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1、关于智能电网发展的研究论文 摘要：在全球电网逐渐不能满足用户需要的大背景下，智能电网应运而生；简要概括了智能电网相对于传统电网的特点；介绍了智能电网在世界几个典型的国家和地区的发展；最后简述了智能电网在未来的发展前景。 关键词：智能电网;发展 0 引言 在这种全球经济不断发展、用户对于电能质量的要求日益提高以及人们对环境保护愈来愈重视的背景下，人们希望建立一个更加可靠、具有较高自愈能力、与用户之间实现密切互动的现代化电网，于是智能电网应运而生。在智能电网中，可以将能源开发、发电、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其用能设施，通过数字化信息网络连接起来，并通过智能
2、化的控制实现整个系统的优化；充分利用各种能源资源，注重低碳环保，依靠分布式能源系统、能源梯级利用系统、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能对应供能、互助功能和互补功能，将能源利用效率提高到一个全新的水平，使用户投资效益和成本达到一种合理有利的状态。本文主要以几个典型的国家和地区为例简要介绍一下智能电网的由来，特征，发展历程、现状及广阔前景。 1 智能电网的产生背景及由来 首先，自从进入信息时代，互联网的飞速发展给我们的生活带来了翻天覆地的变化，与之相比，一些国家和地区的电力网络系统并没有跟上时代发展的潮流，电能供应不够稳定，特别是几次震惊世界的大停电事件带来了巨大的经济损失，现行
3、的电力系统压力不断加大。2003年8月14日下午，美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电，停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营，在一些地方造成了交通拥堵，给成千上万市民的工作和生活造成了极大不便；2005年8月25日，美国加利福尼亚州南部地区供电的一条主要输电线路出现故障，加州电力主管部门紧急启动限电措施，造成大约50万居民断电半个小时。 其次，随着经济水平的迅速提升，用户对于电能质量的要求愈来愈高。人们希望获得更可靠、更优质的电能，在目前电网中，电压跌落是最多的电能质量问题。因为电压跌落大部分不可预见和不可控的事件引起的。电压跌落发生的次数在电力系统中每年都不一样。电能质量对于工业和制造
4、厂是一个大问题，对于日益复杂的计算机控制的生产线加工厂，极小的电能扰动都可能带来极大的破坏力。 并且，人们对于环境问题越来越关注，而现在电网中输送的电能大部分都是火电，1度火电产生的二氧化碳约为0.96kg，那么可想而知，全球每年因为发电而产生的二氧化碳的数量是非常巨大的。另一方面，风能、太阳能等清洁能源又得不到充分的利用，面对这种矛盾，人们希望建立一个相对能够可持续发展的电网系统。在这些大的背景下，2001年，美国EPRI（电力研究院）最早提出“IntelliGrid”(智能电网)概念，并且开始进行相关研究。欧洲2005年成立“智能电网(Smart Grids)欧洲技术论坛”，也将“Smar
5、t Grids”上升到战略地位开展研究。 2006年IBM提出的“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，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。所谓智能电网是IBM一个市场推广策略。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
6、、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。2009年5月，国家电网公司提出在我国全面建设“坚强智能电网”，以应对资源环境问题带来的挑战，全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，引领引导并支持能源及相关产业技术和装备升级，构筑起稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可自进入信息时代，全球压力不断增大，能源需求不断增加，电力市场化的不断加深，用户对电能可靠性和质量的要求也不断提升。 2 智能电网主要的特点 2.1智能电网的自愈性 这是智能电网最主要的特征，也是智能电网的核心功能，这就需要对电网的运行状态进行连续的的在线
7、评估，并采取预防性的控制手段，对可能出现的问题迅速做出预测、检测和相应，故障发生时，在没有或少量人工干预下能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。 2.2智能电网的互动性 在电网中，电网与环境、设备、用户互相之间的互动是智能电网的另一重要特征。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，支持交易的有效开展，实现资源的优化配置；同时通过市场交易更好地激励电力市场的主体参与电网安全管理，提升电力系统的安全运行水平。这样，一方面为用户节省了开支，同时也会大量减少输电线路不必要的损耗。在这种互动机制下，能够实现风能、太阳能等清洁能源的充分利用，还可以利用电价这一驱动力，削峰填谷，这对于整个电网
8、的运行都有极大的好处。 2.3智能电网对多种能源的兼容性 智能电网的本质是能源替代和兼容利用，它可以实现清洁的可再生资源的转化整合，并输送到国家电网中来，有利于绿色电网的建设。当然这一点是与智能电网的互动性分不开的。另外，各种各样的分布式电源的接入，一方面减少了对外来能源的依赖，另一方面提高了供电的可靠性与电能的质量。 2.4智能电网的坚强可靠性 智能电网的每一个元素都应该有安全需求的考虑，在整个系统中应确保一定的集成和平衡。对其基础设施的攻击主要分为物理攻击和信息攻击，在智能电网中应该在抵御这些攻击的同时，尽量降低成本，获得实际的效益。 2.5智能电网的优质性 智能电网中运用的先进技术将同时
9、减少电力输送系统中的带能质量问题和保护用户的敏感电子设备，总之其终端目的都是将清洁、可靠、优质的电能送到用户。 3 智能电网在世界上的发展 31美国的智能电网总体来说，美国的智能电网主要是为了建立一个发电和配电更有效更安全的现代化电网来满足当前用户的需求。2001年，美国电力科学研究院创立了智能电网联盟，推动“Intelli Grid”研究。这个项目主要有两个目标：分析出电力系统的商业需求，包括现在、未来的各种需求，如自愈电网概念等；以基于这些分析得出的电力系统的需求作为基础，提出支撑未来电力系统的信息需求系统使用战术性的方法来建立一个战略视图 ，以战略的高度建立一个不依赖具体技术的视图框架。
10、为了使美国电网实现现在化，保证经济安全和国家安全，美国能源部（DOE）于2003年发布了“Grid2030”，对美国未来电网远景做了阐述。DOE于2004年有进一步发布了“国家输电技术路线图”，为实现“Grid2030”进行了战略部署。在这两份文件以及工业界的指导下，2004年在DOE的支持下，电网智能化项目（Grid Wise）启动。20052006年，DOE与美国国家能源技术实验室（NETL）合作，发起了“现代电网”倡议，任务是进一步细化电网现代化远景和计划，并在全国范围内达成共识，。国家电工委员会IEC于2008年筹建了SG3智能电网战略工作组，以制定智能电网的相关标准，推进智能电网的进
11、程，促进智能电网发展过程中的一致性。2009年4月16日，美国副总统拜登公布了能源部发展智能电网的详细规划。能源部将设立两个专项计划，分别为“智能电网投资拨款项目”(Smart Grid Investment Grant Program)和智能电网示范项目(Smart Grid Demonstration Projects)，投资额分别为33.75亿美元和6.15亿美元。2009年4月，美国National Grid向马萨诸塞州公共事业部提交了一份持续两年、总投资达5700万元的电网示范项目。2007年初Xcel能源公司推出了智能电网概念，选择美国科罗拉多州的博尔德是推进智能电网城市项目，并付
12、诸实施。在资金方面，Xcel能源公司预计与其合伙人资助一亿美元，并计划调动其他来源，包括政府补助金，做到让消费者无成本投入。2008年美国博尔德市已经成为了全美第一个智能电网城市。 3.2欧洲智能电网2004年，欧盟委员会启动了相关的研究与建设工作提出了欧洲要建设智能电网。2006年，欧盟理事会能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略明确指出，欧洲已经进入新能源时代，智能电网技术是保证电能质量的关键技术和发展方向。保证供电的持续性、竞争性和安全性是欧洲能源政策最重要的目标，也是欧洲电力市场和电网必须面对的新挑战。未来整个欧洲的电网必须向用户提供高度可靠、经济有效的电能，并充分开发利用大型
13、集中发电机和小型分布式电源。2008年7月1日，意大利国家电力公司(ENEL)负责启动了欧盟11个国家25个合作伙伴联合承担的ADRESS项目。该项目总预算为1600万欧元，目的是开发互动式配电能源网络，让电力用户主动参与到电力市场及电力服务中。20012008年，意大利国家电力公司累计安装了3180万块智能电表，覆盖率已达到95%，剩余部分将于2011年前完成。2009年4月，西班牙电力公司ENDESA牵头，与当地政府合作在西班牙南部城市Puerto Real开展智能城市项目试点，包括智能发电(分布式发电)、智能化电力交易、智能化电网、智能化计量、智能化家庭，共计投资3150万欧元。当地政府
14、出资25%，计划用4年完成智能城市建设。该项目涉及9000个用户、1个变电站以及5条中压线路和65个传输线中心。2009年6月，荷兰阿姆斯特丹选择埃森哲(Accenture)公司帮助自己完成“智能城市(Smart City)”计划。该计划包括可再生能源利用、下一代节能设备、CO2减排等内容。法国的规划是从2012年1月开始，将所有新装电表更换为智能电表。英国能源和气候变化部2011年3月30日宣布，将于2019年前完成为英国3000万户住宅及商业建筑物安装5300万台智能电表的计划。目前英国的人口约为6000万，约有2300万户家庭，该计划几乎涉及英国所有住宅和商业建筑。作为欧洲2020年及后
15、续的电力发展目标，未来欧洲电网应满足以下需求：；灵活性，在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求；可接入性，使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户的对可再生、高效、清洁能源的利用；可靠性，提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求；经济性，通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策提高电网的经济效益。 3.3日本的智能电网日本政府通过深入比较与美国电力工业的不同特征，结合自身国情，决定本国的智能电网的发展。日本政府大规模发展新能源，确保电力系统的稳定，构建智能电网。据2009年3月17日日本电气新闻报道，针对美国提出的智能电网，日本经济产业副部长望月晴文指出
16、，美国的脆弱电力系统与日本的坚强电力系统无法单纯比较，日本将根据本身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电力系统稳定，构建智能电网。经产省根据日本企业在智能电网的技术先进性，选出了7领域26项重要技术项目作为发展重点。如输电领域的输电系统广域监视控制系统（WASA）、配电领域的配电自动化、储能领域的系统用蓄电池的最优控制、电动汽车领域的快速充电和信息管理和智能电表领域的广域通讯等列入其中。2010年4月，日本经产省在横滨市、丰田市、京都府和北九州市开展了智能电网实证项目。京都府京阪奈节能城市项目，利用智能电表开展节能技术实证；横滨市开展智能家居技术实证；北九州市开展新能源接入技术实证；丰田市开展电动汽车技术实证。 3.4中国的坚强智能电网我国关于智能电网的研究进展缓慢，甚至是刚刚起步。2007年10月，华东电网公司启动了智能电网可行性的
