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智能电网面临大数据处理的挑战(4)
Babituo 2013-12-10 08:03
上接 智能电网面临大数据处理的挑战(3) 7.3 从电力系统运行看大数据技术的应用机会 当前的电网调度运行依然是小数据支持下的调度运行系统。传统的SCADA系统仅采集电力系统内部的主干线路和变电站设备运行参数，以此支撑系统的安全状态监测和实时潮流分析，只能进行粗粒度的发电控制、传输控制和负荷控制。而未来的电网运行监测的触角将从主干网全面覆盖到配电网、区域用户和大用户微网，乃至家庭小用户局域网，并进行全面细微的整体的监测和控制。这就相当于对人体的血液循环系统的感知触角要从大动脉覆盖到动脉和每一个肌体组织内的毛细血管，并能进行相应的血流调节和控制。而当前的调度运行系统在小数据的支撑下，只能做到整体上的大动脉级的监测控制，在肌体组织毛细血管级别，还不能实现整体上的有机结合，不能做到互动协同。 从电力系统运行数据监测的角度来看，数据量的增长首先来源于监测点数量规模的迅速扩大。为了进行互联互通的协同控制，描述数据关系的数据规模也迅速增长。仍然可以类比想象对人体的血液循环系统的控制，传统小数据支持下，对主干网的电压和电流基本运行参数的测量，就相当于人只对心脏和主动脉的血压数据和血流量数据进行监测和控制。而未来的智能电网多层协同监测就相当于需要对每条毛细血管的血压和血流量进行监测。数据监测点将实现成千上万倍扩展，只有这样，才能将单纯地从对电网的运行工况的监测控制，提升到整个电网一致协调地进行自我感知，自我调节，自愈恢复的整体智能调度的水平上来。 电网的负荷变化具有很强的随机性，负荷的切除和投入时间在毫秒级完成。而影响系统稳定性的主要变化因素之一就是负荷的变化，一旦电源不能跟随负荷的变化来变化的话，系统的安全就会在数分钟内出现危机。所以，系统要实现自我感知，自我调节和自愈恢复，对系统运行参数的测量频度也必须大大提高。 电力系统运行数据的采集时空粒度的显著细分是电网大数据的主要来源之一，因此，电力系统生产运行管理也将是大数据在智能电网中应用的主战场之一。在这片主战场上，可以预见在未来至少将要发生如下几场大战役：分布式新能源电源接消纳之战，短期负荷精准预测之战，微网电能自动调剂之战，全覆盖电能计量实时监测之战，精细化家庭能源管理之战中，这每一场战役都对大数据的应用有着不可豁缺的依赖。 7.4 从电力系统维护看大数据技术的应用机会 电力系统当前的维护方式已经逐步从周期巡检和预防试验过渡到在线监测支持下的状态检修和状态维护的模式。状态检修和状态维护立足于对具体设备的健康状态的实时在线的监测，通过专门针对每台设备的监测数据的分析，来判定被监测设备的健康状态，从而决定是否需要对该设备进行检修或更换。面向的是单台设备的运行可靠性的问题。 尽管对设备实施的实时在线监测也产生大量的监测数据，也是需要对这些数据进行模型化的分析和诊断判定。但由于这些数据只是分布在各自独立的在线监测终端设备或专门的局域网中，仅专用于对被监测设备进行健康状态评估和批量设备的健康管理。因此，还不能称为是真正意义上的大数据。 未来的智能电网的设备，将通过电网设备集成标准的智能化技术构成智能电网设备，其中包括大量的电量和非电量的传感器的使用和具备网络通信功能的智能组件（IDE）的使用，来实现设备自身健康数据的采集和自身健康状态的感知。这点从功能上来说和在线监测技术是相同的，而不同的是，这些智能设备采集到的健康数据，是可以通过网络汇集到集中的数据中心进行存储和分析应用的，这样才形成了电网自身健康状况大数据。有了集中共享的全体设备的健康状态海量数据，才能对电网进行网络级别的健康状态评估，把从设备可靠性管理提升到局部电网的可靠性的管理级别上来，实现系统级的可靠性管理，并可开发针对电网可靠性管理的高级应用。这正是智能电网区别于传统在线监测技术的显著优势，而大数据技术正是实现这些功能的技术基础。 待续...
个人分类: 智能电网|3061 次阅读|0 个评论
智能电网面临大数据处理的挑战(3)
Babituo 2013-12-9 15:02
(上接 智能电网面临大数据处理的挑战(2) ) 七. 精细化能量管理需要大数据技术的支撑 超大规模系统不仅是新能源消纳自身的需要，同时也是解决供需能力矛盾问题的架构方案。带来的核心问题之一就是：运行稳定性的问题，接下来就是运行的经济性问题。如果说智能电网将电网单元结构从“千米级”的空间尺度，粒化到了“百米级”的尺度的话，相应能量管理的尺度，就可以从“千瓦时级”精细化到“瓦时级”。如果要从经济性上设立智能电网的建设目标的话，实现瓦时级的精细化能量管理或许是个非常具有标志性的目标。 众所周知的是，要改变当前的电网粗放的能量管理，需要一个能从电能量本身的发、输、变、配、用、调等生产销售流程的各个环节做精细管理的智能电力系统。同样十分重要但没有引起足够关注的是，与建设运营这样的智能电力系统相适应的一整套工程化和商业化管理方法都必然要做重大的调整，这包括对电力系统的规划、设计、运行、维护和运营的各个层面的精细化管理方法的全面调整和变革。当然，对支持这些调整和变革的技术手段，也提出了更高的和更新的要求，大数据技术在这些技术手段上就应该具有举足轻重的地位。 7.1 从电力系统规划看大数据技术的应用机会 电力系统规划需要长期负荷预测和环境变化的分析和预测。预测的准确性与统计分析的数据量和历史时间跨度密切相关，现有的统计分析是基于小数据的抽样统计分析，而且仅限于负荷数据和水文数据的统计分析。如何积累、收集国民经济相关的各个行业、企事业单位的各种各样的比较完整的数据，并基于这些完整的数据进行全样本的统计和相关分析，得到更加准确的长期负荷需求分析结果，是大数据技术应用在电力系统规划中的应用机遇。 7.2 从电力系统设计看大数据技术的应用机会 长期以来电力系统的设计规程是基于传统的小数据事实和大量的运行经验来编制的。设计依据的技术参数标准缺乏实际运行数据的有力支撑，举例说：高压输电线路绝缘子绝缘配合的设计，对污秽等级区域的划分，盐密试验的标准参数，就严重缺乏实际现场运行数据的支撑和检验，完全依靠人工经验和理论计算来估计来设定，但却要指导大范围的设计，这种设计层面的浪费和风险之巨大是惊人的，如大面积的污闪事故的发生造成经济损失上十亿元计，究其原因之一是设计标准不合理，而如何设定合理的设计标准，却没有长期积累的运行数据为依据，无法从设计标准层面进行改进。 类似的设计标准参数的设置问题比比皆是，再例如在变电站接地网的设计规程中的输电线路分流系数的设定，对接地网接地电阻阻值要求等，也是完全靠忽略大量实际因素的理论计算来确定的，因为没有长期积累的现场运行数据的支撑，造成的结果是接地网设计不合理，出了事故归罪老天雷打的太大，而且事后只能做盲目无效改造，将技术问题制度性地掩盖起来了。而解决这些设计标准偏差的有效解决方案是做大系统性的大范围的长期的在线监测。用现场在线监测积累的大数据进行分析，建立更加合理的，甚至是支持个性化和周期动态化的设计参数修正的，运行闭环辅助设计系统。这也将对电力系统的设计带来一场变革。 待续...
个人分类: 智能电网|4143 次阅读|0 个评论
智能电网面临大数据处理的挑战(2)
热度 1 Babituo 2013-11-21 21:28
(上接“智能电网面临大数据处理的挑战(1)”) 五.供需矛盾问题 顺着能源危机问题给电网带来的问题进行展开叙述，相信可以发现大量的具体实在的问题，先按下这个不谈。先来看一个具体的电力系统的大问题：供需矛盾的问题。即：电力系统为了满足高峰负荷的用电需求，不得不按高峰负荷容量来建设总装机容量，造成实际的电能总量的供应能力远大于实际的需求总量的问题。 用中电联公布的最新数据和专家的估计，我国总装机容量已超过美国跃居世界第一，到 今年年底我国发电设备容量将达到12.3亿千瓦左右 。而今年我国 前三季度，全社会用电量 为 3.95万亿千瓦时 。这两个数据说明了一个什么问题？一个简单的计算就知道了：装机容量 12.3亿千瓦 意味着电能转化的能力，假设不存在能源的供应问题，这些能力开足三个季度，发电总量就是7.97 万亿千瓦时 。而用电总量 3.95万亿千瓦时 只有大约发电总量的一半，这就相当于一半的装机发电能力处于闲置状态。 这个问题可以说是电力专家们长期以来习以为常，而又几乎无能为力的超级大问题。电力系统的大部分的可靠性和稳定性的问题，又都最终可归结到这个矛盾问题之上。换句话说，如果这个问题得到解决，很多传统电网上的可靠性和稳定性的问题就迎刃而解了，原来花费在解决这些问题的大量代价就可节省下来。当然，解决这个问题的办法，也会要求原来的电网结构和供用电的模式也势必要发生重大的变化。这又是一大块可以大幅展开叙说的问题。 同时这也对我们提出警醒：真正的智能电网，不是简单地在传统电网上加装神经系统就可以了的。电力系统的重大矛盾问题的解决，必然是以技术的重大突破，带来电网结构和供应电模式发生重大变革为前提的。如果大数据技术乃至其他大大小小的所谓智能电网技术，只是定位于在传统的电网结构和供用电模式的基础上，做非过渡性的修补和完善的话，是解决不了这些重大的问题的。这样的大数据技术应用和智能电网就将是枉费或虚伪的，难负盛名的。这条路，也不能不说会是一条大大的弯路。 （ 题外话 ： 我们走弯路的原因是看不到直路或不相信少数人看到的直路。所以，我们走弯路的概率远大于走直路的概率，也是一种不以人的意志为转移的事实。就像一个人，如果在人生的关键时点走到了弯路上去了，要再想回到直路上来，就会变得非常困难了。 ） 智能电网当然是要被设计为能彻底解决供需矛盾问题的新系统。如果大数据在智能电网在解决这个问题时，表现出了不可替代的关键作用的话，我们就找到了大数据在智能电网上的降落的制高点。反过来说，如果大数据在智能电网解决供需矛盾的问题上起不了核心作用，那么必定是我们虚夸了大数据的作用。或者，如果是我们谈不出这些核心的作用，而只能谈其鸡毛蒜皮的机会的话，那么，要么就是我们在贬低大数据的作用，要么就是暴露出我们对大数据和智能电网的理解都还不够深入。 六.智能电网如何解决供需矛盾的问题 能找到客观问题的解决办法就是机会，暂时找不到就是挑战。 一旦你对一个问题的存在找到了客观上的理由，你很可能就会放弃想办法去解决它的主观上的努力。 电力系统的专家长期不能解决供需矛盾的问题的原因正是在于：他们一直认为导致这个问题的原因是：电能的光速传输和不可大量储存，这两个 ” 不可抗力 ” 。虽然部分科学家对 ” 不可大量储存 ” 的问题一直没有停止寻找解决办法，但从以往人类对解决这个问题的整体投入来说，是远远不足以解决这个问题的。如果和人类投入大量资源进行航天探险相比，投入到解决“电能不可大量储存”问题的资源是远远不及的，而该问题对人类命运影响的严重性，是决不亚于人类的航天事业的。 正是由于能源危机的到来，使得该供需矛盾更显突出，更为激化，甚至会有全人类能量管理系统不可逆转的崩溃的危险。矛盾的激化带来解决矛盾的巨大动力，人类近年突然加大了对解决“电能不可大量储存”问题的投入，大大推动了问题的研究解决步伐，并很快就出现了多个能有效缓解和解决这个问题的迹象了。 其中一个最明显的缓解迹象就是：储能电池技术得到蓬勃的发展和应用。无论是建造集中的大容量的储能电站，还是分布的小容量的储能电站，甚至小到电动汽车电池的储能作用和太阳能路灯的储能电池等。未来千家万户的城镇乡村居民都将有自己的发电和储能设施，在自给自足的同时，还可能倒送给电网以相互调剂。即：当我家用电出现高峰，用上自己储存的电能都供应不足时，不在用电高峰的邻家储存的电能可立即补足我的用电需求；而在我的用电低谷时，电网供给我的能量用不完，我就先储存起来，以备自己或邻家在高峰时进行支援。这正是未来的智能电网梦寐以求的景象。一旦实现这种愿景，长期困扰电力系统的供需矛盾问题就将迎刃而解，并且这和应对能源危机的策略也是一脉相承的。这就好比未来将缺水，家家户户都有自己的水源设施和储水设施，对缓解缺水问题也是大有帮助的道理是一样的。 智能电网要实现这样的愿景，明显的工程技术问题，当然是要解决大规模储能的技术方案的设计与实施的问题。大家重点关注的，似乎是只要储能电池成本足够低，储能密度足够高，对环境足够友好就可以了。然而，容易被我们忽视的是：未来对海量分布的微型化的储能点和电源点的控制和管理的问题。如果没有实现一种对超大系统的运行控制的技术方案，我们如何能将无数的微型电源点和储能点有机结合起来，让它们协同互动呢？如果没有这样的技术方案实现，那无数的微型电源点和储能点必定是一盘散沙。如果是这样，即便我们解决了电能储存的问题，对解决供需矛盾不仅没有帮助，反而会更加困难。就好比，让沙子变为一座牢固的房子，要比让大石块变成一座牢固的房子更难的道理是一样的。 在讨论对海量分布的微型化的储能点和电源点组成的超大系统进行运行控制，就必然要应用到大数据技术的问题之前。我们或许还有这样的疑问：为什么未来的电网不能保持是拥有少量超大单体大电源点和大储能点的“大个子电网”呢？确实，对只是“个子大”而不是“大系统规模”的电网的运行管理来说，不存在大数据处理的挑战，目前的小数据处理足够应对了。如果我们能如所愿维持“大个子电网”的结构和运行模式来发展智能电网，我们就不必非要引入大数据技术了。非要这样，反倒是有为大数据而大数据的嫌疑了，这种南辕北辙的错误，实际是不应该出现在国家战略层面上的。 “大个子电网”不能持久维持的根本原因，还是会归结到不可逆转的化石能源危机的问题上来。未来的大油田、大煤矿、大能源港将消失，我们只有一条长江，只能建一座三峡电站，我们不能到处建核电站，大风场，大光照场数量也有限。沿用前面的比方的说法是：未来可用来构造大房子的大石块将很少，我们将不得不只能收集大量的小砂石来建造数量众多的小房子了。 所以，超大规模系统是智能电网解决供需矛盾的必由之路，未来我们无他路可逃，只能正面直对超大系统的运行稳定性问题，只能大力研究和发展大数据处理技术来帮助解决超大系统的运行稳定性的问题。 待续...
个人分类: 智能电网|4772 次阅读|6 个评论
智能电网面临大数据处理的挑战(1)
热度 4 Babituo 2013-11-10 14:56
前言 正好这段时间自己正肩负着某企业智能电网大数据应用机会探索的使命，在考虑大数据在智能电网中的应用机会的科研选题的问题。就将思考的过程记录到博客里吧。一次不可能写完，就分多次连续进行吧。参加博文比赛是一个分享和交流的好机会，希望得到专家们的指点。 一. 智能电网不是为大数据而大数据 大数据作为一个划时代的技术概念逐渐得到各行各业的战略管理和信息化人士的认可。大数据时代是否真的要来？什么时候来临?已经不是大家谈论的主要问题了，取而代之的是，大家已经在开始畅想大数据时代到底会用怎样的方式来临了。从电力行业来说，大数据和智能电网的不期而遇，到底能撞出什么样的火花，实际也是当前正在进行的一个热点大话题。 然而，举目四望，目前能看到的，大家能谈到的，大多只是从大数据和智能电网各自表面整体特征上所进行的，空对空的概念撮合。真正涉及到深层次的、通过对大数据技术对整个电力行业的价值规律的变革性影响的探讨而引申出来的，具有重大意义和实在逻辑价值关系的应用机会，却寥寥无几。 什么是所谓的“具有重大意义和实在逻辑价值关系的应用机会”呢？其中的“重大意义”必定是某种对传统电力行业价值链模式的变革性的突破，而“实在逻辑价值关系”则意味着需要清晰展现突破后的电力行业价新值链模式到底是怎样的，必须让人清晰地能看到在新价值链模式下，大数据技术是怎么帮助我们抓住旧模式下小数据技术条件下无法取得的、具有重大价值的机会，和解决在旧模式下无法解决的、重大而实在的问题的？而不是让人误解为，只是为了大数据而大数据，为了管理大数据而制造大数据，或纯粹是为了管理大数据而增添管理大数据的资产。 例如：为了表达智能电网数据量将十分巨大的问题，文献 提到，只要智能电表采集数据的时间间隔从15分钟提高到1秒钟， 1 万台智能电表采集的 用电信息的数据就从 32.61GB 提高到 114.6TB ，由此推断我们现有的数据管理的方式将不能适应大数据条件下的数据管理需求。而关键的问题却是：我们为什么要“将 智能电表采集数据的时间间隔从15分钟提高到1秒钟”？这样做，除了能给我们提出更高的数据管理的要求，还能让智能电网带来什么革命性的新价值呢？ 再例如，为了突出大数据在节能降损方面的作用，文献 也只是给出了结论性的描述： “ 电力大数据具有无磨损、无消耗、无污染、易传输的特性，并可在使用过程中不断精炼而增值， 可以 在保障电力用户利益的前提下，在电力系统各个环节的低耗能、可持续发展方面发挥独特而巨大的作用。 ” 这里的”可以“，从字面所表达的逻辑含义来理解，是：因为电力大数据有前者诸于此类的，其实是大小数据都有的数据上的特性，所以就可以发挥后者的巨大的业务上的作用。而这里真正的需要清晰表达的正确逻辑则是：是什么样的大数据取代了现有的什么小数据，具有与现在的小数据所不具备的什么特征，而这些特征正是可以用来降低电力系统的各个环节能耗的、必要的、业务上的特征。只有真正找到这样的例证，才能不给人空对空的概念撮合的感觉。 二. 在顶层价值链模型上一眼就看到的问题 如果一门技术真的是对人类社会具有革命性的价值的话，我们就一定能找到这项技术是如何迎合其应用领域内的原有价值链上的问题点和机会点的。而且，只要找到这些可能的问题点或机会点，我们就能对其应用价值做出实际的判定。所以，我们可以从对人类电力行业有史以来的价值链上的问题和机会做些分析开始，来寻找大数据技术所能带来的变革性的机遇。 电力系统将自然界的各种原始能量，转化为人类社会持续发展的经济体系所需的，易于传送和操控的电能，人类社会经济体系运行维持着人类技术和文明的进步，人类技术和文明的进步则更有利于人类将更多的自然界中混乱的无组织的物质和能量，转化为人类社会中有序的有组织的物质和能量。这便是电网的顶层价值链模型。 这个人类运行才不到200年的价值链模型，出了什么严重的问题了吗？以至于人类就迫切需要对运转这个价值链的系统进行重大改造了？ 　　是的！因为运转这个价值链模型的能源基础主要是化石能源，而化石能源正面临不可逆转的枯竭。现有的电网是在化石能源相对丰富的情况下， 粗放地运行这个 价值链模型的系统。在常规能源即将枯竭，电力行业顶层价值链将出现断链，也将带来人类文明进步的价值链断链的危险，人类不得不建立新的能量运转系统。新的能量运转系统不仅要实现精细的能量运行和使用的管理，而且要更广泛大量地吸纳非化石能源进行转化，这意味着电力行业顶层价值链模型面临迫切的转型和升级的要求。这便是现有电网在顶层价值链模型上面临的最严重，最紧迫的问题。其他的所有问题，都或多或少地可最终归结到这个问题之上，或与这个问题相比起来，会显得是那么地微不足道。 三. 能源危机的严重性出乎大多数人的意外 化石能源和非化石能源的区别从某种意义上来讲，就是将它们转换为可用电能的容易程度的区别。化石能源是地球用了其有生以来积攒在生物化石中的太阳能，相当于地球帮人类完成了太阳能的初步转化，从最原始的太阳能的形式来说，相比起来，将化石能转化成为电能，人类只是做了其中轻松的最后一步。而目前化石能正逐渐走向枯竭，人类需要将同样多的太阳能一次性转化为电能，相当于是要找到一种新方式，替代地球形成化石能量的方式，而且还要用相对无比短暂的时间来聚集同样多的太阳能。可见，这个任务无疑是十分艰巨的。这好比一个人的消费水平已经发展到了一个月就能消费掉他的祖祖辈辈辛苦劳动所积累的财富的程度，现在，到月底了，这个人又不能降低自己的消费水平，所以，他现在必须要让自己赚钱的速度赶上祖祖辈辈积累的财富总量给他的消费速度。 在化石能源相对丰富的时期，由于电能的转化相对易得，人类对电能的转运和消费的方式上，不存在精细管理的需求，存在比较大量的无效损耗和能力的浪费。就好比一个人祖上积累了大量的财富，不用自己辛苦劳动去获得，于是养成了大手大脚的浪费奢侈的消费习惯一样。如今化石能源逐渐枯竭，要实现等量新能源的电能转换难度极高，人类还维持在粗放的能量运行管理的模式下，无疑是加速了危机的到来。所以，精细化的能量运行和使用的管理也成为了迫切的需求。这就好比现在赚钱本来就比以前难多了，花钱当然也就需要更加精打细算起来。 四. 新能源的消纳难题与智能电网的解决方案 全球性的能源危机使得人类逐渐将以风能，光伏能和生物能等可再生能源纳入电能转换的供应源。这些新能源的一个普遍的特点就是出力不稳定，具有随机性的问题，新能源同时也存在地理位置分布和用电负荷的分布不均衡，季节周期不匹配的问题。而传统电网主要是为消纳可稳定出力的能源而设计的，从电源结构、电网结构、调度运行甚至经营管理等各方面来说，经过长期的积累已经形成相对稳定的模式，这种结构模式的变化不是一朝一夕就能做到的。解决这些问题需要从电网规划、技术的变革、设备升级、电网改造，以及设计规范、技术标准、运行规程乃至市场营销政策的统一等多方面进行系统性的、周期性的协同变革。不按客观规律的盲目的大干快上新能源电源项目，最终只能使新能源发电设备的利用小时达不到预期目标，加剧新能源电能消纳的现实困难。 西方主要发达国家提出智能电网的概念本身，就是认识到传统电网的根深蒂固的结构模式，是无法大规模适应新能源的消纳的需求的，必须经过一个系统化的结构性的变革，将传统电网在使用中进行升级，既要完成传统电源模式的供用电，又要逐渐适应未来分布式能源的消纳需求，电网本身的这种变革的过程，也是一个需要精心计划和准备，逐步实施的需要智慧的过程。也正是因为电网的这种从少量集中的大主力电源进行远距离大容量输送电方式为主的电网结构，需要演变为以大数量分散的小容量和微容量电源为主，就地生产就地协同消化的送用电方式为主的电网结构，智能技术的应用，才成为突出的要求。如果不使用智能化的控制和管理的技术，电网结构就不可能完成这样的结构变迁，而不完成这样的结构变迁，人类大规模消纳新能源的愿望就会成为泡影。 智能电网所需的智能技术，应该以帮助传统电网尽快进行结构的变迁为目标进行应用而得到发展。网络化，微型化，海量化将是适应这种结构变迁的显著的电网设备所需的技术特征；相比之下，片面追求高电压，大容量，远距离的单体化，大型化，集约化则应该是反其道而行之的,至少是应该被抑制的特征。这便是智能技术适应电网发展需求的本源，也是智能电网为消纳新能源在整体上必须采用的策略。电网设备和用电设备的普遍小型化，智能化，必定带来电网运行控制信息的急剧增长，承载这些信息的数据量出现爆发式的增长也就是必然的趋势，因此，采集，管理这些数据也将成为智能电网必须承担的任务。大数据和智能电网的必然联系因此建立。 所以，与其说是大数据为智能电网的建设提供的机遇，还不如说是，智能电网的发展，必然依赖大数据技术的发展和应用。是智能电网本身的发展变革必然面对大数据的采集、管理和信息处理的挑战。因此，大数据技术，不仅仅是智能电网某个技术环节所需要的专门性的技术，而是组成整个智能电网的技术基石。将全面影响到电网的规划、技术的变革、设备升级、电网改造，以及设计规范、技术标准、运行规程乃至市场营销政策的统一等方方面面，它支撑的正是整个未来新结构的精细化能量管理的电力系统。 待续...
个人分类: 智能电网|11765 次阅读|7 个评论
大数据将重塑能源系统
热度 2 mhchx 2013-6-6 07:21
随着科学技术的快速发展，文字、图片、音频、视频等数字化信息呈指数式增长，大数据时代已经来临。全球信息总量每两年约增长一倍，2011年全球创建和复制的数据总量有1.8ZB （1021 bits），预计2020年将达到35ZB，是现在的50倍。 按照IBM的4V理论，大数据是涵盖规模性、多样性、高速率和真实性四个维度的离散型海量数据。大数据具有规模海量、多源异构、高噪声、强时效、社会化和突发涌现等特点，它已渗透到各行各业，成为与物质资产和人力资本并列的重要生产要素，引发了全球性关注。 能源行业作为国民经济与社会发展的基础，正在受到大数据的深刻影响，21世纪必须通过大数据科技创新来应对长期可持续发展面临的能源问题挑战。 大数据将深刻影响能源系统 大数据从增加清洁能源供应、控制能源消费、降低能耗，到绿色建筑和智能电网建设都将发挥巨大作用。 以智能电网为例，电网互联是电力系统发展的客观规律，有必要加强研发大规模互联电网的安全稳定运行技术、先进可靠的配电网与共用技术及微电网技术为主的分布式电力系统。因此，采集、分析并有效应用大数据是解决能源与公共事业关键业务的重要因素，可以实现向智能电网转型、改善分布式可再生发电的资产预报与调度、提高发电效率以及改变客户运营模式。目前，主要发达国家正纷纷着手相关研发与部署。如2011年7月初13家欧洲工业集团签署“绿能输送”项目实施谅解备忘录，开展建设跨越地中海的高压电网项目的可行性研究。 2012 年3月美国能源部斥资2500万美元建立可扩展数据管理、分析与可视化（SDAV）研究所，帮助科学家对能源大数据进行有效管理和可视化处理，以促进更加卓有成效的科学研究和发现。 日本经济产业省组织东芝、东京电力等286家企业也成立了“智能社区联盟”联合体，欲建立以智能电网为基础格局的城市布局与社会系统，拉开了官民并举开发智能电网的大幕。 我国也不甘落后，通过“973”计划、“863”计划及科技支撑计划及重大专项计划，加大对下一代互联网与能源融合的相关技术的研发支持，促进能源智能化与清洁化的发展。 有效利用是重点 目前，能源领域的大数据应用主要有4个方面。第一，促进新产品开发。美国通用公司通过每秒分析上万个数据点，融合能量储存和先进的预测算法，开发出能灵活操控120米长叶片的2.5-120型风机，并无缝地将数据传递给邻近的风机、服务技术人员和顾客，效率与电力输出分别比现行风机提高了25%和15%。 第二，使能源更“绿色”，其关键是利用可再生能源技术，如冰岛的Green Earth Data与Green Qloud公司，依靠冰岛丰富的地热与水电资源驱动为数据中心提供100%的可再生能源。 第三，实现能源管理智能化。能源产业可以利用大数据分析天然气或其他能源的购买量、预测能源消费、管理能源用户、提高能源效率、降低能源成本等；大数据与电网的融合可组成智能电网，涉及发电到用户的整个能源转换过程和电力输送链，主要包括智能电网基础技术、大规模新能源发电及并网技术、智能输电网技术、智能配电网技术及智能用电技术等，是未来电网的发展方向等。 第四，改变社会，为城市基础设施、能源、交通、环境等带来机遇。大数据使城市越来越智能化，纽约、芝加哥与西雅图向公众开放数据，鼓励建设多样化的智能城市。 重塑能源智能管理 目前，IBM已将数据分析作为其大数据战略的核心，共投资160亿美元进行30次数据分析的相关收购，对其海量数据分析平台InfoSphere BigInsights等相关产品进行了一系列创新，并在电力产业提出电网转型、提高发电效率及顾客运营转型等倡议，以更好地支持能源大数据处理。 当前研究表明，太阳能农场电网智能管理需要设备控制PV板、转换器等，以优化全天各种条件下所发电力，有效的设备管理能提高10%的生产率。世界各地电力公司对实时的广域、监测、保护及控制系统的需求与日俱增，同步测量技术将成为该系统的有效支撑。智能电网仅仅从单向电网转向双向电力系统网络还远远不够，真正的需要是建立一套完整的能源和作为电、热、氢气、生物和非生物燃料载体的智能管理系统，这需要超越智能电网和考虑智能能源网络的明确转变。 中国能源开发和利用技术已具备一定的基础，并形成相当规模的产业，但对能源技术创新价值链的艰巨性认识不足，对能源智能管理的认识与研究则处于起步阶段，储能技术与智能电网是促进可再生能源可持续发展的关键；企业有必要建立能源智能管理系统，并分析能源智能管理系统的特点、主要功能和实施运行要点。 大数据时代已经到来。大数据对有效利用能源具有重要影响，并将重塑能源系统已成为社会各界的共识，然而，能源大数据涌现、演化与传播的机理是什么？能源业务智能将发生何种改变？对能源智能管理再造提出怎样的要求与挑战？需要何种能源智能决策系统才能应对这些挑战？ 解决这一系列科学问题，不仅有助于发现信息与能源融合的新疆域和新知识，揭示大数据时代能源智能管理与决策的内在规律，而且有望为能源的可持续发展奠定理论与技术基础，因此具有十分重要的理论价值与现实意义，亟须引起能源、信息、科技政策等相关领域专家、学者的重视。 《中国科学报》 (2013-05-29 第7版 能源周刊)
个人分类: 观点|3195 次阅读|4 个评论
“光纤传感技术及其在智能电网中的应用”国际研讨会参会小结
zhwt 2012-10-17 00:21
“光纤传感技术及其在智能电网中的应用”国际研讨会于本月14日-15日在南京召开，由南京大学和国网中国电力科学研究院联合承办。邀请函写道“本次会议以“光纤传感技术及其在智能电网中的应用”为中心议题，邀请国内外光纤传感与智能电网、电力系统的专家，广泛征集国内外光纤传感和智能电网研究方面的最新成果，共同探讨相关学术问题，交流最新的技术成果和研究经验，共享产品和产业信息，为促进光纤传感技术与智能电网的结合提供一个良好的交流平台。” 事实上，这次会议上作报告的两个领域的专家学者很多，讨论十分热烈，14日的会议到很晚才结束，以至于不得不把最后面的报告挪到第二天。 印象比较深刻的报告如下，如果读者有兴趣，可以与相关人员联系。 1、山东省科学院激光所的刘统玉老师关于光纤传感器在电力设备在线监测方面的报告。综述了在线监测中可能用到的光纤传感器的种类和研究进展，很有指导意义。 2、复旦大学的赵栋老师关于微分干涉技术的声发射监测报告。 3、饶云江老师关于随机分布反馈光纤激光器用于分布式传感的报告，很前沿。 4、南京师范大学王鸣老师系统地总结了其课题组在FP压力传感器方面的进展。 5、电子科大的刘永老师介绍的光纤传感器在环境监测方面的应用。 本来我也想报告一下我们在FP声发射方面的研究进展，但是由于这段时间日程太紧张，没有安排。下次这方面的会议，一定向大家汇报。
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从历史和发展的视角看智能电网
热度 3 TimeAndSpace 2012-5-8 10:19
从智能电网概念的提出至今已经10年有余，自从2009年美国新任总统奥巴马提出发展智能电网的号召，至今也有3年多了。关于智能电网是什么怎么发展的问题，可谓是百家争鸣、百舸争流。究其原因，主要是因为智能电网所涵盖的内容太丰富了，而且存在巨大的商机，因此除了学术之争外，还存在利益之争。但是，事实总是最具有说服力的。本文就从电网自身发展历史及其面临的挑战的角度，对智能电网的发展问题做一些思考，供有兴趣的网友批判！ 从历史和发展的视角看智能电网 自从 19 世纪末人类发明电力以来，便有了电网。到了 20 世纪 50 年代，电网的 输电电压达到了 220 千伏，发电机组以汽轮发电机和水轮发电机为主，其单机容量大约为 10 万千瓦左右，电网以独立电网为主。此后，随着经济的不断发展，人类对电力需求量日益增长，加之技术的进步，使得发电机组的单机容量越来越高，从而也使得大型电站（主要包括水电站、火电站和核电站）的建设得到了飞速发展。为了提高电网的效率并在大范围内有效配置电力资源，远距离超高压输电（ 500 千伏乃至 1000 千伏）和电网间的互联逐步涌现，进而使得电网发展成为今天的大规模交流电网。 人类总是被自己所发明的东西所困扰。电力的发明，使得人类日益依赖于电力供应，因而，电网的任何安全稳定性问题均可能影响工业生产、服务和人们的生活。例如， 2003 年美加 “8·14” 大停电事故使得 5000 万人饱受断电之苦，经济损失高达数百亿美元。 2008 年春节前后，我国南方地区的特大雨雪冰冻灾害严重破坏电网的安全稳定运行，对受灾地区造成重大的经济和社会影响。 然而，随着电网的不断发展，电网的安全稳定性问题日益突显。一方面，由于电网是一个统一的电气系统，任何局部故障均可能对整个电网造成负面影响。另一方面，由于电网内的发电、输配电和用电需要实现实时动态平衡，因此电网内的扰动也可能造成电网安全稳定性问题。所以，随着电网规模的扩大，大电网的不可预知性与出现安全稳定性问题的概率有所增加。 因此 ，自从有了电网以来，电网技术的发展历史就是不断地利用最新的科技成果以提高其自动化和智能化水平的历史，也就是电网不断满足电力供应需求的历史，同时，也是不断提高电网的安全稳定性和电力系统的综合效率和效益的历史。 但是，纵观一百多年来电网的发展历史，其主导能源是可灵活调度的化石能源，发电机组则以汽轮发电机组和水轮发电机组等大惯性机组为绝对主导。随着化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增大，人们已经认识到，发展以可再生能源为主的新能源，并替代常规能源是必然的趋势。 由于可再生能源的资源特点及可再生能源发电模式与常规能源有根本性的区别，因而将对未来电网带来新的革命性挑战 ，主要体现在以下几个方面：（ 1 ）由于可再生能源的主要利用方式是发电，加之 可再生能源资源和负荷资源分布不匹配决定了远距离输电和大电网互联在相当长时间内仍将存在，因此，能源结构的调整将使得 未 来电网的规模将比当前有成倍的增长，因而电网的不可预知性和安全稳定性问题将会更加突出。 （ 2 ）由于可再生能源的发电模式与传统发电模式有根本性的不同（例如，太阳能光伏发电系统就缺乏常规发电机组的机械惯性，而风机的机组惯性与传统发电机组也有很大区别），在满足可再生能源规模化接入的约束条件下，如何保障交流电网的实时动态功率平衡和安全稳定性，就成为未来电网面临的新的重大挑战。（ 3 ）由于可再生能源资源具有间歇性和不稳定性的特点，一般认为，需要建设大量的储能系统来解决其对电网的影响。但是，即使不考虑储能系统的技术成熟度，储能系统的大量使用将大大增加电网的网络损耗（例如，目前各类化学电池的效率只有 80% 左右，而抽水储能的效率只有 70% 左右）。研究表明，可再生能源具有很好的时空互补性，采用超级大电网有效整合广域内的资源时空互补性后，从电网整体上讲，电网内的可再生能源作为一个整体，其间歇性和波动性将大为降低，可以大幅度降低对电力储能系统的需求，从而大大提高整个电网的效率和效益。但是，如何有效地整合广域资源的互补性则成为电网需要解决的重大问题。（ 4 ）由于可再生能源资源是一种广域分散资源和波动性资源，不同区域资源（包括电力资源和负荷资源）的实时变化和波动可能会导致电网输送功率的双向流动，解决大量功率的双向流动控制问题是电网需要面临的另一重大问题。（ 5 ） 由于可再生能源具有分散性的特点，靠近负荷侧就地利用的分布式发电也将是一种重要的方式，这就是说，未来的电力用户也将是电力供应方，分布式电网如何实现与大电网的并网互动，也将是未来电网面临的重要课题。（ 6 ）随着可再生能源逐步替代化石能源，目前以化石能源为基础的能源消费系统将采用电力（例如，电动汽车将采用电池），这就使得未来电网的负荷构成及负荷特性也与目前电网有很大的不同，如何适应负荷这一重要的变化也将是未来电网面临的重大挑战。 由于现有电网固有的安全稳定性问题以及能源结构调整对电网带来新的革命性挑战，为了解决上述问题和应对上述挑战，人们提出了智能电网的概念。尽管各国针对自身的国情，对发展智能电网的侧重点有所不同，但智能电网的 本质就是利用现代科学技术（主要包括信息与智能科技、新材料技术、储能技术、预测预报技术、新型器件和电气装备技术等）和新的电网组织结构及运行模式等来运行和管理电网，使电网能够大规模地容纳新能源的接入，并使电网更加高效、安全、可靠，从而为实现能源体系的重大变革提供基础。因此，智能电网是涵盖发电、输配电和用电等各个环节的能源网络，是未来能源生产、分配和利用的统一体。 为此，要实现整个电网的智能化，关键是要从以下四个方面入手。第一，从哲学上讲，结构决定功能。因此，需要改变现有电网结构，采用合理的电网结构来保障电网的安全可靠性，并实现多种能源的互补利用；第二，需要改变现有电网以交流为主的运行模式，实现从交流模式向直流模式的重大转变，采用直流运行模式将从根本上解决大型电网的稳定性问题；第三，智能电网是由智能设备构成的智能能源网络，要打造智能电网就需要实现所有设备的智能化，包括各种发电设备、输配电设备和用电设备的智能化以及开发新的智能设备，以便于实现全电网的统一智能协调控制；第四，打造涵盖整个电网的信息系统，充分利用物联网技术将所有智能设备有机地联系起来， 并利用‘云’计算技术对电网进行实时仿真乃至超实时仿真，进而确立整个电网的优化运行方案和对可能发生的故障提出应急预案和有效解决方案。 由此可见，智能电网的实现是一个美丽的理想，智能电网的建设与发展，将是一项长期而艰巨的任务，值得几代人为之奋斗！
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[转载]MeRegioMobil：接入智能电网的电动汽车
Helmholtz 2011-7-22 17:44
在卡尔斯鲁厄理工学院的园区建成了一个“智能之家”示范实验站 建设之中 ： KIT 卡理工园区的“ 智能之家”。 （图片提供：加碧．扎克曼 - Gabi Zachmann ） 通过创新的信息化技术将电动汽车作为移动式的电源储能设备并入电网系统 - 这是 MeRegioMobil 项目的主要目的。卡理工是这个联邦政府资助的项目的重要伙伴。在南校区新建起了将把电动汽车作为能源储存和消费装备的并入到家用智能控制系统的一座 “ 智能之家 ” 。今年夏天将启动试运行。 这套建成的建筑有大约 60 平方米 的面积 ，目前正在进行内装修。除开其他一些东西，“智能之家”还配备有典型的如洗衣机，洗碗机和电冰箱等家电设备。发电设备包括一套光伏发电系统和一个微型热电联产装置。一套充电的设备衔接着即是电能存储又是能源消费的电动汽车。汽车的电池可以在低负荷阶段吸收多余的电力，而在高负荷阶段把电能回向输出到电网之中。这样就可以削峰补谷，使来自不同来源、波动较大的再生能源顺利地并入能源系统。 创新性信息与通信技术（ IKT ）将是 MeRegioMobil 项目的核心内容，该项目除了这个实验站之外，还将在卡尔斯鲁厄、斯图加特和凯尔等三地进行大面积的现场试验，同时包括模拟和评价。 “最大的挑战是要在分歧很大的车主、房主、能源供应商和网络运营商之间的找到合理的利益的平衡点，另外还特别需要注意由于使用电能所涉及的有关个人数据的使用和管理”，卡理工的本项目发言人哈特穆特．施迈克（ Hartmut Schmeck ）教授。 MeRegioMobil 项目的承担单位是 巴登符腾堡州的 EnBW 供电公司牵头的一个 科研单位和企业的协作组，伙伴方包括戴姆勒、欧宝、博世、 SAP 和卡尔斯鲁厄市政厅以及卡理工和弗劳恩霍夫系统与创新研究所 （ ISI ） 。卡理工方面共有 11 位教授介入，参与的学科包括应用和理论信息学、软件设计、法律事务、能源经济、电力系统和高电压技术、电气工程，远程信息处理与信息经济等领域。 MeRegioMobil 项目是卡理工结合“通讯”与“计算”的重大课题方向 COMMputation 的重要组成部分。此外 MeRegioMobil 还与 KIT 的能源中心以及 KIT 的重点移动系统项目有交叉。再加上着眼于开发高性能电池的“服务于电子移动性的电化学”以及电子移动性等课题， MeRegioMobil 充分反映了 KIT 在电子移动性领域的多个强势学科。 MeRegioMobil 的具体目标还包括开发创新型的软件架构、商业模式和激励机制、集成实验室的组件以及试验和开发智能充电方案以及新的与能源相关的远程信息服务。相比于其他电子流动项目， MeRegioMobil 项目的特点还包括横跨多个学科、电力反供电网、关联导航数据、与汽车工业紧密合作以及所谓的漫游服务：客户可以凭借与自己签约的电力供应合作而从其他的供电网络获取电力服务。 联邦经济和技术部（ BMWi ）在 “ 服务于电子移动性的通信技术”研究计划的框架下为本项目提供了资助。 MeRegioMobil 协作项目成功地在竞标中胜出。 KIT 还因为 MeRegioMobil 项目参加了 4 月 19 日 至 23 日的汉诺威博览会，并在 BMWi 的展馆摆出了宣传摊位。 卡尔斯鲁厄理工学院（ KIT ）是巴登符腾堡州的一个公共政府事业机构。它同时承担着一所大学以及亥姆霍兹国家研究中心联合会体系一所国家实验室的双重使命。 KIT 的治学方针是强调科学研究 - 教学 - 创新所共同构建的知识三角。
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[转载]中国未来智能电网
lysyxcs 2011-6-23 17:22
未来智能电网不同于产业界所理解的智能电网。未来智能电网具有独立思考判断能力，能在非人工干预下实现资源配置最优、最经济、高效，而且运行安全、可靠。虽然学术界对其尚未达成共识，但从为国家战略决策提供建议出发，科学基金开始在未来智能电网领域部署项目，引导科学家们进行相关研究。 　　近日，由国家自然科学基金委工程与材料科学学部、信息学部、管理学部和政策局共同主办，湖南大学承办的第62期“双清论坛”在长沙举行。 　　此次论坛的宗旨是根据国内外智能电网的研究现状和发展趋势，结合我国现有的研究基础，针对我国未来智能电网的内涵、发展方略、关键的科学问题、重点发展方向等迫在眉睫的问题进行探讨，研讨智能电网领域的发展动态、前沿科学和关键技术问题，凝练出未来5至10年我国在该研究领域发展中急需关注和解决的基础科学问题以及重点支持的研究方向。 　　来自全国的70余位院士、专家围绕此次论坛主题“面向未来的智能电网基础理论和关键技术”作了39场学术报告。与会者从物理层、能量层、信息层等多个层面对未来智能电网模式及“发、输、配、用、储”诸环节进行了多学科充分研讨。本届论坛主席之一、中国科学院院士、华中科技大学教授程时杰认为，“智能电网研究只有方向，没有终点”。 　　 “并网与用电”两端研究亟待加强 　　最近数月，甘肃酒泉等地接连出现风力发电“脱网”事故，对西北电网的运行造成严重影响，引起了论坛与会专家的高度关注。程时杰指出，风能和光伏等大规模可再生能源的并网，对传统电网的接纳能力提出了挑战，需作为科学问题认真研究。据华中科技大学教授袁小明介绍，目前国际上相关研究还处于初始阶段，其所在课题组对风电在时间上的波动性和空间上的互补性问题进行了深入分析，并建立了预测模型。 　　电网面临的另一大挑战来自电动汽车。与会专家普遍认为，未来将大量出现的汽车充放电设施必将对电网造成冲击，此外汽车用动力电池本身也可以作为一种新的储能装置，这都将给传统电网带来深刻影响。湖南大学教授王耀南介绍了对电动汽车与电网互动的理论和关键技术的研究成果，为未来研发互动设备和设施奠定了基础。 　　 能量管理：电网调度新思维 　　作为电网的“神经中枢”，电网调度在本届论坛上备受关注。据中国科学院院士王锡凡介绍，过去通常认为发电是可控的，而负荷不可控，因此主要采用调度发电机组的开停和出力来满足预测的负荷需求。但当大量风电、光电等并入电力系统时，发电本身的出力变得不可控了。因此，在没有廉价大规模储能装置的情况下，“我们不仅要调度发电，同时还应调度负荷”。王锡凡院士提出的“负荷调度”思想引起了与会者热烈讨论。中国科学院院士周孝信指出，“负荷调度”与过去已有的“需求侧管理”最大的不同在于变被动控制为积极管理，是对电网能量管理系统的扩展。由于其不仅管理电源，还管理负荷，可称为新一代能量管理系统。 　　清华大学教授孙宏斌在报告中对新一代能量管理系统进行了深层剖析，他指出，“源”（包括电源和负荷）的协同性和“网”的自愈性，是智能电网亟待解决的两个重要科学问题，在此基础上构建的智能电网能量管理系统，将成为未来电网的“神经中枢”。 　　 信息技术和电力技术的深度融合是关键 　　程时杰认为，就技术层面而言，最主要的是解决信息技术与电力技术的全方位融合。他介绍说，当前对电力信息的检测手段已经具备，难点在于各种非电信息，比如风电和光伏发电场周围的气象信息，输电环境中的温度、压力等非电量信息，以及配用电过程中的用户需求响应信息等，对这些信息的监测与数据挖掘对于构建智能电网非常重要。 　　武汉大学教授孙元章在实验室里建成了一个微电网系统。据介绍，该系统可对电量和非电量作出测量，并将数据直接连上互联网。他认为，这种物理模拟和数字模拟的结合，将是未来智能电网不可缺少的。与会专家还探讨了微电网和主干电网之间的相互作用。 　　输电线路的超导化和光纤化也是论坛热点之一。中科院电工研究所研究员肖立业介绍了超导直流输电技术的最新进展，他指出，未来交流主干网将向直流电网转变，超导直流输电将成为主要输电技术。清华大学教授夏清举电力特种光纤的应用为例，认为电网将来不但能输送能源，而且将成为信息传送的主要载体，以光纤同时传输电力和信息将从物理层面促进信息流和能量流的融合。 　　中国工程院院士孙优贤认为，信息和电力的融合不仅在技术层面，还需要理论上的创新。比如对智能电网的信息流与能量流自身动态规律和相互作用机理的研究，就需要广泛吸取信息科学、控制科学与电力系统等学科的最新成果。 　　 构建适合中国的智能电网模式 　　中国未来智能电网究竟应是分布式还是集中式？这一涉及电网体系结构的深层次问题引起了与会专家的热烈讨论，并达成基本共识：未来智能电网形态既不完全是分布式的，也不完全是集中式的，而是“有分布有集中”：不能本地处理的问题将集中处理，能本地处理的问题则会变得更加分布。 　　湖南大学教授曹一家提出了电网自愈控制的理论和技术框架，他认为，“智能电网更强调电力、信息和控制三者的集成与融合，以信息流控制能量流，使电网具有自愈的能力”。西安交通大学教授荣命哲和华北电力大学等单位就输电通道的自愈控制技术进行了探讨，并提出，电力输送通道中的设备如果不能自愈，电网就不能自愈，因此必须从电力设备本身加强环境感知能力。 　　家庭用户作为电力市场的终端要素同样不容忽视。中科院自动化所和中科院沈阳自动化所分别运用基于复杂系统理论的人工系统方法和基于先进计量的AMI方法，对用户用电需求响应进行了建模和仿真，并据此构建预测模型。天津大学王成山教授则对用户侧的微网系统展开了前期研究，并获得初步成果。 　　
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基于电子式传感器的高压计量装置及其远程测试系统的研究
热度 1 Babituo 2011-5-27 09:17
基于电子式传感器的高压计量装置及其远程测试系统的研究
基于电子式传感器的高压计量装置 及其远程测试系统的研究 珠海威瀚科技发展有限公司 邱嘉文 摘要： 本文首先陈述了电子式传感器优越于电磁式互感器的研究背景，并从国内外研究现状的了解中确定，基于电子式传感器的高压计量装置必然得到发展的趋势。在陈述了作者认为的现有基于电子式传感器的计量柜的主要问题之后，作者详细介绍了自己研究的解决方案和基于这个方案所进行的试验测试工作，最终给出该方案是一个行之有效的产品方案的结论。 一. 研究的背景 电能计量柜作为电能计量装置的一种，具有封闭性好，安全性强的特点，适宜安装在户内户外，便于供电公司加强技术管理。 DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》明确规定， 10KV 及以下电压供电用户用于结算的电能计量装置，应配置全国统一标准的电能计量柜。但传统的电能计量柜大多采用传统的电磁型互感器，具有体积大，重量重，带有铁磁体，频带窄，易饱和且饱和时二次信号波形畸变，测量误差大，从而导致计量不准，电量损失大，严重时还会发生安全隐患，而且在互感器二次信号接入电子式的电能表时，也需要把大功率信号变换成小功率信号才能进行 A/D 转换处理，增加了转换环节，消耗更多的信号调理和转换的成本，引入了更多的处理过程误差，这是极其不合理，不科学的。 现有的高压计量装置体积大，重量大，智能化程度低，工作轮换周期短，现场监测检验困难，随着用电负荷的不断增长，对传统的高压计量装置靠人工维护和检测带来的工作压力和运营成本逐渐成为供电企业日益突出的难题。开发新型的电子式的，既节能环保，同时又易于和信息系统无逢集成，实现自动化的监测和维护的新一代高压计量装置，已经成为当务之急。 二. 国内外研究现状 开发新型的电子式的电压和电流互感器成为近年电力系统热门的研究课题之一，国内外不少研究机构和厂商纷纷投入大量的资源进行研究和开发，并取得了可喜的进展。已经有部分新型的电子式电压和电流互感器投入到保护和监控测量领域的应用，部分产品已经达到了计量要求的精度等级，新型电子式电压和电流互感器与电子式电能表结合，成为计量装置技术发展的一个新的亮点。 国内外对电子式电流和电压互感器的研究起步比较早。主要的研究方向有两个方向：早期方向是结合光电子技术研究开发的光互感器，根据法拉第光电效应原理，也就是光线在不同强度的电场作用下，产生不同程度的偏转的原理，利用光纤的自身的绝缘性能既解决绝缘耐压的问题，又解决信号传输的问题，还大大减轻了互感器的重量和体积。近期的研究的方向是：电子式电流互感器采用罗哥夫斯基（ Rogowski ）线圈和轻载线圈的基本原理；电子式电压互感器采用电阻或电容（阻容）分压原理，直接将一次测的高压大电流信号，按比例降低为低压弱电信号，经过电子转换电路处理变为可直接输入到测量或保护装置中的数字信号。 ABB 公司近期研制生产的一种基于电子式传感器的高压计量装置，就是采用电阻分压器，以及罗哥夫斯基（ Rogowski ）线圈内置数字积分器的原理的。 三. 现有研究成果和产品的主要问题 现有研究成果和产品在技术上已经基本成熟，其主要问题是技术方案比较复杂，成本过高，产品批量生产一致性难以稳定，导致产品目前仍无法推广应用。造成这种局面的主要原因如下： 1． 电阻分压原理的电压传感器容易受到外电场干扰。如不对传感器本身施加抗干扰措施或抗干扰措施不力的话，要使电压采集精度稳定可靠，就必须对转换处理系统增加大量的电子抗干扰措施，如数字滤波处理。这一方面增加了处理成本和处理系统的复杂性，二方面没有从根本上解决干扰问题。 2． 采用罗哥夫斯基线圈的电流互感器内置数字积分器的电流互感器能较好的解决磁场干扰问题，但由于罗哥夫斯基线圈本身生产工艺的复杂性，对保证产品性能的一致性方面比较困难，做到精确的一致性仍需要比较高昂的代价。 3． 采用光电原理的电子式传感器能较好解决强电磁干扰和绝缘强度问题，但也存在产品批量生产的一致性问题，采用霍尔原理的传感器，由于本身原理局限，也不能很好解决强电磁干扰环境下达到较高高精度的问题。这些传感器产品都不大适合在 10KV 计量装置中使用。 4． 由于基于电子式传感器的高压计量装置是一种新生事物，对该类装置的测试检验手段欠缺。主要是由于电子式传感器不采用电磁感应原理，利用现有的互感器测试仪无法对传感器进行单独的检定和测试，因而也就无法在计量装置整体上对计量装置的精度指标进行衡量和检验。 四. 解决方案的研究 针对上述主要问题，本文作者经过广泛了解、仔细的分析研究和实验探索，确定了一整套新的基于电子式传感器的高压计量装置及其测量系统方案，并对该方案进行了产品试制、现场试点运行，和测试调整试验，取得了一系列令人鼓舞的成果，为产品的批量化生产和应用积累了丰富的经验，新的解决方案的主要进行了如下两方面改进： 1． 通过提高元件的抗干扰能力简化计量柜整体结构 主要采取的手段是：采用经过对抗干扰技术进行过独特改进的电阻分压型的电压传感器、使用纳米晶铁芯的高饱和度轻载线圈的传感器和具有低电压低功率模拟接口的数字式多功能电表直接通过屏蔽电缆连接，直接对三相电气数据进行采集和计量，通过增强抗干扰能力简化系统结构，减少误差环节，实现精确计量。 2． 利用远程测控手段进行现场对比测试 主要采取的手段是：利用已有的负荷管理系统的功能采集试点用户原有的运行参数，通过新型计量柜和原有基于电磁型传感器的计量柜并列在一条进线上运行，以原柜的计量数据为标准值，以新型计量柜数据为待测和待调整值。在新型计量柜中增加一个 GPRS 远程测试控制终端 , 用来接收远方测试指令，向测试中心提供新型计量柜的运行参数，并接受误差调整指令，对计量误差进行调整。以检验新型计量柜在现场实地运行环境中，能否通过远程的误差调整手段达到和传统型计量柜同等精度要求。 五. 解决方案的实施 新的解决方案实施要点主要是电压传感器的干扰屏蔽的改进和整个测试系统的部署和测试运行，以下对这两个要点进行重点介绍： 1． 对电阻分压器屏蔽的改进 如图 1. 所示，现有方案的屏蔽电极分高压屏蔽罩和低压屏蔽罩，两屏蔽罩直径相同，相对设置，由于绝缘的需要，相互之间存在对外电场的缝隙，外电场仍然可以直接作用到电阻分压器，外电场对电阻分压器的作用的不稳定性是造成干扰的主要原因。改进的方案将两屏蔽罩直径做出调整，在设置上改为嵌套设置，维持绝缘所需的屏蔽缝隙改为与外电场垂直的方向，外电场直接作用到电阻分压器的路径延长，而且必须经过高低压屏蔽罩的吸收和阻隔，经试验表明，改进后的屏蔽罩能将外电场的干扰影响降低了 1 个数量级。 2． 远程测试系统的实现方案 远程测试系统的主要目的是对比测试新型计量柜和传统的基于电磁式互感器的计量柜的现场运行表现，并测试新型计量柜的远程误差调整手段的有效性。其次，远程测试系统还通过积累现场运行数据，为未来开发设计用于产品出厂试验的动态测试系统积累经验。 作者实现的电子式计量柜远程测试系统的方案如图 2 所示，整个试验系统是由供电公司和产品研究开发单位以及工程试点单位三家联合组成的一个远程试验系统。产品研究开发单 位提供新型的基于电子式的电压和电流传感器的计量柜（以下简称“试验柜”）和试验研究 后台系统软件。供电公司选择其试点用户，并利用新投运的负荷管理系统负责收集试点用户原有的基于电磁式传感器的计量柜（以下简称“对比柜”）。试点用户提供试验现场和设备运行的实地环境。整个试验以不影响对比柜的运行和计量准确性，不影响供电公司负荷管理系统运行为基本原则进行设计，确保在不影响原供电能力和安全可靠性前提下，达到试验目的。 如图 3 ，系统采用试验柜和对比柜串连在同一负载回路上进行电能计量。试验柜在先，对比柜在后。确保试验柜运行不影响对比柜对用户电能计量的准确性。 试验柜配备专门开发的远方测调终端，可以通过 485 接口和电子式多功能表通讯，按指定时间抄取电能表数据，并下达计量精度调整指令，对电能表计量精度进行调整。远方测控终端通过 GPRS 网络直接和产品研究开发单位公司的上位机通讯，上位机通过发送指令和接受数据来获得现场数据，调整控制现场计量系统的计量精度。 对比柜是试点工程单位原有的计量柜，在试验开始时需要进行短时停电，以便安装试验柜，在试验进行阶段中，其照常运行，不必做任何改动。对比柜已经安装了用电现场负荷管理终端，该终端可以通过 485 接口和多功能表通讯，抄取多功能表运行数据，并通过 GPRS 网络将数据发回到供电公司的负荷管理中心的后台系统。 在试验过程中，供电公司配合定期将负荷管理系统中与对比柜的部分用电数据导出，通过电子邮件的方式发到产品研究开发单位。产品研究开发单位根据测调终端测到的试验柜数据和对比柜数据进行比较，根据比较结果远程调整试验柜中的计量精度控制参数，然后再次进行一段时间的运行观察和记录。 进行这样的多轮的测试调整，记录测试数据，进行分析总结，发现试验柜的计量数据能够在以对比柜数据为中心，包括对比柜数据在内的的稳定的相差级别范围内任意控制和调整，证明试验柜至少可以稳定地运行在对比柜精度等级上，根据可调整的精度等级差的大小，研究发现新型计量柜还有可能运行于更高的进度等级上。所得到的现场运行测试数据，也将是未来设计计量柜动态测试调整系统的宝贵基础。 六. 结论 通过本文作者的上述研究和试验的工作，发现了一种对电阻分压器的更有效的屏蔽设计方案，从而有效地在传感器源头最大限度地抑制了误差的来源，使得一种结构简化的基于电子式传感器的计量柜得以实现，通过现场测试运行表明，这种结构简化的基于电子传感器的计量柜，可以达到甚至超过目前广泛使用的基于电磁式互感器的计量柜的精度指标。如何完善产品的结构，如何在批量生产条件下实现对产品的快速检验和校准，将是下一步的主要研究课题。
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物联网纳入十二五专项规划，重点发展十大应用领域
热度 1 lhj701 2011-5-24 21:18
物联网纳入十二五专项规划，重点发展十大应用领域（罗汉江） 据新华网报道，物联网已经纳入到“十二五”的专项规划，我国在“十二五”期间将重点投资和发展十大物联网应用领域： 智能电网 智能交通 智能物流 智能家居 环境与安全检测 工业与自动化控制 医疗健康 精细农牧业 金融与服务业 国防军事 这10个领域几乎涵盖了物联网应用的主要领域，其中涉及国家公共服务类的5个。 另外据工信部 电信研究院最新发布的《物联网白皮书》中称，目前标准化仍然是物联网发展的主要瓶颈。 相关链接： 新华网《物联网产业进入"顶层设计" 未来将达7500亿》 http://news.xinhuanet.com/newmedia/2011-05/24/c_121451765.htm
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[转载]中国坚强智能电网规划
lyonshine 2011-5-9 16:05
与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势，智能电网成为世界各国集中投资的战略型产业。智能电网通过优化传统能源和新能源的供需和应用实现节能，通过特高压技术解决能源结构不匹配问题，通过高效率的配电技术提高整体电网的稳定性和效率，是应对能源危机的必由之路。中国发展智能电网可以参照高铁的发展战略，实现引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出的三阶段转换。特别是各国技术标准还没有统一的情况下，中国将凭借规模经济准备自主技术标准的同时，积极参与全球标准的制定，扩大市场支配能力。 中国的智能电网产业 中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展 中国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区，而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区，随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送。 2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作；2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。 中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 智能电网产业的特点及作用 与传统电网的比较 智能电网改变传统电网单向输送的模式，每一个终端用户都成为电网上活跃的结点，形成一个整体的智能化高效率的电网智能电网通过密布各个环节的传感器，实现电网与用户的互动，是电力网和信息技术的融合。智能电网将利用分散式计算系统来提供实时分析，其目的是在提高效率的同时，有效地利用电力供需系统，达到节省电力资源的目的。智能电网在发电、输电、配电及用电四大主要环节中都解决了传统电网难以解决的难题。 智能电网的建设可以带来巨大的社会效益 智能电网具有强大的兼容功能，有利于促进清洁能源的开发利用，优化电源结构，减少温室气体排放。智能电网将提高中国电网大范围配置能源资源的能力，优化能源输送方式，提高能源供应的能力和灵活性。 智能电网与新能源 新能源的发展是中国能源产业的必由之路 煤炭在中国一次能源消费中占比高达70%，远高于29%的世界平均水平，中国政府承诺，为应对气候变化，到2020年中国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。在当前日益严峻的环保和减排压力下，加快发展水电、核电、风电、太阳能等清洁能源，改变以煤为主的能源结构已成中国当务之急。 中国新能源的发展主要瓶颈为入网难及输送线路长 中国规划到2020年在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏6个省区建成7个千万千瓦级风电基地， 仅这7个基地总装机容量就将达到1.26亿千瓦。瓶颈在于，风电、太阳能 等新能源发电的间歇性、随机性、可调度性低的特点，大规模接入后对电网运行会产生较大的影响。调峰能力不足一直是中国电力系统长期存在的问题，而新能源大规模开发进一步增加了调峰难度。另一方面，中国风电资源集中于西北地区 与集中在东部的电力市场逆向分布，需解决远距离大规模输送问题。 智能电网的建设将成为推动新能源发展的唯一途径，智能电网能够最大限度地将新能源的发电量吸纳、送出，并保证接入后电网的安全运行和调度。智能电网的智能调度将更为合理的配送电力，大大提高用电效率。 智能电网与智能家庭 智能家庭的概念起源较早，在发达国家快速发展智能家庭（Smart Home）是指那些采用信息技术来控制各项功能，并能够与外界进行通信联系的住宅。 首先要建立家居通讯网络，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制、监控功能；其次要通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，满足远程控制、监测和交换信息的需求。1984年，美国联合科技公司实现了建筑设备信息化、整合化概念应用，此后，智能家居概念在美国、加拿大、欧洲、澳大利亚、东南亚等国家快速发展。1998 年 5 月，新加坡召开 98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会，提出模拟未来居家的概念，包括三表抄送、安防报警、可视对讲、监控中心、家电控制、有线电视接入、家庭智能控制面板等等。 中国智能家庭发展初期并不理想，但依然是未来住宅建设发展的趋势。自1999年-2000年，开发商以智能化新居为卖点，开始了智能化小区的建设。据上海统计，智能化系统发挥作用的仅占 20%，运行不正常、尚可使用的占45%，其余35%被废弃，业主对安防系统、自动抄表系统、停车场管理系统的投诉率居高不下，国家“十一五规划”中提出“到 2010 年，中国大中城市 60%的住宅要实现智能化”，与智能电网相关的智能家庭功能主要包括智能用电、智能化监控管理等。智能用电通过电力线宽带通信或光纤通信技术，在家庭配置智能终端，实现用户与电网互动，降低电网运营成本。 居民用电更加节能并享受到电网带来的多种服务 智能化监控管理系统利用物联网将家电等各种家庭终端连接在一起，随时进行信息交换和远程控制。智能用电家庭服务平台：通过无线通信技术延伸到水表、电表、气表等，进行数据抄收；通过智能插座实现空调、电饭煲等电器的用电数据采集和控制；通过智能电视、电脑、手机等各种智能终端设备进行家庭能源管理；随时监控家中单个电器的用电、总体的用电情况和随时的费用清单，并通过数据分析，给用户提出合理的用电、节电建议；给居民提供了阶梯电价或分时电价等功能，可以随时根据用电政策启用这些功能。未来三年，成都家庭智能电表改造率将达 100%，有望全部使用智能电表。 智能电器：符合智能电网管理需求的低碳节能型家用电器。智能电器不但节能高效，可以根据电价自动分时工作，而且给电网干扰最小。海尔 U-home 与中国电力科学研究院联手制定智能电器标准，为在“智能电网”时代企业生产、用户选择智能家电提供参考依据。海尔 U-home 以海尔智能家电系统为载体，通过无线网络，实现 3C 产品、智能家居系统的互联和管理，以及数字媒体信息的共享。 智能化监控管理系统：物联网技术在智能家庭范畴的应用。物联网是在互联网的基础上，利用 RFID 等技术，实现物品的自动识别和信息的互联共享，任何物品通过信息传感设备，将按约定的协议与互联网连接起来，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。借助物联网技术，智能化家居监控管理系统能为用户提供全新生活方式，家庭安防、家庭医疗、老人幼儿监护、购物、资讯、娱乐等功能均可实现。例如，可以随时随地通过网络、打电话、发短信与智能家电对话，了解家庭各种电器的运行状态，可以获得家电维修服务网络的主动关照，从而始终保持家用电器的最佳状态。将物联网技术、智能家居系统等科技元素融入现代住宅，已经成为未来住宅发展的方向之一。海尔 U-home 智能家居平台已在青岛东城国际、济南全运村、呼和浩特东岸国际等多个小区获得应用。 智能电网产业的国际比较 世界主要国家智能电网发展计划 美国将智能电网的发展作为拉动未来美国经济的重要支柱之一，美国总统奥巴马提出，总计投资110亿美元，建设可安装各种控制设备的新一代智能电网。美国已开始向部分家庭安装带有通讯功能的智能电表（Smart Meter），智能电表以家庭为单位，随时监测电力消费和管理，更加有效地实现输电和供电。政府将对企业及地方团体实施的100个项目给予财政援助，计划2013年前在2600万个家庭安装智能电表，相当于 2009 年的三倍。美国国家标准技术研究所在2009年9月公布了智能电网标准化框架1.0版本，为智能电网的正式建设进行了诸多准备。 欧盟拟定建超级电网宏伟计划，2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网。该智能电网将实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展，以英法德为代表的欧洲北海国家今年1月正式推出了联手打造可再生能源超级电网的宏伟计划。该工程将把苏格兰和比利时以及丹麦的风力发电、德国的太阳能电池板与挪威的水力发电站连成一片，德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、瑞典、爱尔兰和英国希望制定新一轮规划，在未来10年内建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网。到2030年，欧洲需要为电网升级改造投入约5000亿欧元，其中智能电网的比重最高。英国目标是2020年在全国所有2600万个家庭安装智能电表，英国监管机构Ofgem在2009年8月宣布了新的智能电网建设计划，将在5年内投资5亿英镑建设4个“智能城市”。法国09年秋天也发布了将再生能源纳入智能电网的计划，并开始征集相关企业参与。德国制定了“E—Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，09年至2012年4年时间内，在全国6个地点进行智能电网实证实验。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划，西门子公司预测2014年智能电网年度市场规模将达300亿欧元，并计划抢占20%市场份额，每年确保60亿欧元订单。意大利已有一大半的传统电表改换为智能电表，丹麦电力的近20%来自风力发电，已开发出世界上最智能的电网。 韩国已经开展智能电网示范城市，韩国知识经济部决定在2009～2012年间，投入2.5亿美元推进智能电网技术的商用化，计划至2030年投资265亿美元用于智能电网建设，其中政府和企业各投资25亿美元和240亿美元至2011年在示范城市建设 200个电动汽车充电站，至2030年在机关、大型超市、停车场和加油站设立27000个电动汽车充电站。美国OSI软件公司将与韩国SAP公司合作，在韩国济州岛开展一个1.9亿美元的智能电网试点项目，LG电子、绿猫钢铁厂（POSCO）、现代重工、SK电信等大型企业一同参与此项目的测试。 日本东京电力和关西电力等电力公司开始投资构建第二代智能电网（Smart Grid），其目标：为所有家庭安装智能电表（Smart Meter）外，加强送变电设施及蓄电装置建设，日本智能电表主要功能除测量每个家庭电力消费情况外，还可随时掌握太阳能发电量等信息。东京电力2010年起主要面向家庭安装2千万部，关西电力2010年3月底前在40万个家庭 安装，并计划更换1200万部。预计2020年前日本智能电表需求量约5千万部，每部成本近2万日元，共计约1万亿日元。 美国智能电网发展战略分析 美国智能电网美国主要侧重于加大现有网络基础设施的投入，积极发展清洁能源。美国智能电网的四个孪生兄弟分别是：高温超导电网、电力储能技术、可再生能源与分布式系统集成(RDSI)和实现传输可靠性及安全控制系统。其战略的核心是先期突破智能电网，之后营建可再生能源和分布式系统集成(RDSI)与电力储能技术，最终集成发展高温超导电网，美国智能电网发展将借鉴互联网发展的战略。 美国互联网建设的成功使得美国成为信息经济时代的全球领路人，对比美国互联网发展战略和智能电网发展战略，不难发现其指导策略相似度极高，其主要发展战略为：第一步、政府直接投资；第二步、政府推进基础研究；第三、尽快制定基础标准，并推广为世界范围内的通用标准；第四布、相关企业的快速介入。 电力公司、IT企业、高科技企业都已经意识到智能电网将成为未来二十年最重要的战略项目，纷纷加入智能电网建设项目。从事IT咨询业务的美国埃森哲公司承担了科罗拉多州博尔德智能电网试点项目“智能电网城市”与荷兰阿姆斯特丹、日本横滨智能城市项目的项目管理。美国IBM公司的“智慧地球”计划旨在为世界各地的主要城市提供智能城市咨询与IT服务。美国银泉网络公司为电力公司提供面向智能电网的高级电表架构(AMI)搭建与运用的解决方案。美国加州能源巨头太平洋燃气和电力公司(PG＆E)已经在加州北部部署了大约 700 万部智能电表，预计在 2012 年前完成对服务区域内所有消费者的安装工作。 战略建议 可参照高铁发展战略 中国智能电网发展和高铁的发展对于中国宏观经济的战略意义极为相似，将成为支撑中国未来30年发展的基础建设。 中国智能电网的发展可以参考高铁发展的战略模式。高铁的发展战略非常成功，已经通过引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出阶段，中国成为引领高铁技术的世界强国。智能电网整体技术的发展处于初期阶段，特高压线路建设刚刚启动，但其阶段性的发展战略也呈现出和高铁极为类似的发展模式。今后智能电网其他模块的发展也完全可以借鉴高铁发展的战略模式。 智能电网初期建设可以采取分地区试点，成熟后以点连面的方式大规模推进。根据中国国情，东西部地区发展极不平衡，智能电网的建设可以分别在发达地区和不发达地区挑选典型地区进行试点。一二三线城市、农村地区、人群密集地区等不同地区有各自的用电特点和突出需要解决的问题。示范区做成功后，将其成功经验推广到相同情况地区。最后，以点连面，完成整体智能电网的建设。 智能电网“标准之战” 智能电网的标准之战将成为各国争抢技术先机的关键。互联网、3G、智能电网技术发展的共同特点是，技术本身的开发很重要，但更为重要的是将已开发的技术推广为业界标准，这样才能成为市场的领跑者。技术标准的推广有着极强的网络效应，由于技术研发部门各不相同，各个国家推行的技术之间很可能不具有兼容性，谁能够率先成为标准就会成为今后市场的主导。技术一旦推广为标准，由于网络效应，将会有越来越多的公司加入。 美国经过互联网和3G的发展累计了丰富的标准战的经验，已经开始智能电网标准中抢占先机。美国标准与技术研究院（NIST）提出将分三个阶段建立智能电网标准。在2009 年9 月，美国商务部长骆家辉在GridWeek 大会上宣布了NIST 在第一阶段的最新进展报告。该报告选取了近80 项现有标准，用于指导和支撑当前智能电网发展，明确了14 个需要优先研究和解决的方面，并特别分析了信息安全方面的标准。 美国GE 公司发起了电动汽车插头标准制定工作，并得到业内其他公司的积极响应和支持。其设计的标准插头有5 个触头，可以支持最高240 伏电压和70 安培电流，还能够支持电力载波通信。 日本已经开始抢占用电市场中的技术先机，正在试图将其扩为世界标准。日本东京电力公司、富士集团以及三菱公司联合制定了电动汽车接入电网标准，为电动汽车接入电网打下了良好基础。日本在大型锂离子蓄电池的研发发面技术领先，正在联合美国，将其技术推广为国际标准。 中国已经开始在早期着手制定智能电网的标准，在特高压标准战中已经取得阶段性胜利。国家电网公司已发布特高压交流国家标准16项（修订1项）、行业标准1项、企业标准73项。中国特高压交流试验示范工程获得 “国家重大工程标准化示范”称号；率先建立了特高压直流技术标准体系，发布特高压直流技术行业标准8项、企业标准62项。国际电工委员会成立了“直流电压100千伏以上高压直流输电”新技术委员会，并将秘书处设在中国。 中国的巨大市场将使得其在智能电网标准战役中取得优势，从而引领智能电网的发展。对比3G的标准之战，中国由于具有极大的市场容量，一旦制定国内标准，将对国际市场产生巨大的影响。智能电网的建设主力是国家电网等央企，在整个中国市场中具有决定性的影响力，通过市场的助力，可以很轻易的制定自己的标准。
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[转载]院士专家浙大研讨智能电网技术
热度 1 COMSOLFEM 2011-2-28 21:25
[转载]院士专家浙大研讨智能电网技术
院士专家浙大研讨智能电网技术 日期： 2009年10月17日 16:17 来源： 浙大新闻办 作者： 高楚清 阅读次数：4615 　　10 月 17 日，由国家科技部高新司主办，浙江大学与浙大网新集团承办的智能电网技术研讨会在杭州举行。来自国家电网公司、南方电网公司，清华大学、浙江大学等单位的 20 余位专家参加会议，就我国如何发展智能电网，信息、通信、计算机、自动控制等技术如何与智能电网融合，以及如何带动相关产业、科技如何发挥引领作用等议题进行了交流。 科技部高技术中心主任赵玉海，中国科学院院士、浙江大学教授韩祯祥，中国工程院院士、天津大学教授余贻鑫和浙江大学副校长褚健、吴朝晖等出席会议。会上，相关专家还专题介绍了“十二五”智能电网发展战略研究报告、国外智能电网的发展现状和趋势、浙大在智能电网方面的研发情况等。 余贻鑫在介绍国外智能电网的发展现状和趋势时说，实现智能电网，由于其本身的复杂性和涉及广泛的利益相关者，需要漫长的过渡、持续的研发和多种技术的长期共存。尽管国际上智能电网研究侧重点不同，重点关注都是与配电相关的问题。我国虽然有自己的特点，但同样应对配电和用电给予充分重视。 据了解，浙江大学在 智能电网研发方面开展了一系列的基础工作。学校 充分发挥学科综合的优势，组建了由电力系统、电力电子、电机电器、控制科学与工程、计算机应用等五个国家级重点学科的研究人员组成的智能电网研究团队，并与浙大网新集团、浙大中控集团组建了开放的产学研合作平台，参与智能电网技术的研发。浙大以坚强、兼容、互动和信息技术的融入作为智能电网重点研究方向，瞄准国家发展战略目标，着力解决安全和开放两大技术难题，努力实现智能电网系统的能源网与信息网融合。 （文 高楚清/摄影 古越） tips：Maplesoft产品能够帮助开发和设计发电系统的高保真模型，包括燃气/蒸汽轮机发电机组，以及风能、波浪、太阳能系统，智能电网等。
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《环球科学》2010年12期精彩导读
songshuhui 2010-12-6 00:17
Steed 发表于 2010-12-01 19:33 【封面故事 】 暗宇宙里的隐秘生活 撰文／冯孝仁（Jonathan Feng） 马克特罗登（Mark Trodden） 暗物质和暗能量构成了一个我们看不到也摸不着的暗宇宙，与我们的可见世界交织在一起。那里会不会有我们看不见的电子和质子，构成我们看不见的原子和分子，再构建起我们看不见的行星和恒星，甚至进化出我们看不见的人类呢？粒子物理学家为这些问题提供了意想不到的答案。 【发明前线】 蚕丝变血管 撰文／菲奥伦佐奥梅内托（Fiorenzo Omenetto） 戴维卡普兰（David Kaplan） 在科学家手中，蚕丝不只是衣服原料这么简单：通过基因技术和工程手段，蚕丝变成了动脉血管、海绵体、韧带和光学波导管，甚至还可以把它改造成蜘蛛丝，用于制造防弹背心。 【医学健康】 用光遥控大脑 撰文／卡尔戴瑟罗斯（Karl Deisseroth） 我们的大脑中，数百亿个神经元相互交缠在一起。这种错综复杂的内在机制，一直阻碍着科学家研究大脑运行机制。一种新技术彻底改变了这个局面：向神经元插入某种光敏蛋白的基因，随后就能利用光线，精确控制特定神经元的电活动，从而改变个体的外在行为，弄清楚神经元到底有何功能。 光遗传学研究简史 撰文／褚波 让蚊子传播疟疾疫苗 撰文／玛丽卡迈克尔（Mary Carmichael） 因为蚊子这种无处不在的传播载体，疟疾威胁着全球40% 的人口，患病人数超过两亿。尽管科学家一直在研制疟疾疫苗，然而屡战屡败，至今没有有效疫苗问世。现在科学家开始转变思路，从蚊子着手：在它们的体内培育疫苗，当它们叮咬人体时，就能为人体注射疫苗。 为什么女性更长寿 撰文／托马斯科克伍德（Thomas Kirkwood） 【神经科学】 变态人格的脑起源 撰文／肯特A基尔（Kent A. Kiehl） 乔舒亚W巴克霍尔兹（Joshua W. Buckholtz） 我们通常认为，那些令人发指的变态凶手都是因为心理极度扭曲，才会做出种种对他人造成巨大伤害的暴力行为。但最新研究发现，这类人大都有着严重的生理缺陷：一个大脑区域明显变薄，导致他们无法理解他人情感，一旦觉得受到冒犯，就会作出强烈回应，诉诸暴力。 说的和唱的一样 撰文／黛安娜多伊奇（Diana Deutsch） 在我们的大脑里，音乐和语言的功能是密切相关的。乐感对我们学习交谈、阅读甚至交朋友都很有帮助。婴儿早期接触音乐般的语音，除了能让母婴之间建立起初级联系，还有助于婴儿开启学习说话的历程。 【能源】 升级电网 撰文／马修L沃尔德（Matthew L. Wald） 当全世界对风能、太阳能等清洁能源趋之若鹜时，电网却成为阻碍它们进入城市的障碍。因此，我们急需建造超级电网，既能传输清洁电能，还能减少传输时的损耗，使电网更加智能、稳定。 磷湖 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fischetti） 【环境】 气候学界的害群之马 撰文／迈克尔D莱蒙聂克（Michael D. Lemonick） 柯里被气候学界千夫所指：因为她尝试和气候变化怀疑论者交流，并坦率承认 IPCC气候报告的不当之处。但她的努力成为怀疑论者抨击气候学家的工具，甚至让气候学界患上了典型的害群之马综合征（black sheep syndrome）。究竟我们应该如何评价柯里的行为？ 【社会学】 谁动了我的格子间 撰文／S亚历山大哈斯拉姆（S. Alexander Haslam） 克雷格奈特（Craig Knight） 如果你和我一样，每天窝在格子间办公，就一定要读这篇文章：什么样的格子间能让我们效率更高，身心更健康？ 【物理学】 大统一博士 采访／阿米尔D阿克塞尔（Amir D. Aczel） 史蒂文温伯格是名副其实的大统一博士。自然界中已知的基本作用力只有四种，他单枪匹马统一了两种，并因此获 1979年的诺贝尔物理学奖。随后，他又帮助粒子物理学家建立起标准模型，统一了第三种。如今，LHC开始寻找标准模型中缺失的最后一环，温伯格却转而完善起弦论之类的大统一模型，想把最后一种作用力引力也统一进来。 【前沿扫描】 电动车标签 致命杀手的阿喀琉斯之踵 / 霍金对阵上帝 太空微生物 公主的新装 / 细菌活雷锋 冰人死于何处 干细胞争议背后 / 养火鸡有新方 达尔文是朋克 / 激光拦导弹 杜比3D眼镜 / 引力变压器 发现自己长太帅 【专栏】 【另一种鼓声】 送我去希腊 撰文／高涌泉 【小有科观】 世界是平的 撰文／李淼 【论坛】 电网黑客 撰文／梅利莎哈撒韦（Melissa Hathaway）物理学 应变还是窜改？ 撰文／斯科特O利林菲尔德（Scott O. Lilienfeld） 【技术档案】 人肉时代 撰文／戴维波格（David Pogue） 电子阅读器困难重重 撰文／戴维波格（David Pogue） 【怀疑论者】 怀疑论者的怀疑论 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 哦 我们已经升空 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【图表科学】 未知化学品危机四伏 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fischetti） 【经典回眸】 深海探索 林肯的发明 神奇的古柯
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智能电网
热度 1 max 2010-8-30 18:15
智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 美国电力科学研究院定义：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 　 　中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 智能电网概念的发展有3个里程碑：　 　 　 第一个就是2006年，美国 IBM 公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对 电力 生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 　　第二个是 奥巴马 上任后提出的能源计划，除了以公布的计划， 美国 还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现 　　美国 太阳能 、 风能 、 地热能 的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 　　可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 　　第三个是中国能源专家 武建东 提出的“ 互动电网 。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、 技术革命 和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 作用 　　互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临界负荷保护，实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。 互动电网既是下一代全球电网的基本模式，也是中国电网现代化的核心 　　实际上，互动电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲，互动电网应是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成，对于推动新技术革命具有直接的综合效果。由此，智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。我以为：互动电网学说的本质就是以信息革命的造发性标准和技术手段大规模推动工业革命最重要财产——电网体系的革新和升级，建立消费者和电网管理者之间的互动。 互动电网的运转功效和社会意义 　　互动电网学说的本质，就是以信息革命的造法性标准和技术手段大规模推动工业革命的最重要资产——电网体系的革新和升级，建立消费者和电网管理者之间的互动。互动电网的功效包括：一是智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度；二是可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；三是智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式能源管理；四是可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，解决电网商业化运转；五是智能电表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。 　　为此，IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动全球能源革命的深度扩散。通过建造互动的电网，将推进IT革命进入创新阶段；将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径；将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占统治地位。 　　武建东认为，定义一个概念解放一个时代，把握一个概念焕发一个行业的潜能，而界定电网信息化的概念是确定一个国家电网现代化的基本前提。中国电网升级化路线应该定义为互动电网的变革，互动电网的发展是全球工业和信息业的一次新产业革命、技术革命和管理革命，应该以此为基础制定中国高起点的电网现代化的战略发展路线。 历史发展 　　2005年， 坎贝尔 发明了一种技术，利用的是（Swarm群体行为）原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。比如，一台空调运转15分钟，以把室内温度维持在24℃；而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。 　　2006年 欧盟 理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术。　 　　2006年中期，一家名叫“网点“(GridPoint)的公司最近开始出售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能够，可以看作智能电网中的一个基础设施。 　　2006 年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。 　　2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至 2030年的“三步走”战略，即：在2010年初步建成电网高级调度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着 中国 开始进入智能电网领域。 　　2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁 能源 。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况。一旦有问题出现，可以重新配备电力。 　　2008年9月 Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。 　　2009年1月25日美国 白宫 最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表——美国行将推动互动电网的整体革命。2月2 日能源问题专家武建东在《全面推动互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。 　　2009年2月4日， 地中海 岛国 马耳他 在周三公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元（合7000万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。 IBM将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。 　　2009年2月10日， 谷歌 表示已开始测试名为谷歌电表﹙PowerMeter﹚的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。 　　2009年2月28日，作为华北公司 智能化电网 建设的一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。 　　美国谷歌2009年3月3日向美国议会进言，要求在建设“智能电网（Smart Grid）”时采用非垄断性标准。 　　2010年1月12日，国家电网公司制定了《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》，确定了建设坚强智能电网的基本原则和总体目标。 智能电网的结构 　　从广义上来说，智能电网包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。下图 1?1展示了未来智能电网的基本结构，电能不仅从集中式发电厂流向输电网、配电网直至用户，同时电网中还遍布各种形式的新能源和清洁能源：太 阳能、风能、燃料电池、电动汽车等等；此外，高速、双向的通信系统实现了控制中心与电网设备之间的信息交互，高级的分析工具和决策体系保证了智能电网的安全、稳定和优化运行。 智能目标 　　智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。 　　智能电网必须更加可靠—智能电网不管用户在何时何地，都能提供可靠的电力供应。它对电网可能出现的问题提出充分的告警，并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。它在用户受到断电影响之前就能采取有效的校正措施，以使电网用户免受供电中断的影响。 　　智能电网必须更加安全—智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电或者不会付出高昂的恢复费用。它更不容易受到自然灾害的影响。智能电网必须更加经济—智能电网运行在供求平衡的基本规律之下，价格公平且供应充足。智能电网必须更加高效—智能电网利用投资，控制成本，减少电力输送和分配的损耗，电力生产和资产利用更加高效。通过控制潮流的方法，以减少输送功率拥堵和允许低成本的电源包括可再生能源的接入。 　　智能电网必须更加环境友好—智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响。进一步扩大可再生能源的接入。在可能的情况下，在未来的设计中，智能电网的资产将占用更少的土地，减少对景观的实际影响。智能电网必须是使用安全的—智能电网必须不能伤害到公众或电网工人，也就是对电力的使用必须是安全的。 主要特征 　　智能电网包括八个方面的主要特征，这些特征从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。 智能电网是自愈电网。 　　“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。这是智能电网最重要的特征。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测 电网 可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。自愈电网将尽量减少供电服务中断，充分应用数据获取技术，执行决策支持算法，避免或限制电力供应的中断，迅速恢复供电服务。基于实时测量的概率风险评估将确定最有可能失败的设备、发电厂和线路；实时应急分析将确定电网整体的健康水平，触发可能导致电网故障发展的早期预警，确定是否需要立即进行检查或采取相应的措施；和本地及远程设备的通信将帮助分析故障、 电压 降低、电能质量差、过载和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制行动。自愈电网经常应用连接多个电源的网络设计方式。当出现故障或发生其他的问题时，在电网设备中的先进的传感器确定故障并和附近的设备进行通信，以切除故障元件或将用户迅速地切换到另外的可靠的电源上，同时传感器还有检测故障前兆的能力，在故障实际发生前，将设备状况告知系统，系统就会及时地提出预警信息。 智能电网激励和用户 　　在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。在智能电网中，用户将根据其电力需求和电力系统满足其需求的能力的平衡来调整其消费。同时需求响应（ DR ）计划将满足用户在能源购买中有更多选择的基本需求，减少或转移高峰电力需求的能力使电力公司尽量减少资本开支和营运开支，通过降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营，同时也提供了大量的环境效益。在智能电网中，和用户建立的双向实时的通信系统是实现鼓励和促进用户积极参与电力系统运行和管理的基础。实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息，同时用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案。 智能电网将抵御攻击。 　　电网的安全性要求一个降低对电网物理攻击和网络攻击的脆弱性并快速从供电中断中恢复的全系统的解决方案。智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力，甚至是从那些决心坚定和装备精良的攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将阻止攻击，最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务。智能电网也能同时承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。智能电网的安全策略将包含 威慑 、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。不管是物理攻击还是网络攻击，智能电网要通过加强电力企业与政府之间重大威胁信息的密切沟通，在电网规划中强调安全风险，加强网络安全等手段，提高智能电网抵御风险的能力。 提供满足21世纪用户需求的电能质量 　　电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。由于用电设备的数字化，对电能质量越来越敏感，电能质量问题可以导致生产线的停产，对社会经济发展具有重大的损失，因此提供能满足21世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。但是电能质量问题又不是电力公司一家的问题，因此需要制定新的电能质量标准，对电能质量进行分级，因为并非所有的商业企业用户和居民用户，都需要相同的电能质量。电能质量的分级可以从“标准”到 “优质”，取决于消费者的需求，它将在一个合理的价格水平上平衡负载的敏感度与供电的电能质量。智能电网将以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，以满足用户对不同电能质量水平的需求，同时要将优质优价写入电力服务的合同中。 减轻来自输电和配电系统中的电能质量事件 　　通过其先进的控制方法监测电网的基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。此外，智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，同时应用 超导 材料、储能以及改善电能质量的电力电子技术的最新研究成果来解决电能质量的问题。另外，智能电网将采取技术和管理手段，使电网免受由于用户的电子负载所造成的电能质量的影响，将通过监测和执行相关的标准，限制用户负荷产生的谐波电流注入电网。除此之外，智能电网将采用适当的滤波器，以防止谐波污染送入电网，恶化电网的电能质量。 容许各种不同类型发电和储能系统的接入 　　智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，简化联网的过程，类似于“即插即用”，这一特征对电网提出了严峻的挑战。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，包括分布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和 燃料电池 。商业用户安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。在 智能电网中，大型集中式发电厂包括环境友好型电源，如风电和大型太阳能电厂和先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。同时各种各样的分布式电源的接入一方面减少对外来能源的依赖，另一方面提高供电可靠性和电能质量，特别是对应对战争和恐怖袭击具有重要的意义。 智能电网将使电力市场蓬勃发展 　　在智能电网中，先进的设备和广泛的通信系统在每个时间段内支持市场的运作，并为市场参与者提供了充分的数据，因此电力市场的基础设施及其技术支持系统是电力市场蓬勃发展的关键因素。智能电网通过市场上供给和需求的互动，可以最有效地管理如能源、 容量 、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大市场，汇集更多的买家和卖家。用户通过实时报价来感受到价格的增长从而降低电力需求，推动成本更低的解决方案，并促进新技术的开发，新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会。 优化其资产应用，使运行更加高效 　　智能电网优化调整其电网资产的管理和运行以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产以及何时需要，每个资产将和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。例如，通过动态评估技术以使资产发挥其最佳的能力，通过连续不断地监测和评价其能力使资产能够在更大的负荷下使用。 　　智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以被调整到降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的这些调整，选择最小成本的能源输送系统，提高运行的效率。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用。此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将集成到现有的企业范围的系统中，大大加强其能力，以优化运行和维修过程。这些信息将为设计人员提供更好的工具，创造出最佳的设计来，为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用以及电网建设投资将得到更为有效的管理。 通信技术 　　建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络—电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。下图显示了电网和通信网络的关系。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。 　　高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征—自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。 　　在这一技术领域主要有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的 传感器 、智能电子设备（IEDs）以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，才能实现通信系统的互联互通。 量测技术 　　参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。 　　未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。 　　对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路 负荷 、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。 　　未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。 设备技术 　　智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和 微电子技术 方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。 　　未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网输送容量和可靠性。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如 微电网 。 　　经济的 FACTS 装置将利用比现有半导体器件更能控制的低成本的电力 半导体 器件，使得这些先进的设备可以广泛的推广应用。分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。先进的计量和通信技术将使得需求响应的应用成为可能。 　　新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们必须协调有机地结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少环境影响。 控制技术 　　先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件（参数量测技术），提供及时和适当的响应（集成通信技术；先进设备技术）并且对任何事件进行快速的诊断（先进决策技术）。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。 　　未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。 　　 （1）收集数据和监测电网元件 　　 先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间 信号 ，来实现电网早期的预警。 　　 （2）分析数据 　　准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。 　　 （3）诊断和解决问题 　　由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。 　　 （4）执行自动控制的行动 　　智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。 　　 （5）为运行人员提供信息和选择 　　 先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且也为运行人员提供信息。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些 数据 辅助运行人员进行决策。 支持技术 　　 　　百万伏级特高压交流工程黄河大跨越工程开始紧张布线。 　　决策支持技术将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员一目了然的可理解的信息，因此 动画 技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。 　　在许多情况下，系统运行人员做出决策的时间从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统、工具和培训，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。 　　（1）可视化—决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据给电网运行人员，可视化技术将这些数据展示为运行人员可以迅速掌握的可视的格式，以便运行人员分析和决策。 　　（2）决策支持—决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提供决策支持的分析，并展示系统运行人员需要的各种情况、多种的选择以及每一种选择成功和失败的可能性。 　　（3）调度员培训—利用决策支持技术工具以及行业内认证的软件的动态仿真器将显著的提高系统调度员的技能和水平。 　　（4）用户决策—需求响应（DR）系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何以及何时购买、储存或生产电力。 　　（5）提高运行效率—当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网运行、维修和规划的效率和有效性。 标准体系 　　目前IEEE致力于制定一套智能电网的标准和互通原则（IEEE P2030），主要内容在于以下三个方面：电力工程（power engineering），信息技术（information technology）和互通协议（communications）等方面标准和原则。 　　除IEEE外，国际电工委员会（IEC）也在发挥重要作用，美国国家标准与技术研究院NIST（National Institute of Standards and Technology）协调各部门之间的合作。参与标准制定的15家机构分别负责标准制定的不同环节。 　　IEEE主要致力于互通入网过程的标准，如各个能量源头如何与整个智能电网链接，计量设备的接入（如电表）和时间同步性的标准等。美国机动车工程师学会（SAE）则主要关注机动车接入网络的标准，IEC则负责信息自动化的模式和环境标准。 相关课件下载： (1) 电力系统专题——智能电网.pdf (Ver 2012) (2) 电力系统专题——微电网技术.pdf (Ver 2012)
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[转载]卢强：智能电网是智能电力系统的一部分
stoon123 2010-5-13 16:38
卢强：智能电网是智能电力系统的一部分 2010-5-12 16:23:57　 国际电力网　网友评论 　　专访中国科学院院士、民盟中央原副主席卢强 　　我认为智能电网的定义就是具有多指标自趋优运行能力的110千伏及以下电压等级的智能电力系统。 　　在今年两会期间，智能电网建设被写进《政府工作报告》，可以说发展智能电网在某种程度上已成为各界共识。但是智能电网具体该如何定义？发展智能电网能带来哪些好处？目前还面临认识上的统一和大众知识普及等问题。近日本报特此专访了中国科学院院士、民盟中央原副主席卢强。 　　智能电网要有明确定义 　　中国能源报：您在2000年就提出了数字电力系统的概念，10年过去了，对于发展智能电网，您有哪些新的观点和建议？ 　　卢强：要发展智能电网，我们首先要问，什么是智能电网？必须要给出一个科学的、明确的定义。 　　首先要明确，智能电网是智能电力系统的一个组成部分。要定义智能电网，必须先定义智能电力系统，搞清它与普通电力系统有什么区别。试想，我们加上智能是想使电力系统运行得更好还是更坏？当然是更好。好到什么程度？好到极致。好到极致，无论从逻辑上、数学上还是从常识上讲，都是一个优化问题。 　　优化永远是针对指标而言的。智能电力系统是一个多指标的优化问题，至少有三大类指标：高安全性、高电能质量和低损耗。现在我们可以给智能电力系统下一个科学的、精确的定义：所谓智能电力系统，就是具有多指标自趋优运行能力的电力系统。自趋优也就是需要自动闭环运行。 　　因此我认为，作为智能电力系统一部分的智能电网的定义就是具有多指标自趋优运行能力的110千伏及以下电压等级的智能电力系统。 　　限定110千伏及以下 　　电压等级是关键 　　中国能源报：为什么要界定在110千伏及以下电压等级？ 　　卢强：我们说电网grid，也就是network，电网是静态的，就是一个复杂电路。就像公路上是人车流，电网里面是功率流，里面不包含大中型的发电厂。为什么首先有一个智能电力系统的定义？比如我们说三峡水电站、二滩水电站、超超临界的大火电机组一般是接在500千伏及以上电压等级的系统里的，如果非得说它属于电网，那些巨型的发电厂都变成死的网络了吗？所以应科学地称之为电力系统。那些发电机组运转起来是必须服从牛顿第二定律的。正如恩格斯所说的，微分是用来描述运动的。要用数学模型来描述一个电力系统的话，所有的发电机组至少要用二阶微分方程加以描述。 　　而电网是电路问题，是欧姆定理和克西霍夫定理律问题，并没有牛顿动力学定律的问题。用来描述电网和电力系统的数学模型是不一样的。电力系统是一个微分方程组和代数方程组联立的数学模型，不能把这样的系统称之为电网。 　　中国能源报：但是110千伏及以下的电压等级的电力系统里还是有太阳能、风能发电场接入？ 　　卢强：像风力发电场、太阳能发电场，这些只被视为功率注入即可，没有必要用牛顿动力学定律来描述。所以在110千伏及以下的电压等级的电力系统就比较纯粹地成为一个电网，以及电网要为之服务的大约三亿个负荷集群。所谓负荷集群，即一个居民小区、一个大型宾馆、一个工业园等等。这三亿个集群皆接入到110千伏以下电压等级的电网中。 　　如果这样的电网做到了多指标自趋优运行，那就是智能电网。 　　中国能源报：但是，目前各个国家对智能电网的电压等级都没有做出明确的限定？ 　　卢强：你要注意到，不管哪个国家讲到智能电网时，虽然没有给出一个定义，但实际上他们说的那些事都是用户的事，是配电和供电网的事。实际上他们脑子里想的就是低压系统，而不是大的电力系统，只是没有挑明具体电压等级的问题而已。 　　中国能源报：您提出的智能电网的三类大指标，在应用过程中有哪些具体表现呢？ 　　卢强：智能电网的三大指标，一是安全性，就是要降低用户年平均断电率；二是电能质量要优化，各节点电压水平要达标并且不能大起大落，而且其三相对称度和谐波含量也要达标；三是电网的损耗要小。 　　发展智能电网有三大好处 　　中国能源报：除了必须给智能电网做出明确定义以外，还有哪些问题是在认识上需要解决的？ 　　卢强：一个问题是要让大家弄清楚智能电网这么巨大的投资，究竟能给我们带来什么回报。 　　如果我们真正建成了智能电网，最大的一个好处就是可以有效降低网络损耗。我们说要减少电网损耗，损耗主要在哪里？是在110千伏及以下电压等级的低压侧。我们的低压线路加起来，总长度要比高压线路长，而且100%的用户是接在低压侧的。全世界都承认，网络损耗有60%到70%是在低压侧，所以我们要减少网损，主要是在供电配电网。 　　网络损耗极小化，所带来的节能减排的效果是巨大的，把全国网损降低两个百分点就相当省去了一个3千万千瓦的火电厂！约相当每年节约21011千瓦时的电能及其相应的煤炭燃烧量。按时髦的说法，这就是低碳电网。 　　中国能源报：全国电网网损极小化，每年能节省2000多亿度电，这确实是一个很大的回报。除此以外，还有哪些好处？ 　　卢强：智能化的第二大好处就是，解决我们几十年来为之耗费大量资金，而且不能得到很好解决的白天用电高峰和后夜少用电的低谷造成的峰谷差问题。很多国家往往为了白天的几个用电高峰，而留下为数颇多的热备用容量，等于要建不少调峰用的发电和抽水蓄能电厂。为削峰填谷购置的设备和消耗的电能是一个巨大的数字。 　　以前只有水电厂参与调峰，现在峰谷差加大，只好要求火电厂也参与调峰。超超临界机组是煤耗最小的机组，让它参加深度调峰，使其运行在亚临界状态，逼迫它低碳变高碳，把节能变成耗能，岂不可悲、可叹！为此我们付出了多么高的经济损失和环境污染的代价啊！ 　　中国能源报：我们要利用智能电网更加经济有效地解决削峰填谷问题，需要怎样的一些配套手段和配套政策呢？ 　　卢强：如果建成了智能电网，每个用户都装有智能电表，电网公司每隔一小时发布给用户一个像股价走势一样的电价曲线，以此来调控每个负荷集群的用电行为。使全国约3亿个负荷群一跃成为调整负荷特性曲线的主体。到那时即使全部火电机组退出调峰，峰谷差的问题亦会迎刃而解！ 　　话又说回来了，为达此目的还是要求电价机制进行改革，要有科学的灵活的电价机制。否则智能电网的建设就达不到预期效果，到头来只不过是赶时髦。 　　中国能源报：除了降低网损和调节峰谷差以外，智能电网还能还能带来哪些经济效益？ 　　卢强：这就要说到发展智能电网的第三个好处了，就是可以带动一个更大的智能电器产业链。例如每个用户都要装有一块智能电表。这样整个中国就有三亿多块智能电表的产量和销售量，光这一项就会拉动一个很大的产业发展。再加上数以亿计的高低压开关柜，嵌入IT技术使之成为具有双向通讯能力的智能开关柜，这又是一大产业升级。另外还有数字变压器和数字变电站以及用户侧的智能有源和无源的无功补偿装置等等。智能电网的发展可以引发出一个庞大的智能电网产业链，这是我们经济转型、拉动内需的一个重要领域。 　　中国能源报：在您看来，我们目前在对智能电网的看法上还有哪些误区？ 　　卢强：有一个误区就是一刀切，要求全国各个地方智能电网都按一个模式建设，是一个思想误区。应该各个省市自治区发挥自己的能动性，有自己的个性和特点。但通信接口必须采用国际标准。想用一个模子克隆出全国所有的智能电网是不可能的。 　　还有一种看法可能也要改变，就是认为大区或省电力系统需要建设智能调度控制中心(Smart EMS)，而低压电网却不必要。其实地区调度以县调也需建设自己的配电智能调度管理系统（即Dispatch-smart EMS, D-EMS）。 　　中国能源报：按照您的预计，我们国家能用多长时间建成智能电网？ 　　卢强：如果我国各有关部门下决心走政产学研多结合的道路，有望用两个五年计划时间基本建成全国性的智能电力系统和智能电网。
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电网效率是实现可持续发展的重要保障
zbt92 2010-1-29 18:04
文/水博 众所周知，温室气体减排已经是当前全球实现可持续发展的难题。为了响应国际社会的这一号召，我国政府已经庄严承诺在2020年把我国非化石能源的比重从目前的9%提高到15%，单位GDP减排40%到45%。面对这个全世界最大的生态环境问题，我们将如何履约完成这一目标，将是我们能源工作者必须要解决的一道难题。 目前我国大约九成的非化石能源来自水能，其余的来自核能、风能、太阳能和生物质能。水电是非化石能源中的绝对主力。这种情况不仅在世界范围内也是不容否认的现实，而且这种局面，在短期内也决不会有太大的改观。即使我们从现在起，大力发展核能发电，顺利实现2020年装机7000万千瓦的最高预期目标，核能替代煤炭的作用，也还是达不到我们目前水电的水平。更何况由于核能发电是一种不可再生的能源，到现在为止我们还很难预料7000万千瓦核电装机的原料供应能不能得到保障。 很显然，当前在全世界范围内能够解决替代化石能源，减少温室气体排放的最主要能源，还只能是水电。 根据目前的技术水平来估计，可以说人类未来能否可持续发展的希望，就在于可再生能源。而水电就是当前全球最重要的可再生能源。我们说它最重要，还不仅仅是因为它的技术成熟，开发成本低。更重要的还在于，它具有灵活的可调节性能。如果一个国家的水能没有得到充分的开发利用，其风能和太阳能的开发利用也将受到极大的局限。人类发展利用可再生能源的三部曲，必然是水能、风能、太阳能。从这个人类社会最大的环境难题来看，积极开发利用水电，就是人类实现可持续发展的必由之路。 然而，水电资源的最大特点之一就是电源点的位置不能任意选择。所以，水电站往往远离城市生活密集区和重要的用电负荷区。因此，水电的开发应用往往离不开电网的输送。尤其是对于需要长距离输电的水电资源，高效率的可靠电网更是水电开发利用的重要先决条件。由于青藏高原的存在，我国的水电资源80%都集中在西南地区，而我国的主要用电负荷区却主要分布在中东部。西部的水电东送一直是我国最重要的能源战略之一。 科学常识已经告诉我们，电压的等级越高输电的效率越高，输电的损失越小。因此，用尽可能高的电压输电一直是电力科技工作者梦寐以求的理想。以前，由于存在着众多的技术障碍，超高压输电一直是世界各国公认的技术难题。尽管国外已经有过一些超高压输电的实验性工程，但是，敢于把超高压输电投入商业化运行的却是我国的电力科技工作者。 现在，随着我国西部一些超高压电网的建设和投运，不仅极大的提高了我国西电东送的输电效率，同时也为我国西南地区丰富的水电资源的大规模开发提供了可靠的技术保障。目前四川水电已经开始受益于超高压电网的技术进步，未来我国西藏丰富的水电资源能不能进行大规模的开发利用，更是要取决于高效率的电网建设。 除此之外，无论是高效节能的坑口发电，还是未来将兴起的风力发电、太阳能发电，也都存在着需要调解电源的配合和电源点建设本身的地域性局限。建设高效可靠的电网，绝对是可再生能源大规模应用的基本前提和保障。不仅如此，最近为了应对全球减排温室气体的压力，美国已经明确的提出了建设智能电网的发展目标。不言而喻，我国未来的智能电网的建设，也必将要建立在水电等一系列可再生能源的充分开发利用和高效、可靠的统一电网的配合基础之上。电网效率的提高是可再生能源开发利用的前提，而可再生能源的大规模应用，又实现人类社会可持续发展的最重要保障。
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智能电网 （摘编自ABB评论）
jiyipeng 2009-12-17 10:57
人们现在对楼宇中每个房间的众多电源插座和电灯习以 为常。电网有别于其他人造服务不仅在于其广泛的覆盖 性 (无线通信可能除外)，而且还在于极高的可获得性。 我们希望电灯在需要时就能点亮，从电网运营商的角度 来看，这就意味着电力供应必须紧随客户需求。 电网的功能正经历一场根本性的变革。风能、太阳能 等可替代能源使用的增加是变革的一大原因。由于这 些能源的供应不连续，也很难进行预测，且大多远离 主要用电区域，当地原有的电网基础设施非常薄弱， 无法承担新增输电量，加之用户更加注意选择用电的 来源，因此大家都希望能够实现远距离输电。 未来的电网通常是指智能电网 。实现这一变革的关 键技术得益于电力电子和自动化领域所取得的进步。 未来电网中，发电和用电之间不再是单向关系，而是 在能源储存或供应设备的帮助下实现了双向互动，从 而确保发电和输电基础设施更符合生态要求，更具经 济效益。如果电网需要应对更大潮流，那么首先就必须采用一 些技术加强电网的稳定性。未来电网的一个重要指标是大幅提高可控性，这通过采 用大量的测量和监控设备以及相应的执行器加以实现。 例如，电网可以在故障发生时进行局部自愈，减轻对电 网的干扰。更长期来看，这些设备可以监控各项设施， 有助于制订维护计划。在突发情况下 (如暴风雨后)，这 些设备可以精确找到受损设备所在，准确调配维修人 员，从而大大缩短了恢复正常运行所需时间。但是，由 于必须要处理大量的输入数据，这给控制系统提出挑 战，同时数据海啸会引发丢失信息的风险。同测量 一样重要的是，需要有一个策略处理这些结果，并在尽 可能低的层次上把数据转换成信息此外，涉及能源问题的文章重点关注了液化天然气 (LNG) 从码头输送到分配管网的供应管理问题。另 外，还阐述了制订电机能效标准的重要性，让客户拥 有更多的透明信息，以评估设备的生命周期成本和碳 排放量。
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业内专家透露:中央或投入四千亿元搭建智能电网
Kupeprntlkn 2009-12-9 14:33
【摘要】通过对智能电网内涵,技术,模式,趋势的些探索和研究,国家电网公司制订了一个完整的发展规划,通过三个阶段20年的时间完成对智能电网的建设。华北电力大学经济与管理学院院长牛东晓日前撑,提供帮助。 中央或投入四千亿人民币建设智能电网 　　中国智能能源网即将在十二五期间提上日程,一些专家预测这将提速智能电网的建设。国家对于智能电网会有一个比较大的投入,总体经费初步来说能够达到四千亿元人民币。牛东晓在接受中国经济网记者采访时透露。 　　牛东晓表示,四千亿元的巨额投入并不是一个赔本买卖,肯定会有更大的回报和效益,智能电网的建设将拉动几个重大产业的发展,并能够在一定程度上解决人口的就业问题。在智能电网时代,通过风、电、太阳能等简易的家庭发电装置,使得电力的使用者同时还成为了生产者。 　 　我国搭建能源电网的初步技术已经具备 　　我国已经具备智能电网初步的建设条件,但仍有深入研究的必要。牛东晓表示,智能能源研究院的研究范围包括调度的技术、装备的技术以及清洁能源发电技术,包括一些互动性的管理技术和其他 行业 的兼容技术、信息化技术。 　　智能电网是美国最先提出的技术概念,他们对智能电表,包括电网自愈性装备、互动性装备、分布式能源并网技术等方面都已经做过很多研究。我国政府也非常重视智能电网,由于发展阶段和成熟程度的不同,瓶颈肯定是有的,但是前途也是美好的。在某种程度上实现坚强的智能电网建设是没有问题的。 　　我国智能电网战略将首先布局西部试点 　　按照我 国电 ( 600795 , 股吧 )(600795,股吧)网公司的设计,智能电网更多的是指配电网,就是低端电网,低电压电网。这种配电网的试验一定是由小到大,首先会选择在一个局部的相对封闭的小的区域当中进行试点。牛东晓分析称,智能电网会实行先试点后普及的政策。重点布局西部城市。 　　据悉,目前有关工作正在开展中,更进一步的推广要逐步的根据试验的结果来考虑。但是,具体的推广计划还需要一定的时间。牛东晓更表示,鉴于智能电网的交互性,未来电价肯定是丰富多彩的,能够有很大的谈判空间。 据记者了解，该项目覆盖的 行业 比较广泛，从产业链技术层面上看，依次分为发电、输电、变电、配电、用电、调度这六个环节，也就是说这六个环节的相关 上市 公司都将不同程度受益。 　　对此， 长城证券 新能源行业分析师徐超告诉记者，由于各个阶段布局重点的不同，行业的投资机会有所不同，目前受益最大的属继电保护二次设备和用电管理系统公司。 　　智能电表将成为电网投资中最大的赢家。据中国科学院首席能源问题专家武建东初步估算，2009年起我国将有3000万-5000万块电表更改为智能电表。 　　根据日信证券的测算，目前我国智能电表应用较少，智能电网建设全面铺开后，智能电表的相关企业将面临一个每年超过50亿元规模的 市场 ，将充分受益于智能电网的建设。预计在设备采购中，智能电表每年可达到56亿元的规模。 　　唐永刚也表示：新能源就是目前资本 市场 的一匹黑马，目前智能电网板块肯定有机构主力深度介入，后市的上升是毋庸置疑的，智能电网的投资机会中期会一直存在。 　　不过，除智能电表企业外，分析师还建议投资者，关注该板块的率先受益股票 特变电工 ( 600089 , 股吧 )、 东软集团 ( 600718 , 股吧 )、 东华合创 ( 002065 , 股吧 )等，中线逢低买入。 .........
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