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智能電網本質分析
來源:中國能源報 | 0評論 | 5343查看 | 2015-07-29 11:31:00    
  本世紀初以來,智能電網的理念逐步從美國等發達國家萌發,并逐漸在世界各地蓬勃發展。隨著特高壓輸電技術以及互聯網、物聯網、云計算、大數據技術的發展,人們對智能電網的內涵、構架、作用的認識不斷深化。但總體而言,對智能電網的研究及應用仍處于初級階段,就智能電網的概念來說,全球仍沒有統一、明確的定義。分析國際、國內種種智能電網的定義可以發現,智能電網定義不統一甚至差別較大,主要分為三種情況。一是對智能電網發揮的作用認識不同,由于國情、發展階段、資源分布及要解決的問題不同,各國智能電網在發展的目的、重點、步驟等方面有區別。二是對智能電網包含的范圍認識不同,如智能電網是配電網還是包含了發電端和用戶側的整個電力系統。三是對智能電網以什么樣的技術來支撐認識不同。


  僅從發(fa)展(zhan)(zhan)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)來(lai)看(kan),各國(guo)(guo)有明顯區別。中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)技術部《智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)重大(da)(da)科(ke)技產業化(hua)工程(cheng)“十二五(wu)”專項規劃》指出:英法德(de)等(deng)國(guo)(guo)家(jia)著(zhu)重發(fa)展(zhan)(zhan)泛歐(ou)洲電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)互(hu)聯(lian),意(yi)大(da)(da)利著(zhu)重發(fa)展(zhan)(zhan)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)計(ji)及互(hu)動(dong)化(hua)的(de)(de)(de)(de)配(pei)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang),而(er)(er)丹麥(mai)則著(zhu)重發(fa)展(zhan)(zhan)風(feng)力(li)(li)發(fa)電(dian)(dian)及其(qi)控制技術;日本(ben)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)核(he)心是建(jian)設(she)與(yu)太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)電(dian)(dian)大(da)(da)規模推廣(guang)開發(fa)相適應的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang),解決國(guo)(guo)土面積狹小、能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)短缺與(yu)社會經(jing)濟發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)矛盾;韓國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)研究重點放在(zai)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)綠色城市建(jian)設(she)上;澳大(da)(da)利亞智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)建(jian)設(she)的(de)(de)(de)(de)目標是發(fa)展(zhan)(zhan)可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)和(he)提(ti)高能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)利用(yong)效率,主要工作集中(zhong)在(zai)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)計(ji)的(de)(de)(de)(de)實施及其(qi)相關的(de)(de)(de)(de)需求側管理方面。而(er)(er)英國(guo)(guo)《衛報》網(wang)(wang)(wang)站2015年6月(yue)22日撰文稱:對于(yu)歐(ou)洲來(lai)說,能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)效率是關鍵,智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)是推廣(guang)低碳技術和(he)實現經(jing)濟脫碳化(hua)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個平(ping)臺。對拉丁美洲而(er)(er)言(yan),建(jian)造(zao)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個重要驅動(dong)力(li)(li)在(zai)于(yu)抑制竊(qie)電(dian)(dian)行為(wei)。對中(zhong)國(guo)(guo)而(er)(er)言(yan),智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)更大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)意(yi)義在(zai)于(yu)打造(zao)一(yi)(yi)個能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠與(yu)巨大(da)(da)電(dian)(dian)力(li)(li)需求相匹配(pei)的(de)(de)(de)(de)堅(jian)強(qiang)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)。而(er)(er)對美國(guo)(guo)和(he)日本(ben)來(lai)說,建(jian)造(zao)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)主要為(wei)了加強(qiang)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)適應能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)以(yi)便在(zai)極端天氣事件和(he)自(zi)然災害發(fa)生時保持(chi)電(dian)(dian)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)穩定供應。可見,智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)是大(da)(da)家(jia)公認的(de)(de)(de)(de)事實,針(zhen)對各自(zi)不(bu)同(tong)國(guo)(guo)情(qing)發(fa)展(zhan)(zhan)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)也是大(da)(da)家(jia)的(de)(de)(de)(de)共識。


  2015年(nian)7月6日,國(guo)(guo)(guo)家發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)改革委(wei)、國(guo)(guo)(guo)家能(neng)(neng)(neng)源(yuan)局發(fa)(fa)布(bu)了《關于促進智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)見》(發(fa)(fa)改運行[2015]1518號),提(ti)出(chu)了中(zhong)國(guo)(guo)(guo)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網的(de)指(zhi)導(dao)思想、基本原則、發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)目標、主(zhu)要任(ren)務、保障措(cuo)施。《意(yi)見》提(ti)出(chu),到(dao)2020年(nian),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)將初(chu)步建(jian)成安全(quan)可(ke)(ke)靠、開放兼(jian)容(rong)、雙向互動、高效經濟、清潔環(huan)保的(de)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網體(ti)系,滿足電(dian)源(yuan)開發(fa)(fa)和(he)用戶(hu)需求,全(quan)面支撐現(xian)代能(neng)(neng)(neng)源(yuan)體(ti)系建(jian)設,推動我國(guo)(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)生產和(he)消費革命;帶(dai)動戰略性(xing)新興產業(ye)(ye)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan),形成有國(guo)(guo)(guo)際競爭力的(de)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網裝備體(ti)系。可(ke)(ke)以說,這是(shi)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)自2009年(nian)國(guo)(guo)(guo)家電(dian)網公司(si)、南方(fang)電(dian)網公司(si)先后提(ti)出(chu)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)計劃(hua),到(dao)2010年(nian)3月“加強(qiang)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網建(jian)設”首次在(zai)《政(zheng)府工作報(bao)告》中(zhong)提(ti)出(chu) ,再到(dao)2012年(nian)3月中(zhong)國(guo)(guo)(guo)科學技術部(bu)發(fa)(fa)布(bu)的(de)《智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網重大科技產業(ye)(ye)化工程“十二五(wu)”專(zhuan)項規(gui)劃(hua)》以來,全(quan)面、系統闡述中(zhong)國(guo)(guo)(guo)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)的(de)權威(wei)性(xing)、政(zheng)策性(xing)文(wen)件。《意(yi)見》使(shi)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)電(dian)網建(jian)設主(zhu)要由(you)企業(ye)(ye)推進、各領域分(fen)散探(tan)索(suo)、局部(bu)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)以及技術與政(zheng)策間不平衡,向有序、協調、規(gui)范性(xing)的(de)方(fang)向發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)。


  在全球經(jing)濟(ji)一體化的(de)(de)格(ge)局下,能(neng)源革命(ming)、信息革命(ming)、電(dian)(dian)(dian)力技術發(fa)展(zhan)(zhan)和(he)相(xiang)互(hu)(hu)(hu)間的(de)(de)融合(he)必然影響國際合(he)作;智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)標準的(de)(de)國際化也將(jiang)使智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)具有(you)互(hu)(hu)(hu)相(xiang)影響、互(hu)(hu)(hu)相(xiang)借鑒、協調發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)趨勢(shi)。中國正處在智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)規劃發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)關鍵時期,為了進一步(bu)凝聚國內(nei)共識(shi)、形成(cheng)合(he)力,探求智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)與(yu)“互(hu)(hu)(hu)聯網(wang)(wang)+智(zhi)(zhi)(zhi)慧能(neng)源”以及(ji)“能(neng)源互(hu)(hu)(hu)聯網(wang)(wang)”的(de)(de)關系,加強與(yu)世界同(tong)行的(de)(de)交流、創新,有(you)必要(yao)從本(ben)質上進一步(bu)厘清智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)概念(nian)。


  智(zhi)能(neng)電網的(de)不同定義(描述)分析(xi)


  采用規范的文字表達方式定義智能電網。百度百科對“定義”的定義和解釋是:定義(Definition):是透過列出一個事件或者一個物件的基本屬性來描述或規范一個詞或一個概念的意義;被定義的事務或者物件叫做被定義項,其定義叫做定義項。還有,定義:對于一種事物的本質特征或一個概念的內涵和外延所作的確切表述。最有代表性的定義是“種差+屬”定義,即把某一概念包含在它的屬概念中,并揭示它與同一個屬概念下其他種概念之間的差別。《GB/T15237.1-2000術語工作 詞匯 第1部分:理論與應用》3.3.1 中的對“定義”的定義:描述一個概念,并區別于其他相關概念的表述。對“特征( characteristic)”的定義是:“一個客體或一組客體特性的抽象結果。特征是用來描述概念的。”

  在互聯網上可以搜索到大量對智能電網的定義或描述、解釋。下面選用美國、中國政府部門、中國國家電網公司對智能電網的定義或者描述,歸納分析智能電網的基本屬性。美國《能源獨立與安全法案(2007)》(EISA)中的定義:智能電網指的是現代化的電力網絡傳輸系統,可以監測控制每一個用戶及節點,并保證信息及電能在發電廠、設備及其間的任意點雙向流動,可以監控、保護并且自動優化與之相連的設備運行,這些設備包括集中和分布式的電源,以及通過輸電網和配電網與之相連接的工業用戶、樓宇化系統、儲能裝置、終端用戶及其自動調溫器、電動汽車、電器及其他家用設備。國家發改委、能源局的《意見》中提到:智能電網是在傳統電力系統基礎上,通過集成新能源、新材料、新設備和先進傳感技術、信息技術、控制技術、儲能技術等新技術,形成的新一代電力系統,具有高度信息化、自動化、互動化等特征,可以更好地實現電網安全、可靠、經濟、高效運行。發展智能電網是實現我國能源生產、消費、技術和體制革命的重要手段,是發展能源互聯網的重要基礎。國家電網公司對堅強智能電網的表述是:以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,以信息通信平臺為支撐,具有信息化、自動化、互動化的特征,包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節,覆蓋所有電壓等級,實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

  首(shou)先分(fen)析“智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)”、“電(dian)網(wang)”與“智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)”。智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)中的(de)(de)“智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)”不(bu)是(shi)(shi)指常規(gui)(gui)的(de)(de)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua),而(er)是(shi)(shi)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)。自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)相對(dui)于由人(ren)直接操作而(er)言的(de)(de),即(ji)把人(ren)在現(xian)場(chang)直接操控(kong)的(de)(de)一(yi)些工作交由機器執(zhi)行,或者由人(ren)在遠程指揮完成(cheng)。即(ji)人(ren)在自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)中仍(reng)然(ran)是(shi)(shi)分(fen)析問(wen)題(ti)(ti)(ti)、解決問(wen)題(ti)(ti)(ti)、發出指令的(de)(de)主體,而(er)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)只是(shi)(shi)解決問(wen)題(ti)(ti)(ti)的(de)(de)工具,如同無(wu)人(ren)值(zhi)守變(bian)電(dian)站,自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)步(bu)槍等(deng)。智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)指機器或者系(xi)(xi)統(tong),根(gen)據人(ren)設(she)(she)定的(de)(de)目標和條件,自(zi)(zi)(zi)主分(fen)析問(wen)題(ti)(ti)(ti)、解決問(wen)題(ti)(ti)(ti)。雖(sui)然(ran)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)及智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)系(xi)(xi)統(tong)仍(reng)然(ran)受人(ren)控(kong)制(zhi),但是(shi)(shi)人(ren)的(de)(de)作用由發出指令過(guo)渡到設(she)(she)定功(gong)能(neng)。我國(guo)一(yi)些變(bian)電(dian)站綜合自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)運行管(guan)理中的(de)(de)有(you)些環節已經不(bu)僅限(xian)于常規(gui)(gui)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)(hua)功(gong)能(neng),還能(neng)夠實現(xian)在線自(zi)(zi)(zi)診(zhen)斷(duan),并(bing)將(jiang)診(zhen)斷(duan)結果送往遠方主控(kong)端。因此,智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)構成(cheng)電(dian)網(wang)系(xi)(xi)統(tong)區(qu)域子系(xi)(xi)統(tong)或者整個電(dian)網(wang)為(wei)了實現(xian)新的(de)(de)重(zhong)大功(gong)能(neng)所具有(you)的(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)。這些重(zhong)大的(de)(de)功(gong)能(neng)包括能(neng)源變(bian)革(ge)中的(de)(de)電(dian)網(wang)安全(quan)、經濟、綠色運行。

  其次,智能電網中的“電網”不是指常規的電網而是新型電網。常規電網是指電力系統中各等級電壓的變電所及輸配電線路組成的整體,通常包含變電、輸電、配電三個單元,電力網的任務是輸送與分配電能,改變電壓。而新型電網中,“電網”的概念有所拓展,一是增加了大量不同性質的“儲電”方式,包括抽水蓄能發電、新型儲電系統或設備,包括對高載電生產廠(如電解鋁)通過智能化改造以起到移峰填谷的“儲電”作用。二是大量可再生能源發電接入電網,使原來的單向電力“用戶”成為雙向電力“客戶”,相應地需要對原有的電網進行硬件改造以滿足電網安全的需要。三是電網的概念將延伸到發電端,根據需要包括部分或者全部發電設備。

  再次,智能電網是一個整體的新概念,不是“智能”與“電網”的簡單疊加。一是不能用“智能”簡單定義傳統“電網”
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