【正文】 狀： 2012 年以來，國內(nèi)外大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)、IT 企業(yè)、電力公司均開展了智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)研究和工程應(yīng)用。在國外，一些IT 企業(yè)如IBM[6]、Oracle[7]等，陸續(xù)發(fā)布數(shù)據(jù)白皮書，IBM 和C3Energy 開發(fā)了針對智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，Oracle 提出了智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)公共數(shù)據(jù)模型；美國電科院等研究機(jī)構(gòu)啟動了智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目；美國的太平洋燃?xì)怆娏?、加拿大的BC Hydro 等電力公司基于用戶用電數(shù)據(jù)開展了大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用研究。在國內(nèi)，中國電機(jī)工程學(xué)會發(fā)布了電力大數(shù)據(jù)白皮書；國家科技部2014 年下達(dá)了3 項(xiàng)863 項(xiàng)目[7]，支持智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)研究；自2012 年以來，國家電網(wǎng)公司啟動了多項(xiàng)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目，江蘇省電力公司于2013 年初率先開始建設(shè)營銷數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，開展了基于數(shù)據(jù)的客戶服務(wù)新模式應(yīng)用開發(fā)研究；北京等電力公司也正在積極推進(jìn)營配數(shù)據(jù)一體化基礎(chǔ)上的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用研究。智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用已取得了一些成效，但總的來看，研究成果仍比較粗糙，不成體系，研究和應(yīng)用尚處于起步和探索階段。在此起步階段，充分借鑒國內(nèi)外研究成果，分享知識經(jīng)驗(yàn)，對于促進(jìn)開展智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用，具有重要的意義。智能電網(wǎng)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，目前，美國、加拿大、澳大利亞以及歐洲各國都相繼開展了智能電網(wǎng)相關(guān)研究，而其中最具代表性的是美國與歐洲。對于美國來說，對復(fù)雜大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制，即所謂的“自愈”能力，是其智能電網(wǎng)發(fā)展最初的驅(qū)動，雖然困難重重但至今仍然是最重要的研究課題；而對于歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展，嚴(yán)格的溫室氣體排放政策顯然起到了更大推動作用，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65 位來自電力公司、電力設(shè)備制造商、聯(lián)邦和州政府官員、大學(xué)和國家實(shí)驗(yàn)室的高級專家匯聚一堂，討論美國未來的電力系統(tǒng)。會后，于2003 年6 月以美國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100 年的國家設(shè)想”的報(bào)告[9]。這份報(bào)告可謂是美國電力改革的綱領(lǐng)性文件，描繪了美國未來電力系統(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 個月先期完成的綜合能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(integratedenergy and munication architecture，IECSA)[1011]，和隨后延伸的智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(Intelligrid Architecture)，都是由美國EPRI 創(chuàng)建、GE 公司管理，有UCA、SISCO、Lucent、EnerNex、Hypertek 等公司參與的一個研究未來電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的國際科學(xué)合作項(xiàng)目。Intelligrid 研究計(jì)劃致力于開發(fā)智能電網(wǎng)架構(gòu)，目標(biāo)是為未來的電網(wǎng)建立一個全面、開放的技術(shù)體系，支持電網(wǎng)及其設(shè)備間的通信信息交換[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)”的自動化系統(tǒng)架構(gòu)。其配電和用戶側(cè)的研究越來越呈現(xiàn)出相互耦合、密不可分的傾向。目前，EPRI 的研究成果大多數(shù)都在配電和用戶側(cè)實(shí)施，這也與美國當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的大氣候相吻合。五、發(fā)展智能電網(wǎng)的進(jìn)程發(fā)展智能電網(wǎng)驅(qū)動力為1）充分滿足電力負(fù)荷高速增長的需求；2）確保電力供應(yīng)的安全性和可靠性；3）提高電力供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能；4）發(fā)展可再生能源，改變電源結(jié)構(gòu)，防止能源危機(jī)，滿足環(huán)境保護(hù)的要求；5）保證電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對用戶的優(yōu)質(zhì)和增值服務(wù)；6）適應(yīng)電力市場化的要求，提高電力企業(yè)的運(yùn)行和管理水平，增強(qiáng)電力企業(yè)的競爭力。美國發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力大致為以下幾方面1）關(guān)注現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的升級和更新，提高供電的可靠性，避免發(fā)生類似“”的北美大面積停電事故，防止恐怖襲擊；2）最大限度地利用其突飛猛進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其與傳統(tǒng)電網(wǎng)緊密結(jié)合起來；3）利用其先進(jìn)的表計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施(advanced metering infrastructure，AMI)和需求響應(yīng)(demand response，DR)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與用戶間的雙向流動，促進(jìn)電力公司在不斷開放的電力市場中更好地為客戶服務(wù)。歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力大致為以下方面：1）供電的安全性問題，包括一次能源的缺乏、提高供電能力、供電可靠性和電能質(zhì)量；2）環(huán)境問題，包括實(shí)現(xiàn)京都協(xié)議，關(guān)心氣候變化，保護(hù)自然環(huán)境；3）國際市場問題，包括提供低廉的電價(jià)和提高能效，進(jìn)行創(chuàng)新和提高競爭能力，有關(guān)壟斷的管制規(guī)程等。我國發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動力與歐美稍有差別，特別要注意的是，我國把充分滿足用戶對電力的需求放在首位。由于我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和能源基地與負(fù)荷中心相距甚遠(yuǎn)的特點(diǎn)，以及我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，使得我國將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)作為發(fā)展智能電網(wǎng)的物理基礎(chǔ)。但由于我國在輸電網(wǎng)側(cè)的智能化技術(shù)已經(jīng)取得較大的成果，因此智能電網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)重點(diǎn)還是應(yīng)該放在配電和用電側(cè)。智能電網(wǎng)是整個電力行業(yè)未來技術(shù)發(fā)展和管理模式的轉(zhuǎn)型，在電網(wǎng)面對21 世紀(jì)的各種挑戰(zhàn)面前，智能電網(wǎng)無疑是各國電網(wǎng)未來發(fā)展方向的共同選擇。通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力輸、配、售、用電的各個領(lǐng)域都將發(fā)生質(zhì)的飛躍和提高。技術(shù)方向：國外一些專家認(rèn)為，未來智能電網(wǎng)的主要發(fā)展方向和技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)包括以下內(nèi)容[17]：1）先進(jìn)的相量測量(phasor measurement unit，PMU)和廣域測量技術(shù)(wide area measurement system，WAMS)； 2）先進(jìn)的三維、動態(tài)、可視化電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)；3）可再生能源的接入和并網(wǎng)技術(shù)[8]；4）先進(jìn)的表計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施和自動抄表系統(tǒng)(automatic meterreading，AMR)；5）需求響應(yīng)和需求側(cè)管(demandsidemanagement，DSM)；6）使配電系統(tǒng)“自愈(selfhealing)”成為可能的先進(jìn)的配電自動化、高級配電運(yùn)行(advanced distribution operation，ADO)功能；7）分布式發(fā)電(distributed generation 或distributedenergy resources，DG 或DER)、微電網(wǎng)技術(shù)及電力儲能技術(shù)等。國外往往將智能電網(wǎng)的開發(fā)重點(diǎn)放在配電網(wǎng)，主要考慮為：輸電網(wǎng)的格局已基本形成，發(fā)展相對緩慢，而配電系統(tǒng)是與用戶直接關(guān)聯(lián)的，發(fā)展的需求量極大。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，北美的變電站級配電信息和通信系統(tǒng)安裝配置量不高，饋線級的配電自動化率更低。90%的停電和故障擾動發(fā)生在配電網(wǎng)中。大力發(fā)展配電系統(tǒng)對提高用戶的供電能力和服務(wù)水平、保證供電質(zhì)量、促進(jìn)技術(shù)發(fā)展和拉動經(jīng)濟(jì)大有好處。電網(wǎng)技術(shù)開發(fā)：1）先進(jìn)的表計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施。包括智能表計(jì)系統(tǒng)開發(fā)和表計(jì)數(shù)據(jù)管理，支持與用戶間的雙向通信，不但包括商業(yè)和工業(yè)用戶，而且應(yīng)包括居民用戶的市場信息，采用自動化的計(jì)算機(jī)代理系統(tǒng)，與家庭的自動化系統(tǒng)相連，并能響應(yīng)電價(jià)信息。2）配電及停運(yùn)管理(distribution and outagemanagement)。配節(jié)省費(fèi)用和改善對客戶的服務(wù)，其關(guān)鍵點(diǎn)在于配電管理系統(tǒng)(distribution managementsystem，DMS)，而對智能電網(wǎng)的要求是：①軟件系統(tǒng)必須提供自愈的功能，以便立即獲悉電網(wǎng)擾動的信息并及時(shí)對其做出響應(yīng)，使對客戶的影響最小化；②智能電網(wǎng)要提供無縫的圖像化接口，具有實(shí)時(shí)功能，將來自于各渠道的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的信息以動態(tài)系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷姆绞郊稍谝黄穑虎鄣? 代故障投訴(troublecall)型停電管理系統(tǒng)(outage managementsystem，OMS)目前已在大多數(shù)電力公司中應(yīng)用，但它要讓位于智能化的DMS/OMS平臺，因?yàn)樗cAMI 緊密聯(lián)系，其接口方面要有新的創(chuàng)新型技術(shù)，以利于數(shù)據(jù)的上下傳送和連接。通過將實(shí)時(shí)的 DMS/OMS 功能實(shí)施、遙測技術(shù)和集成安全性結(jié)合在一起，智能電網(wǎng)將成為真正的自愈電網(wǎng)。3）配電和變電站自動化。配電系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于輸電系統(tǒng)，自動化的設(shè)備投切可減少運(yùn)行人員對設(shè)備的手動操作，以便及時(shí)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，適應(yīng)運(yùn)行的要求。4）智能配電網(wǎng)模擬和優(yōu)化技術(shù)。建設(shè)先進(jìn)的智能配電網(wǎng)模擬和優(yōu)化技術(shù)，使智能電網(wǎng)規(guī)劃得更好，性能更加優(yōu)越，智能電網(wǎng)的運(yùn)行可以通過模擬器對實(shí)時(shí)條件進(jìn)行模擬，從而改進(jìn)運(yùn)行性能，提高應(yīng)對事故和災(zāi)害的能力。此外還要實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)智能化，因?yàn)檫@是覆蓋 在智能配電系統(tǒng)技術(shù)之上的，通過這層，數(shù)據(jù)才能成為可操作的信息，以實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)(IT)與運(yùn)行之間的橋梁作用。不斷增加模型的復(fù)雜性和基于人工智能的軟件，有助于從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生知識和效率。六、未來電網(wǎng)的發(fā)展：由美國發(fā)起的智能電網(wǎng)研究和實(shí)施目前已逐漸推向全球，國外在智能電網(wǎng)的研究和開發(fā)方面也有一些新的動向[。1）智能電網(wǎng)的概念大大擴(kuò)展。過去1~2 年內(nèi)，工業(yè)界“智能化”的核心定義已從“智能表計(jì)”迅速發(fā)展到“智能電網(wǎng)”，即原來關(guān)心的主要是AMI，目前還要包括：①家域網(wǎng)(home area networks，HANs)，這有可能成為創(chuàng)新和投資的新熱門；②網(wǎng)絡(luò)側(cè)的有效應(yīng)用(如無功控制和自動化)；③電力公司的未來功能(如分布式發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、電動汽車)等。將需求響應(yīng)與AMI相結(jié)合也是一種趨勢，因?yàn)樾枨箜憫?yīng)會大大改變用戶的行為。智能溫度調(diào)節(jié)器、智能開關(guān)、智能用電器等的采用將吸引各種產(chǎn)品制造商參與進(jìn)來；同時(shí)，客戶有各種要求，也可以通過需求響應(yīng)得到滿足，要求電力公司具有各種增值服務(wù)。2）系統(tǒng)集成商對電力公司有關(guān)智能電網(wǎng)決策的影響力將更大。有些注意力已轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成，由于大量表計(jì)數(shù)據(jù)的接入和通過更為廣泛和智能化的傳感器網(wǎng)絡(luò)來顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此，系統(tǒng)集成勢在必行。3）不久的將來，注意力會轉(zhuǎn)向一些特殊功能，如風(fēng)電的接入、分布式太陽能發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、電動汽車、分布式儲能技術(shù)等，而智能電網(wǎng)將使這些技術(shù)成為可能。4）自開發(fā)AMI 以來，前沿的通信技術(shù)的選擇變得越來越復(fù)雜，在采用何種技術(shù)上往往有爭議：是采用寬帶技術(shù)(broadband)還是射頻(RF)或電力線載波(PLC)？是用第三代移動通信技術(shù)(3G)還是通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)或微波存取全球互通技術(shù)(WiMax)是采用電力專用網(wǎng)還是利用公用通信網(wǎng)？家庭中用的表計(jì)可能要被“數(shù)據(jù)服務(wù)器”代替，以形成所謂的“虛擬表計(jì)”，并與家庭中的計(jì)算機(jī)相連，它可實(shí)施HANs 功能，還可將用電度數(shù)傳回供電公司。國外智能電網(wǎng)技術(shù)的這些動向基本上都與配電網(wǎng)有關(guān)。七、淺談看法智能電網(wǎng)作為我國發(fā)展新技術(shù)的一項(xiàng)功能性測試項(xiàng)目，它帶給我們生活的經(jīng)濟(jì)的效益成果是顯著地，智能電網(wǎng)的研究是一個漸進(jìn)的過程，還需要我們這代人的努力和奮進(jìn)以及此類研究人員更為深入的研究，我國的此類課題還處于探索階段，發(fā)展和認(rèn)知還不夠成熟。能電網(wǎng)將涉及許多電氣產(chǎn)品、用品和技術(shù)，涉及到供應(yīng)商的經(jīng)濟(jì)利益，不同產(chǎn)品供應(yīng)商會采用不同的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，因此，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)將會是一個關(guān)鍵而有爭議的問題，選用某種產(chǎn)品有時(shí)往往會決定技術(shù)的發(fā)展方向和走勢。智能電網(wǎng)技術(shù)的選擇往往還取決于目前電力公司正在采用的產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際是否成功。應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)我國智能電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和建立，并盡可能與國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接軌。參考文獻(xiàn)[1]智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展研究 張東霞 [2]智能電網(wǎng)未來電網(wǎng)的發(fā)展態(tài)勢 胡雪浩 [3]智能電網(wǎng)建設(shè)與電力市場發(fā)展 魯剛[4]中國式智能電網(wǎng)的構(gòu)成和發(fā)展規(guī)劃研究 楊德浩 [5]建設(shè)信息時(shí)代的智能電網(wǎng) 鐘金 [6]面向未來的智能電網(wǎng) 謝開[7]智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)綜述 靜恩波[8]面向智能電網(wǎng)的信息安全技術(shù)展望 關(guān)志濤 [9]智能電網(wǎng)的進(jìn)展及發(fā)展趨勢 張文亮[10]Research on Dependable Distributed Systems forSmart Grid Qilin Li