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智能電網本質分析
來源:中國能源報 | 0評論 | 5314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)智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)目(mu)的(de)來(lai)看(kan),各(ge)國有明顯區別。中(zhong)國科(ke)學技術(shu)部《智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)重(zhong)大(da)(da)科(ke)技產業化工(gong)程(cheng)“十二五”專項規劃(hua)》指出:英法(fa)德(de)等國家著重(zhong)發(fa)展(zhan)(zhan)泛歐(ou)(ou)洲電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)互聯,意(yi)大(da)(da)利(li)著重(zhong)發(fa)展(zhan)(zhan)智能(neng)(neng)(neng)表計及互動化的(de)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang),而丹麥則(ze)著重(zhong)發(fa)展(zhan)(zhan)風力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)及其(qi)控制(zhi)技術(shu);日本智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)核心是(shi)(shi)(shi)建(jian)設與太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)大(da)(da)規模推廣(guang)開發(fa)相(xiang)適應的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang),解(jie)決國土面(mian)積(ji)狹(xia)小、能(neng)(neng)(neng)源(yuan)資源(yuan)短缺與社會經(jing)濟發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)矛盾;韓國的(de)智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)研究(jiu)重(zhong)點放在(zai)智能(neng)(neng)(neng)綠色城市建(jian)設上;澳大(da)(da)利(li)亞智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)建(jian)設的(de)目(mu)標是(shi)(shi)(shi)發(fa)展(zhan)(zhan)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)和提高(gao)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)利(li)用效率,主要工(gong)作集中(zhong)在(zai)智能(neng)(neng)(neng)表計的(de)實(shi)(shi)施及其(qi)相(xiang)關(guan)的(de)需(xu)求(qiu)側(ce)管理方面(mian)。而英國《衛報》網(wang)(wang)(wang)站2015年(nian)6月22日撰文稱:對于歐(ou)(ou)洲來(lai)說(shuo),能(neng)(neng)(neng)源(yuan)效率是(shi)(shi)(shi)關(guan)鍵,智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)是(shi)(shi)(shi)推廣(guang)低碳(tan)技術(shu)和實(shi)(shi)現經(jing)濟脫碳(tan)化的(de)一(yi)個(ge)平臺。對拉(la)丁美洲而言,建(jian)造(zao)(zao)智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要驅動力(li)在(zai)于抑制(zhi)竊電(dian)(dian)(dian)(dian)行為(wei)(wei)。對中(zhong)國而言,智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)更大(da)(da)的(de)意(yi)義在(zai)于打造(zao)(zao)一(yi)個(ge)能(neng)(neng)(neng)夠與巨大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)需(xu)求(qiu)相(xiang)匹配(pei)的(de)堅強電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)。而對美國和日本來(lai)說(shuo),建(jian)造(zao)(zao)智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)主要為(wei)(wei)了加強電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)適應能(neng)(neng)(neng)力(li)以便在(zai)極端天氣(qi)事件(jian)和自(zi)然(ran)災(zai)害發(fa)生(sheng)時保持(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)的(de)穩(wen)定(ding)供應。可(ke)見,智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)目(mu)的(de)不(bu)同是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)家公(gong)認的(de)事實(shi)(shi),針對各(ge)自(zi)不(bu)同國情發(fa)展(zhan)(zhan)智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)也(ye)是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)家的(de)共識。


  2015年7月(yue)6日,國(guo)(guo)家發(fa)展(zhan)改(gai)革(ge)委、國(guo)(guo)家能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)局(ju)發(fa)布(bu)了《關于促進智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)展(zhan)的(de)指導意(yi)見(jian)》(發(fa)改(gai)運行[2015]1518號),提出(chu)(chu)了中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)發(fa)展(zhan)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)指導思想、基(ji)本原則、發(fa)展(zhan)目標、主要任務、保障措(cuo)施。《意(yi)見(jian)》提出(chu)(chu),到(dao)2020年,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)將初(chu)步建成安(an)全可(ke)靠、開(kai)放兼容(rong)、雙向(xiang)互動、高效(xiao)經濟(ji)、清潔環保的(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)體系,滿足電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)開(kai)發(fa)和(he)用戶需求,全面支撐現代能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)體系建設,推動我國(guo)(guo)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生產(chan)(chan)和(he)消費革(ge)命;帶(dai)動戰略性(xing)新興產(chan)(chan)業(ye)發(fa)展(zhan),形(xing)成有國(guo)(guo)際競爭力的(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)裝備體系。可(ke)以說,這是中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)自(zi)2009年國(guo)(guo)家電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)公(gong)(gong)司、南方電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)公(gong)(gong)司先后提出(chu)(chu)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)展(zhan)計劃,到(dao)2010年3月(yue)“加強智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)建設”首(shou)次在《政府(fu)工作(zuo)報告》中(zhong)(zhong)提出(chu)(chu) ,再到(dao)2012年3月(yue)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)技(ji)術部(bu)(bu)發(fa)布(bu)的(de)《智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)重大科(ke)技(ji)產(chan)(chan)業(ye)化工程“十二五”專項(xiang)規(gui)劃》以來,全面、系統闡述中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)展(zhan)的(de)權威性(xing)、政策性(xing)文件。《意(yi)見(jian)》使中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)建設主要由企業(ye)推進、各(ge)領域分(fen)散(san)探索、局(ju)部(bu)(bu)發(fa)展(zhan)以及技(ji)術與(yu)政策間不平衡,向(xiang)有序、協調、規(gui)范性(xing)的(de)方向(xiang)發(fa)展(zhan)。


  在(zai)全球經濟一體化的(de)格局下(xia),能(neng)源(yuan)(yuan)革(ge)命(ming)、信息革(ge)命(ming)、電(dian)力(li)技(ji)術發(fa)展和(he)相互(hu)間的(de)融合(he)必然影響國(guo)(guo)(guo)(guo)際合(he)作;智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)標準的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)際化也將使(shi)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)發(fa)展具(ju)有互(hu)相影響、互(hu)相借鑒、協調發(fa)展的(de)趨勢(shi)。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)正處(chu)在(zai)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)規劃發(fa)展的(de)關鍵時期,為了(le)進一步(bu)凝聚國(guo)(guo)(guo)(guo)內共識、形(xing)成合(he)力(li),探求智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)與“互(hu)聯網(wang)(wang)(wang)+智(zhi)慧(hui)能(neng)源(yuan)(yuan)”以及“能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)聯網(wang)(wang)(wang)”的(de)關系,加強與世界同行(xing)的(de)交(jiao)流(liu)、創新(xin),有必要從本質上進一步(bu)厘清智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)(wang)的(de)概念。


  智能(neng)電(dian)網(wang)的不同定義(yi)(描(miao)述(shu))分析


  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。

  首先分析“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)”、“電(dian)網(wang)”與“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)網(wang)”。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)”不是(shi)(shi)指(zhi)(zhi)(zhi)常規的(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua),而是(shi)(shi)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)。自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)是(shi)(shi)相對于(yu)由(you)人(ren)(ren)直接操作而言的(de)(de)(de)(de),即(ji)把人(ren)(ren)在現場直接操控的(de)(de)(de)(de)一些工作交由(you)機(ji)器執(zhi)行,或者(zhe)由(you)人(ren)(ren)在遠(yuan)(yuan)程指(zhi)(zhi)(zhi)揮完(wan)成。即(ji)人(ren)(ren)在自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)中(zhong)仍(reng)然是(shi)(shi)分析問(wen)(wen)題(ti)(ti)(ti)、解(jie)決問(wen)(wen)題(ti)(ti)(ti)、發出指(zhi)(zhi)(zhi)令的(de)(de)(de)(de)主(zhu)體(ti),而自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)只(zhi)是(shi)(shi)解(jie)決問(wen)(wen)題(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)工具,如同無人(ren)(ren)值守變(bian)電(dian)站,自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)步(bu)槍(qiang)等。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)是(shi)(shi)指(zhi)(zhi)(zhi)機(ji)器或者(zhe)系統,根(gen)據(ju)人(ren)(ren)設定(ding)的(de)(de)(de)(de)目標和條件,自(zi)(zi)(zi)主(zhu)分析問(wen)(wen)題(ti)(ti)(ti)、解(jie)決問(wen)(wen)題(ti)(ti)(ti)。雖然自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)及智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)系統仍(reng)然受人(ren)(ren)控制,但是(shi)(shi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)作用由(you)發出指(zhi)(zhi)(zhi)令過渡到設定(ding)功能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。我國一些變(bian)電(dian)站綜合自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)運(yun)行管理中(zhong)的(de)(de)(de)(de)有些環節已經(jing)不僅限于(yu)常規自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)功能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),還(huan)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠實現在線自(zi)(zi)(zi)診(zhen)(zhen)斷,并將診(zhen)(zhen)斷結果送(song)往遠(yuan)(yuan)方主(zhu)控端(duan)。因此,智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)化(hua)(hua)是(shi)(shi)構成電(dian)網(wang)系統區(qu)域子系統或者(zhe)整個電(dian)網(wang)為了實現新的(de)(de)(de)(de)重大(da)(da)功能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)所具有的(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。這些重大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)功能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)包括能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源變(bian)革中(zhong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)網(wang)安(an)全、經(jing)濟、綠(lv)色運(yun)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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