国内外智能电网走向与差别对行业和产品影响与机遇

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1、中国仪器仪表行业协会电工仪器仪表分会 任殿义Electric Instruments Branch of China Instruments Manufactures Association国内外智能电网走向与差别国内外智能电网走向与差别 对行业和产品的影响与机遇对行业和产品的影响与机遇Ren Dianyi国内外智能电网走向与差别对行业和产品影响与机遇1 智能电网的定义2 智能电网的组成3 智能电表的定义4 智能电网建设的必要性5 智能电网主要特征6 全球化的智能电网建设7 中国的智能电网8 智能电网技术走向及对现有产品的影响9 智能电网对电工仪表行业影响与机遇Ren Dianyi1 智能电网

2、（Smart Grid）智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技 术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网 高度集成而形成的具备智能判断与自适应调节能力的多种能源 兼容、分布式管理的安全、可靠、经济、节能、环保、高效的 互动式智能化网络。它以充分满足用户的电力需求，优化资源配置，确保电力 供应的安全性、可靠性和经济性，满足环境保护和可持续发展 的要求，保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现 对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。与传统电网相比，可对电网与用户信息进行全方位实时采 集与监控，为电网运行和管理提供实时、全面、完整和细致的 电网信息，并加强

3、对电力业务的分析和优化，将改变过去基于 时间滞后、且有限的信息进行电网管理的传统方式，实现电网 智能化运行管理。Ren Dianyi2 智能电网的组成智能电网由AMI（Advanced Metering Infrastructure）先进 计量基础设施、 ADO（Advanced Distribution Operations）先 进配电运行体系、ATO（Advanced Transmission Operations ） 先进输电运行体系、AAM（Advanced Asset Management）先 进资产管理体系和物理电网等模块构成。智能电网建设将涉 及传感与检测、通信、 IT、能源、新

4、材料等产 业，并覆盖智能电网平 台、电网监控和管理、 智能测量与计量、需求 侧管理、可再生能源和 汽车电网七大领域。Ren Dianyi2.1 AMI（先进计量基础设施）AMI是用来采集、测量、储存、分析和运用（用户）信息的 完整网络系统，已经超出了仪表和网络设备范畴，由智能电表、 广域通信网络、测量数据管理系统和用户户内网络四部分组成。 AMI是传感与检测技术、通信技术、输配电技术、网络技术、电 力电子技术、储能技术的合成，是今后发展的必然趋势。AMI是建立在开放系统和共享信息模式的基础上，整合系统 数据，优化电网运行和管理。通过智能电表将用户之间、用户和 电力公司之间形成即时连接的网络互动

5、，从而实现数据读取的实 时、高速、双向的效果，整体性地提高电网的综合效率。AMI更 重要的是电能管理、交易服务、通信与数据处理服务，以及连结 到用户家中的智能家电，能让用户更轻松而有效地节能；推动电 力部门以其终端用户为基础进行通信、运行宽带业务或传播电视 信号。为电力、电信、电视媒体等产业的改革与网络整合提供了 机遇。Ren Dianyi2.1 AMI（先进计量基础设施）AMI 涉及的主要技术：远程与本地通信技术，先进相量测 量技术（PMU），广域测量技术（WAMS）， 三维、动态、可 视化调度技术，可再生能源及分布式发电技术 （DG or DER Distributed Generatio

6、n or Distributed Energy Resources）、 能源接入和并网技术，需求响应（Demand Response），需求 侧管理（DSM），自愈（Self Healing），电力储能技术（蓄电 池、混合动力电动汽车）等。其中远程通信技术主要有： 电力专网、光纤、无线通信（ GPRS、CDMA、3G）以及以太网等；本地通信技术主要有：窄带电力线载波通信、宽带电力线通 信（BPL）、无线传感网络、RS232、RS485、USB等。Ren Dianyi2.2 AMI的主要特征1）具有实时预警和事故控制能力，可进行故障自诊、故障隔离 和系统自我恢复； 2）在自然灾害和极端气候条件下

7、或人为的外力破坏下仍能保证 电网的安全运行；具有确保信息安全、 防止网络攻击和计算机 病毒破坏的能力； 3）支持分布式（可再生）能源、电能储存设备和微电网入网， 可有效地缓解能源危机、减少环境污染； 4）具有良好的交互能力，能实现与用户的高效互动，使用户参 与能源管理，可有效的提高能源使用效率和节能； 5）有效地优化资源与设备的利用和运营，提供高质量电能，避 免电压跌落、电压尖刺、扰动和中断等，适应现代电网需求； 6）实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型； 7）可协调管理超越地理和组织边界分布的资源、设备、信息系 统，支持电力市场和电力交易的有效开展，实现资源的合理配 置，降低电

8、网损耗，提高能源利用效率。Ren Dianyi2.2 AMI的主要特征AMI 不仅可以测量用电，还可以将信息实时、高速、双向 的与电网互联，使之能够远程监控，并进行实时的信息搜集和 发布，使消费者能够对家庭能源进行自动化操作等，和 AMR 相比：1）AMR是用于水、电、气、热自动抄表系统，是单向通信网 络，功能仅仅是AMI系统的基本功能集合，而AMI是互动的双 向通信网络； 2）与 AMR系统相比，AMI对系统的组网和通信能力，以及数 据抄收、负荷控制、信息发布、事件上报和智能电表等提出了 更高的要求； 3）AMI的组网规模更大，数据交换更频繁、交换量更大，信 息实时发布和数据交换的实时性是对

9、AMR最大的提升； 4）AMI对数据安全性、可靠性和完整性要求更高。Ren Dianyi3 智能电表（Smart Meter ）智能电表不同于传统电能表，是智能电网的终端设备，在客 户和电力企业之间建立起双向信息流，提供互动服务，更迅速 地响应客户需求，提升客户满意度；丰富需求侧管理手段，提高 能源利用效率；通过AMI远程管理，节约人力成本，提高工作效 率；通过自动数据收集，及时掌握设备运行工况，节约检修和维 护成本；有效防范窃电、盗窃破坏电力设施等违法行为。具有智能化自适应处理能力，将具备初步数据归类和分析功 能，并由此给出基本判断与自动执行动作能力。智能电表也可以作为互联网路由器，进行户内

10、主要电器的用 电信息采集、显示与控制，也可进行通信、运行宽带业务或传播 电视信号等业务。互动、智能与自适应将成为智能电表的基本功 能。Ren Dianyi3 智能电表（Smart Meter ）智能电表是智能电网的终端设备，由测量与数据处理单元、 CPU及管理单元、存储单元、通信接口、显示与操作界面、其 它功能部件组成。主要功能包括：1）有功电能和无功电能计量；2）分时计量、最大需量测量；3）实时监测电网运行状态、电能质量和环境参量等；4）信息与数据的存贮、调用、输出和显示，电价方案显示；5）表内运行状况监测，自诊与智能化自适应处理能力；6）可有效防范窃电、防止网络攻击等；7）双向通信，可实现

11、远程管理，能提供互动服务，具有互联 网路由器功能， 可对户内主要电器进行用电信息采集与控制。Ren Dianyi4 智能电网建设的必要性智能电网是基于社会、科技和用电发展规律及客观要求而 自然产生的，建设的主要目的是为了提高能源使用效率，推动 可在生能源利用，降低环境污染，提高电网运行安全性和可靠 性，推动经济的可持续发展。1） 提高电网运行的安全性与可靠性：2003年欧美停电事件给 社会经济、生活带来了巨大的负面影响，迫使各国政府开始慎 重考虑电力安全及其相关问题。保障电网安全，不仅要防止故 障发生，降低出现人为失误和其他风险的几率。还要保障电网 在灾害中的恢复能力，有自愈能力的现代化电网可

12、以发现并对 电网的故障做出反应，快速解决，减少停电时间和经济损失。传统的输电系统发生事故后，通常需要打电话通知电力公 司报修，然后电力公司再进行检查、维修。要解决这种被动局 面，就需要对从电能入网到终端用户进行全程信息采集、实时 监控，双向通讯，采用最安全和高质量输配电方式。Ren Dianyi4 智能电网建设的必要性2） 可持续发展与新能源利用：用可再生能源取代传统的生化 资源是解决能源危机、减少温室气体排放及环境污染最有效的 方法与措施，这不仅是出于人类生存的需要，也是世界经济可 获得持续的发展必然选择。然而，多数可再生能源与生化能源不同，不能根据能源需 求进行人为的控制，风能、太阳能等都

13、存在这个问题。电力需 求存在着双重性， 即可预测的 “基本负载” 供电和不可预测的 “峰值” 供电。显然在小区域使用可再生能源供电很难适合电力 需求的双重性，但是如果利用更多的输电线将不同地区的多种 能源供应连接起来，那么可再生能源与可控的生化能源有机的 配合使用，既能担当基本负载供电的任务，而当电力需求突然 变化时，灵活调整多种能源来满足变化的电力需求。要实现这 些就需要构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一 入网、分布式管理的智能电网来实现。Ren Dianyi4 智能电网建设的必要性3） 电力资源优化分配与合理用电：智能电网是建立在由传感 器和计算机构成的系统上，这样电力公司和电

14、力用户能够准确 地控制电能用量和电力调度。变电站、变压器和电缆上的节点 以及居家和企业的智能电表能够通过智能电网与用户和供电公 司进行信息交流。于是，当用户用电发生变化时，电力供应公 司将会知道该信息，并进行相应的调配。居民还可以使用智能 电表来节约电费，智能电表具有多种职能，最主要的就是提供 用户任意时刻用电的具体信息和电费开支情况，用户可以通过 软件得到节能建议和实时的价格信息，整合家用电器的使用时 间和频率，避开用电高峰期的高价格电力，降低电费费用。也 可让电力公司帮助用户管理能源，减少高峰电力供应流量。智能电网可实现双向的电力供求， 如果家里安装了小型风 力发电系统等发电设备，居民可以

15、把剩余的电卖给电力公司， 电力资源将会被整合、优化分配。Ren Dianyi4 智能电网建设的必要性4） 提高运营管理水平：通过实施智能电网，梳理和完善业务 流程；提高资产运维和管理水平，逐步从传统检修模式向状态 检修过渡；加强需求侧管理，提高客户服务水平。智能电网技术将能源使用的决定权交给消费者，由他们决 定何时、何地以及如何使用。可以智能管理、节省电费、获得 更高的可靠性和使用效率、增加可再生能源的使用、支持混合 动力车的接入，以及使家庭设备的智能化。5） 智能家居：对于个人用户，人们可以用传感器将家中所有 家用电器与智能电表相连，远程遥控或设定家中的各种能源使 用，如利用手机或计算机从网

16、上进行控制。还可以实现电力、 宽带、电视和其它网络的整合使用。Ren Dianyi4 智能电网建设的必要性6） 智能电网还可以实现大电网有效地联结，营建超大规模电 网，从而降低电网的占地面积和电网升级改造成本；7） 可以提高电网的输送容量，大幅降低电网损耗，改善电能 的质量和提高电力系统运行的稳定性。8） 拉动经济发展：投资智能电网还可以增加相关领域的就业 机会，拉动经济发展。智能电网不仅能创造更多就业机会，而 且相关产品的开发和应用还将带动经济的发展，还有，项目实 施后可减少对石油的依赖性，智能电网将重塑世界经济和能源 格局。Ren Dianyi5 智能电网的主要特征1） 坚强（Robust）：智能电网可对电网与用户进行全信息实 时采集与分析，为电网运行和管理提供实时、全面、完整和细 致的信息，并通过智能判断与自适应调节对电力运行进行优化 与控制。因此，应对电网攻击具有更高的安全性，在电网发生 大扰动和故障时，电网仍能保持供电能力，而不发生大面积的 停电事故；在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏 下仍能保证电网的安全运行；具有