1）柔性，滿足用戶需求；2）易接入，保證所有用戶的連接通暢，尤其對(duì)于可再生能源和高效、零或低碳排放的本地發(fā)電；3）可靠，保障和提高供電的安全性和質(zhì)量；4）經(jīng)濟(jì)，通過(guò)改革及競(jìng)爭(zhēng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)最有效的能源管理。2004 年，西門子收購(gòu)了丹麥Bonus公司，從此進(jìn)入風(fēng)電市場(chǎng)并持續(xù)不斷擴(kuò)大其生產(chǎn)能力。西門子公司在丹麥投入運(yùn)行的風(fēng)電接入控制系統(tǒng)可以使風(fēng)電接入被有效制，并參與電網(wǎng)的調(diào)頻，對(duì)電網(wǎng)的影響從負(fù)面轉(zhuǎn)向正面。風(fēng)電是可控的、可以調(diào)節(jié)的，不是發(fā)多少就接入多少，而是要按照電網(wǎng)的要求來(lái)發(fā)電，不僅考慮風(fēng)機(jī)的最大效益，而且要實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)的最大程度協(xié)調(diào)。此外，要做好風(fēng)電預(yù)測(cè)，并與調(diào)度計(jì)劃編制相結(jié)合，充分發(fā)揮輸電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置作用。
在輸電側(cè)，作為美國(guó)電力市場(chǎng)典型的獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行商(independent system operator，ISO)，PJM 負(fù)責(zé)美國(guó)13 個(gè)州的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和電力市場(chǎng)組織，因此其智能電網(wǎng)實(shí)施主要側(cè)重于調(diào)度和電力市場(chǎng)業(yè)務(wù)建設(shè)。PJM 目前主要從同步相量技術(shù)和高級(jí)控制中心(AC2)著手開(kāi)展智能輸電網(wǎng)研究工作[17]。
在配用電領(lǐng)域，國(guó)外電力公司開(kāi)展了大量的智能化實(shí)踐，包括智能表計(jì)、用戶電壓控制、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能等。例如：意大利電力公司(ENEL)和法國(guó)電力公司(EDF)通過(guò)安裝智能雙上一頁(yè) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] ... 下一頁(yè) >> |
作者：張文亮，劉壯志，王明俊，楊旭升（中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市 海淀區(qū) 100192） 合作媒體：專網(wǎng)通信世界-中國(guó)電力通信網(wǎng) 編輯：顧北 |
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