智能電網信息係統體係結構研究
電工研究
作者：李忠旭
【摘要】智能電網具有安全、經濟、靈活、清潔、友好等性能，是電網的未來發展趨勢。本文對智能電網信息係統體係結構進行了較為詳細的研究，對這一體係結構在國內外的發展現狀進行了較為詳細的剖析，並對智能電網信息係統體係結構的基礎設施進行了分析。
【關鍵詞】智能電網；信息係統體係；結構研究
1.前言
智能電網是把現代先進的傳感測量技術、通信技術、計算機技術、信息技術以及控製技術與物理電網高度集成從而形成的一種新型電網[1]。所以，在構建智能電網時需要全新一代的大容量、具有業務感知能力、高速實時的信息係統作為支撐。再加上在環境方麵傳統的電網對能源的利用效率以及環保性都存在諸多問題，嚴重不符合健康經濟環保的可持續發展戰略的要求。因此，構建一個智能電網信息係統體係便顯得萬分重要。
2.智能電網的概念
智能電網是通過融入現代信息係統到傳統的能源網絡中從而形成一個新的電網係統，使得電網可以擁有更佳的可觀性與可控性，這樣不僅有利的解決了在傳統的電力係統中互動性差、能源利用率低、安全穩定分析困難等一係列的難題，而且還可以在能量源的基礎上實現實時的調控，從而讓新能源發電與儲能係統的接入與使用可以更加方便的實現分布。
智能電網還具有三大傳統電網無法比擬的優勢，首先是具有良好的可觀性，可以通過信息網絡技術，對電力係統中的各個節點信息實施實時的監控。其次是在發電時用電雙方可以實現動態交互，換言之也就是通過及時得到的電網發電信息與用戶信息之間進行一個優化的調度。對於終端用戶來說，對所有的電力資源進行統籌調度是智能電網的目標，使得提供給終端用戶的電力可以更加便宜，更加穩定。最後智能電網還具有較高的可靠性，可以通過係統震蕩來完成自動回複，當係統出現失穩的趨勢時可以提前發出警報並做適時地調整[2]。
3.智能電網的發展現狀
3.1 智能電網在國內外的發展現狀
美國的EPRI（電力研究院）與DoD（國防部）在2001年正式啟動了CIN/SI項目並提出了為建立一個高適應性、高魯棒性及控製可重構的網絡化電力係統與基礎設施，開發出一個仿真、建模、分析與綜合工具，並與2001年6月在《Wired》中對這個工具進行了較為詳細的闡述。這篇文章是比較早的涉及到構建智能能源網絡設想的文獻。之後，美國EPRI又在2004年對Intelligrd項目做出了進一步的行動努力，發布了該體係的架構計劃，參與這項項目研發的還有思科、GE、朗訊等多家企業。研發這項項目的目的就是要對電力係統中的能源係統以及控製信息係統進行有效的繼承，通過服務模型與電力信息係統兩個方麵對構建智能電網提出科學、合理的實施步驟及技術引導[3]。美國Xcel能源公司於2008年3月正式宣布將在科羅拉多州的波爾多試點，使其建立成為智能電網城市，目前已經安裝好的智能控製設備已達兩萬多台，極大的為用戶提供了便宜、方便、穩定的電力。
歐洲國家對於智能電網的開發與利用起源於2004年召開的第一屆國際可再生能源和分布式能源一體化的會議上，相關的研究人員與產業人員對建立歐洲未來電力網絡技術平台提出了自己的設想。在得到歐盟委員會的支持後，歐洲於2005正是成立了智能電網歐洲技術平台，並規劃好了2020年及之後的歐洲電力網絡發展戰略。2006年該組織又對歐洲智能電網設計藍圖進行了公布，提出了智能電網必須包含的四個目標，即可介入性、靈活性、經濟性與可靠性[4]。後經過長期的規劃與執行，歐洲基本上實現了在分布式的環境下解決了電網的安全、運營與以市場作為導向的能量流控製問題。
2009年4月日本公布了“日本發展戰略與經濟增長計劃”，有太陽能發電並網，也有電動汽車快速充電裝置等和智能電網密切相關的內容，而後在7月份，日本電氣事業聯合會明確表示將會對“日本版智能電網”進行全麵的開發。2008年韓國也公布了“綠色能源工業策略”，提出了“韓國版智能電網”的設想。
在我國，國家電網公司於2009年5月提出了我國智能電網的發展規劃，並將我國智能電網的建設劃分為3個階段，並計劃在2020年統一建立智能電網。2009年4月華北電網公司發布了關於華北電網建設智能電網的規劃，並於2010年9月在河北省廊坊市的新奧高爾夫花園小區內建成了我國點一個智能電網的試點小區[5]。