坚强智能电网

坚强智能电网（精选十篇）

坚强智能电网 篇1

进入21世纪, 地球上的资源被大量开发和利用, 不可再生资源不断减少, 全球气候变暖, 环境污染严重等问题严峻, 智能电网的提出使各国找到了发展方向。为此, 国家电网公司结合我国基本国情, 坚持以电为中心, “以电代煤、以电代油”, 确定发展以特高压电网作为坚强骨干网架基础, 各级地方电网公司协调发展, 具有数字化、信息化、自动化、互动化的资源节约型和环境友好型的中国特色坚强智能电网发展目标。

1 坚强智能电网概述

1.1 坚强智能电网的概念

坚强智能电网的发展在全世界范围还处于初级阶段, 学术上还没有一个统一的定义。美国电力科学研究院定义[1]:智能电网是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, 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, 能实现实时、安全和灵活的信息流, 为用户提供可靠、经济的电力服务。2009年5月在“特高压输电技术国际会议”上, 国家电网公司定义坚强智能电网[2], 它是以坚强骨干网架为基础, 以通信信息平台为支撑, 以智能控制为手段, 包括电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节, 覆盖所有电压等级, 实现了“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合, 是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代智能电网。会上还提出了“智能电网”的发展计划, 并制定了三步走方针[3]:

(1) 在2009—2010年, 是建设坚强智能电网规划的试点阶段, 这期间要重点开展坚强智能电网的发展规划目标, 试点先行, 并制定合理化技术和管理标准, 积极探索关键技术的研发和所需设备的研制, 为下一阶段打好坚实的基础。

(2) 在2011—2015年, 是全面建设坚强智能电网阶段, 需加快特高压电网和城乡各级电网建设, 初步实现智能电网的运行控制, 有完善的互动服务体系, 做到关键技术和装备实现重大突破, 更好的应用于现有电力系统中。

(3) 在2016—2020年, 是全面建成坚强智能电网的引领和提升阶段, 要建成统一的、符合我国基本国情的中国特色的坚强智能电网, 使技术水平和装备达到国际先进行列, 引领世界共同发展。

1.2 坚强智能电网的特性

(1) 坚强性:在电网发生故障时, 用户仍能持续供电, 不发生停电事故;在自然灾害、外力破坏、计算机病毒攻击和极端气候条件下能保证电网的安全运行。

(2) 自愈:在无需或仅需少量人为控制下, 电网的运行状态能实时、在线监测、分析和评估, 引用预防控制技术, 建立了强大的预警控制系统, 自动诊断故障、隔离故障、阻断故障的传播并使系统自我恢复。

(3) 兼容:支持分布式发电友好接入, 支持可再生能源的大规模应用和微电网的接入, 完善了需求侧的管理功能, 大大促进了电网与用户间的互动。

(4) 经济:支持水电、火电和水火电联合运行, 满足电力市场化交易竞争要求, 实时动态浮动电价制度。提供清洁和优质电力, 实现资源的合理配置, 提高能源利用率, 为用户提供有效保障。

(5) 集成:实现电网信息管理系统的高度集成, 运用此共享服务平台, 实时监控、测试、维护、运营和管理。

(6) 优化:优化电网资产的利用率, 合理配置电网资产, 降低电网资产投资成本和电网资产维护成本。

2 发展坚强智能电网的必要性

现如今, 资源、能源是社会发展的基本保障, 关系到人民生活, 关系到国家的发展。在全球资源、能源短缺, 分布不平衡, 气候变化日益加剧, 环境污染越来越严重的背景下, 发展、建设坚强智能电网已成为世界电力的必然选择。未来几年, 我国将全面建成小康社会, 逐步走向工业化、城镇化、信息化和现代化, 作为经济社会发展最重要的基础产业——电力行业, 对电网的发展建设提出了更高的要求。我国人口众多, 人均资源能源占有量极低, 能源资源与生产力呈现逆向分布, 新一轮能源革命就要到来, 迫切需要建设坚强智能电网, 优化资源能源配置, 推动新型可再生能源建设, 节能减排, 清洁能源, 要坚持电为中心, “以电代煤、以电代油”, 多元发展, 充分发挥电网的基础性作用, 为能源的可持续发展, “两型”社会的建设打下坚实的基础。

我们国家高度重视坚强智能电网的建设, 它已上升到国家的战略层面, 面对新课题、新挑战, 国家电网公司坚决贯彻执行党中央、国务院的方针政策, 大力发展建设坚强智能电网, 随着互联网技术和信息化技术的发展和智能化水平的提高, 用户对电网的供电可靠性、安全性, 电能的质量, 用电服务质量、水平更为关注, 所以, 建设坚强智能电网势在必行。

3 发展坚强智能电网的建议

结合我国基本国情, 以国家宏观政策为导向, 从实际出发, 制定符合自身的发展战略, 试点先行, 逐步推广, 整体推动, 努力创新, 科学管理, 建设一个以政府为主要导向, 各级电力企业共同实施、社会积极参与的宏大坚强智能电网工程。加快开发大型水电、风电、光伏发电和太阳能发电基地, 高效发展各种清洁能源, 全面推进电能替代。加大电动汽车生产, 减少石油依赖, 减少大气污染。进一步加大对特高压的支持力度, 加强骨干网架建设, 更好的服务于新能源建设, 从根本上解决能源困难。自主创新, 整合世界先进科技资源, 攻克技术难题, 不断突破自我, 积极参与智能电网国际标准制定, 建立完善的高水平研究体系, 为参与全球竞争打好基础。

4 结语

坚强智能电网的建设是一项高度复杂的系统工程, 具有巨大的研究和应用价值, 是电网未来的发展目标。坚强智能电网的建成可促进资源节约型和环境友好型的中国特色电网的大力发展。

摘要：本文简述了坚强智能电网的发展背景、概念及特性, 对发展坚强智能电网的必要性进行了阐述, 对发展我国坚强智能电网提出了合理化的建议。坚强智能电网是世界电网发展的共同目标, 是满足人类未来发展要求的必然选择。建成坚强智能电网能为我国经济建设提供有力的保障, 为人民生活提供优质的、舒适的服务, 为资源节约型和环境友好型社会做出巨大的贡献。

关键词：坚强智能电网,特高压,资源节约型,环境友好型

参考文献

[1]杨洋.智能电网研究综述[J].现代建筑电气, 2014 (S1) :42-46.

[2]陈阜东.我国智能电网技术的现状和发展趋势[J].电气开关, 2014 (05) :4-6.

坚强智能电网 篇2

加快。预计到2020年，我国清洁能源装机将达到5.7亿千瓦，占总装机容量的 35%，每年可减排二氧化碳13.8亿吨。清洁能源的迅猛发展，给电网发展带来了新挑战。一是特高压发展亟待加快。我国的水能、风能、太阳能等可再生能源资源具有规模大、分布 集中的特点，而所在地区大多负荷需求水平较低，需要走集中开发、规模外送、大范围消纳 的发展道路。发展核电，也需要坚强电网的支撑。特高压输电具有容量大、距离远、能耗低、占地省、经济性好等优势，建设特高压电网能够实现各种清洁能源的大规模、远距离输送，促进清洁能源的高效、安全利用。二是智能化水平亟待提升。核电的可调节能力较差，风能、太阳能发电具有随机性和间歇性，这就使电网运行控制的难度和安全稳定运行的风险明显增 大。同时，风能、太阳能发电的设备利用率较低，需要相当规模的火电、水电等与之配套，“打捆”送出。因此，显著提高我国电网对清洁能源接入的适应性以及运行控制的灵活性、安 全稳定的可控性，非常紧迫。我国能源分布和供应的特点要求加快建设坚强智能电网。我国能源结构以煤为主，我国煤炭 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。随着我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。东部地区 受土地、环保、运输等因素的制约，已不适宜大规模发展燃煤电厂。要满足未来持续增长的 电力需求，从根本上解决煤电运紧张反复出现等问题，促进大型煤炭能源基地的集约化开发，必须加快发展特高压电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送，与大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和利用一道，形成全国范围的资源优化配置格局。充分利 用先进智能技术，建设坚强智能电网，能够显著提高电网的输送能力和运行控制的灵活性，最大限度发挥电网优化配置资源的作用； 能够显著提高发电设备的综合利用效率，提高能源 使用效率，促进节能减排。经济社会持续快速发展要求加快建设坚强智能电网。随着经济社会持续快速发展，我国

电力需求将长期保持快速增长。预计到2020年，我国用电需求将达到7.7万亿千瓦时，发电 装机将达到16亿千瓦左右，均为现有水平的2倍以上。同时，随着科技进步和信息化水平的 不断提高，电动汽车、智能设备、智能家电、智能建筑、智能交通、智能城市等将成为未来 的发展趋势。只有加快建

设坚强智能电网，才能满足经济社会发展对电力的需求，才能满足 客户对供电服务的多样化、个性化、互动化需求，不断提高服务质量和水平。比如，可以为 客户提供实时电价和用电信息，引导客户合理用电，提高能源利用效率，实现用电优化、能 效诊断等增值服务；可以为今后电动汽车、智能家电的使用提供方便、快捷、高效的服务。总之，坚强智能电网是包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节和各电压 等级的有机整体，是一个完整的智能电力系统。“坚强”是基础，“智能”是关键。坚强网架与 智能化的高度融合，是我国电网发展的方向。我们必须走中国特色智能电网发展道路，把增 强电网优化配置资源能力和抵御事故风险能力放在突出位置，建设以特高压电网为骨干网架 的坚强智能电网。立足自主创新加快建设坚强智能电网 由于智能电网具有显著的综合效益和广阔的发展前景，发达国家普遍高度重视发展智能 电网，并将其作为国家战略的重要组成部分。欧盟成立了智能电网委员会，发布了智能电网 发展计划。美国最近提出，建设可实现电力在东西海岸传输的更坚强、更智能的电网。尽管 目前智能电网发展还处于起步阶段，但我们必须见微知著、锐意创新，抓住机遇、扎实工作，加快建设中国特色坚强智能电网，为经济社会又好又快发展作出新的更大贡献。我国具备建设坚强智能电网的良好基础。特高压交流试验示范工程今年年初成功投运，目前已安全稳定运行200多天，经受了各种运行方式和模拟故障条件的严格考核，设备状况 良好，运行平稳。特高压直流示范工程正在建设中，明年上半年可以投运。我国在特高压输 电技术领域走在了世界前列。在智能化方面，我国在大电网安全运行控制、调度技术装备水平、数字化变电站、电力光纤通信、信息化工程、用电信息采集等多个领域具有一定的优势； 特别是在重大工程建设方面，我国还具有显著的制度优势。我们完全有能力立足于自主创新，建设好我国的坚强智能电网。国家电网公司根据我国经济社会发展的阶段性特 确定建设坚强智能电网的阶段性目标。征、能源可持续发展的内在要求和电网发展的客观实际，确定了建设坚强智能电网的阶段性 目标：第一步，完成坚强智能电网发展规划的制定，开展关键技术设备研发和试点工作；第 二步，在关键技术和设备上实现重大突破和广泛应用，到2020年全面建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、电网与用户之间的互动性 得到显著提高。届时，

刘振亚:建设坚强智能现代电网 篇3

进入21世纪以来，能源短缺、资源紧张、气候变化等问题日益突出，过去十年世界能源消费累计增长28％，比上世纪后十年消费增速高出近1倍，全球在能源安全、能源效率、能源环境等方面面临重大挑战。推动能源发展方式转变，加快构建安全、稳定、经济、清洁的能源供应体系，十分必要和紧迫。电网是集能源输送、网络市场、公共服务等功能于一体的基础设施，在保证能源安全、促进节能减排、经济社会发展中的作用和价值越来越突出。建设适应21世纪经济社会发展需要的现代电网，应对全球能源发展的新挑战，成为世界各国的普遍共识和战略选择。

人类社会在过去二百多年中，经历了蒸汽技术革命、电力技术革命和第三次科技革命，推动社会相继进入蒸汽时代、电气时代和信息时代。目前，智能化已成为社会发展的显著特征，我们正迎来新的智能时代。纵观一百多年的世界电网发展史，各国电网经历了一个从小到大、从弱到强、从独立电网到互联电网的变化过程，电网运行控制的自动化、信息化水平不断提高。虽然不同国家在电网发展的技术路线、标准规范等方面有所差异，但总体目标和基本要求是一致的，就是要保证安全、可靠、优质、高效的电力供应。

2009年5月，中国国家电网公司在特高压输电国际会议上首次提出了建设“坚强智能电网”的战略目标和发展思路。对于坚强智能电网，我们有两点基本认识：第一，“坚强”和“智能”是现代电网不可或缺的两大特征。“坚强”是指电网的结构合理、运行安全，具有强大的资源配置能力和抵御风险能力。“智能”是指电网的运行控制更高效、更灵活，具有高度的自动化水平和自适应能力。坚强是智能电网的基础，智能是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成、有机统一。第二，坚强智能电网是一个完整的智能电力系统。坚强智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节，覆盖所有电压等级。各环节的发展要紧密衔接、相互协同，整体功能和优势才能充分发挥。

虽然世界各国的经济发展水平、能源资源禀赋和电网发展情况有所不同，但对电网“坚强”和“智能”的要求是相同的，发展坚强智能电网的目标和方向是共同的。我们注意到，美国提出要建设实现电力在东西海岸传输的更坚强、更智能的电网，欧洲提出要建设横贯欧洲大陆、连接多个国家的超级电网，印度、巴西、俄罗斯等国正在规划建设技术先进的全国大电网，本质上都是要建设一个坚强智能电网。

在中国，能源资源与消费需求分布很不平衡，常规能源和可再生能源主要在西部和北部地区，70％以上的能源需求集中在东中部地区，能源基地与负荷中心相距1000公里到3000公里。同时，中国能源需求持续增长，清洁能源发展迅猛，各类能源基地也正在加快建设。预计到2020年，全社会用电量将超过8.3万亿千瓦时，装机规模将超过18亿千瓦，其中风电和太阳能装机分别将达到1.6亿千瓦和2400万千瓦，13个大型水电基地、15个大型煤电基地、8个大型风电基地的开发规模将分别达到2亿千瓦、4亿千瓦、1，2亿千瓦，全国跨区电力流规模超过4亿千瓦。为保障经济社会可持续发展对能源的需求，加快构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，实施电力远距离、大规模输送，在全国范围优化配置能源资源。实现大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源基地的集约开发和规模外送，具有十分重要的现实意义和战略意义。

二、中国国家电网公司发展坚强智能电网的创新实践

2004年以来，中国国家电网公司立足自主创新，坚持统筹规划、统一标准，制定了特高压和智能电网发展规划，在发电、输电、变电、配电、用电、调度等各环节全面开展坚强智能电网建设，取得了重要成果。

一是坚强网架建设取得重大突破。全面掌握了特高压交流、直流的输电核心技术，成功建设和投运了1000千伏特高压交流工程和±800千伏特高压直流工程，已经分别安全运行了32个月和14个月，在中国实现了超远距离、超大规模输电。连接中国西部煤炭基地、北部风电基地、西南水电基地的多条特高压交、直流工程正在加快推进。

二是电网接纳新能源的能力显著增强。目前，国家电网接入的风电和太阳能发电装机分别达到3792万千瓦和44.6万千瓦。在中国河北正在建设具有10万千瓦风电、4万千瓦太阳能发电、2万千瓦化学储能的风光储输示范工程。

三是电网智能化水平持续提高。建成投运了具有电网全景监控、动态分析、宾时预警功能的智能调度系统，总体实现了220千伏及以上电网的一体化调度。全面推广应用输变电设备智能巡检、状态监测等技术。在青岛、杭州等城市建成了智能充换电服务网络。在天津建成了智能电网综合示范工程。在北京、上海等城市建设了一批智能社区。

四是电网的试验研究能力全面提升。建成了特高压交流、直流、高海拔、工程力学试验基地，建设了大型风电并网、太阳能发电、智能用电技术等国家级研发(试验)中心，形成了具有国际领先水平的试验研究体系，在大容量输变电设备、储能电池等技术研究和设备研制等方面取得一大批成果，获得专利1529项。

五是电网技术标准体系不断健全。建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，发布企业级标准267项、行业标准39项、国家标准20项，编制国际标准7项。经过努力，坚强智能电网建设取得了实质进展和重大突破，进入了全面加快发展的新阶段。

三、坚强智能电网发展前景广阔

未来5年计划建设连接中国大型能源基地和主要负荷中心、“三纵三横”结构的特高压骨干网架；打造高度智能化的输配电网络，建设110千伏及以上智能变电站6100座：新建电动汽车充换电站2900多座和充电桩54万个，安装智能电表2.3亿只。到2015年，国家电网的资源配置能力、安全保障能力和公共服务能力将得到全面提升，能够满足2.6亿千瓦电力大范围优化配置的需要，实现全部客户用电信息的自动采集。

坚强智能电网 篇4

智能电网是以物理电网作为基础,融入现代化的信息技术、通信技术、计算机技术、先进的传感测量技术、控制技术、电力电子技术以及设备制造技术,具有安全、经济、清洁以及灵活兼容等特点的新型电网。智能电网一经提出就引起了世界各国的重视,并相继提出了符合本国国情的“智能电网”建设目标及研究计划。1998年,美国电科院提出“复杂交互式网络系统”的概念,2002年,又提出了“Intelli Grid”概念[1],随后开启了一系列建设项目,例如2004年“Grid Wise”项目、2005年“现代电网”等项目[2]。2009年,奥巴马政府将智能电网建设提升到国家战略高度,希望借助智能电网的建设带动国内相关高科技产业的发展、振兴经济,应对世界能源紧缺等问题。欧洲各国[3]以及日本等发达国家也相继提出了各自的智能电网建设目标及相关研究计划。

2009年,我国也积极开展了现代化智能电网建设项目及相关技术研究[4,5,6,7]。国家电网公司提出的中国特色的坚强智能电网是以统一规划、统一建设为原则,以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的,利用先进的通信、计算机、信息及控制等技术构建的具有高度信息化、自动化、互动化特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。国家电网公司的坚强智能电网建设计划分为3个阶段:第1阶段(2009—2010年)规划试点阶段;第2阶段(2011—2015年)为全面建设阶段;第3阶段(2016—2020年)引领提升阶段。

信息化是国家电网公司提出的坚强智能电网的三大特征之一,也是坚强智能电网建设的重点项目之一。国家电网公司的信息化建设主要经历了3个阶段[8]。

1)起步阶段。这个阶段主要是将计算机信息化技术应用到电网的运营过程中,实现电网单一业务的信息化,例如办公系统、财务系统以及计费系统等。通过这个阶段的信息化建设,极大地提高了单一业务的工作效率,同时也形成了很多信息孤岛。随着电网信息化的建设与应用,电网业务不再满足于单一业务的信息化,对数据共享、业务融合的需求越来越强烈,于是推动了新一轮信息化建设的高潮。

2)快速发展阶段。这个阶段主要是以部门为单位的垂直式的信息共享、业务融合,进一步提高各部门的信息化水平、工作效率。这一阶段的建设虽然促进了部门内部之间的信息共享、业务融合,但是部门与部门之间还是相对独立的。

3)完善阶段。主要是以国家电网公司提出的SG186以及后续的SG-ERP工程为代表。这个时期信息化建设的主要目标是,通过将已有的系统融合,彻底消除信息孤岛,实现数据信息的统一管理、统一呈现、业务流程的融合,进而打造集约柔性的一体化信息平台、融合智能的业务应用、统一高效的保障体系,支撑坚强智能电网,达到国际领先水平。

信息的统一管理、统一呈现是实现坚强智能电网的基础,信息的高效、智能检索是支撑信息统一管理、统一呈现的关键技术之一,而传统的信息获取技术无法实现海量信息的高效、准确获取。传统的搜索引擎在进行结构化信息搜索时,一般采用关键词匹配结合大表的方式,这种方式导致2种极端的情况:①大表建的大而全,这样虽然可以保证能获取到所需的信息,但是往往导致数据大量冗余、表结构难于维护;②只将关键信息存储到大表中,该方法虽然可以减少数据冗余、提高表结构的可维护性,但是却牺牲了搜索引擎的数据获取能力,导致数据库中很多有用的信息通过搜索引擎无法获取到。传统搜索引擎不能胜任坚强智能电网的数据获取任务的另一个重要原因是,它不包含电力系统本体库,只能根据关键词匹配实现信息获取,导致普通用户无法利用自然语言表达查询需求,返回的结果集要么非常大,包含大量无关的垃圾信息,要么遗漏用户需要的关键信息。

为了克服传统搜索引擎的上述缺陷,更好地服务于国家电网公司的坚强智能电网,本文提出了基于本体的智能电网搜索系统,该系统的特色是:不需要对原有数据库中的表结构进行修改,也不需要额外构建搜索用的大表,以避免传统搜索引擎由于引入大表而导致的数据冗余、难于维护等缺点,通过构建电力系统专用词库及优化开源分词工具实现分词、句法分析,使搜索引擎能理解自然语言,让用户以最熟悉的方式表达查询需求,通过引入本体,使搜索引擎具有推理能力,将用户真正需要的信息从海量信息中准确地过滤出来,并以最直观的方式呈现。

1 基于本体的坚强智能电网搜索系统体系结构

基于本体的智能电网搜索系统主要包括分词模块、词库、本体库、语义分析模块、查询模块、展示模块。其体系结构如图1所示。

该系统构建在泰豪软件股份有限公司的大数据平台基础之上,该数据平台不仅实现了海量数据信息的快速存取,而且提供完整的数据抽取、数据治理、元数据管理等功能。智能搜索引擎模块的核心模块包括词库、本体库、分词模块、语义分析模块以及查询模块。其中词库及本体库是本搜索系统的重要基础,分词模块借助词库实现分词,同时也包括句法分析功能;语义分析模块利用词库以及本体库实现自然语言理解;查询模块利用语义分析结果实现信息的准确获取。最终利用定制展示模块或者通用展示模块将获取的信息以用户期望的、最直观的方式展现出来。

本系统利用电力系统专业词库对用户搜索语句进行分词,分词之后利用本体库实现语义分析,经过语义分析后理解了用户希望获取的信息,然后查询模块结合本体库准确地将用户希望获取的信息从数据库中过滤出来,最后根据信息的特点调用不同的展示模块,以直观、友好的方式将信息展示给用户。基于本体的坚强智能电网搜索引擎执行流程如图2所示。

2 分词

对搜索语句进行准确分词是进行语义分析,实现自然语言理解的重要基础。本系统构建了坚强智能电网专业词库,既涵盖了电力系统专业词汇,又从电力系统数据中心抽取出重要词汇,例如具体组织机构名称、设备名称等,以达到提高分词准确率的目标。影响分词准确率的另一个重要因素是分词算法的选择。

2.1 词库

本系统的词库不仅用于支持分词模块实现对搜索语句的准确分词,而且还用于实现词义的理解。词库结构见表1所列。

本系统词库中的词分为七大类:概念类、概念实体类、属性类、条件类、疑问词类、字典及时间。

1)概念类主要包括电力系统中的专业词汇,例如组织机构、设备、母线、检修记录等,利用概念类词汇可以形成电力系统的抽象描述,但无法形成对现实电力系统的精确描述。例如,利用概念类词汇可以描述:组织机构拥有设备、母线是一种设备、设备与检修记录关联等。但是却无法描述有哪些具体的组织机构、有哪些具体的设备等。

2)概念实体类主要用于描述电力系统的客观存在,例如南昌电厂是一个概念实体类。通过这些概念实体类词汇可以完整地描述一个客观存在的组织机构、设备以及业务信息。

3)属性类用于描述概念类及概念实体类的某种特征。

4)条件类用于描述属性取值范围,例如大于、小于、等于、包含、位于等。

5)疑问词类用于描述搜索语句的中心词,例如是多少、有哪些等。

6)字典对应到电力系统的设备字典及系统字典,表示一些常用的有明确含义的词,如计划检修描述的是一种业务,该业务的名称为检修业务,检修的类别为计划检修。

7)时间用于表示常用的时间短语,例如近几年、最近等。

利用词库的名称及别名字段的取值结合分词算法可以实现搜索语句的准确分词,利用词库的概念ID及属性ID实现词义的理解。

2.2 中文分词算法

现有的分词算法主要分成三大类:基于字符串匹配的分词算法、基于理解的分词算法以及基于统计的分词算法[9]。

2.2.1 基于字符串匹配的分词算法

该类方法又称为机械分词方法、基于词库的分词方法。该类方法采用一定的策略将待分词的中文语句与词库中的每一个词条进行匹配,如果中文语句中的某个词与词库中的某个词条一致,则匹配成功。根据匹配长度优先的原则,主要分为最大匹配、最小匹配、逐词匹配和最佳匹配。根据扫描顺序的不同,又可分为正向扫描、逆向扫描及双向扫描。

2.2.2 基于理解的分词算法

这类方法又被称为人工智能的分词方法,通过让计算机模拟人对中文语句的理解,达到准确分词的目标。主要算法思想是,在分词的同时进行句法分析和语义分析,然后根据句法信息及语义信息处理分词过程中的歧义现象。

该类算法主要包括:分词子系统、句法语义子系统以及总控部分。分词子系统利用句法语义子系统的句法及语义信息消除分词过程中出现的歧异现象。从理论上来说,这类分词算法的准确率可以达到100%,但是由于中文语言的笼统性以及复杂性,导致难于让计算机理解并处理所有的语言信息。当前基于理解的分词技术主要有专家系统分词法以及神经网络分词法[10]。

2.2.3 基于统计的分词算法

这类分词算法主要是根据字符串在语料库中出现的统计频率决定其是否构成一个词。这类算法基于这样一种假设:词是由若干个字组合而成,相邻的字同时出现的频率越高,他们形成一个词的可能性就越大,因此,字与字相邻共现的频率越高,他们能组成一个词的可信度也越大。

由于这类算法基于的假设在实际情况下往往是不成立的(例如我的、你的、他的等字经常在语料库中共现,但是并不构成一个现实意义上的词),导致这类算法的实际使用效果并不好。另一个制约该类算法准确度的因素是训练语料库。

该类算法的主要优点是:不需要一个机器可读的词库,能够识别新词、生僻词。缺点是:需要大规模的语料库,分词准确度与用于训练的语料库紧密相关,对常用词的识别度较差,特别是容易将一些共现频率高但实际上不是一个词的常用字组误识。

2.2.4 本系统的分词模块

本系统的分词模块主要包括2大功能:分词、句法分析。

虽然从理论上来说,基于理解的分词算法的准确率可以达到100%,但是,由于中文语言的笼统性以及复杂性,导致难于让计算机理解并处理所有的语言信息,因此基于理解的分词算法到目前为止还没有成熟的算法。

基于统计的分词算法需要大规模的语料库,分词准确度与用于训练的语料库紧密相关,对常用词的识别度较差,特别是容易将一些共现频率高的,但实际上不是一个词的常用字组误识。本搜索系统只是针对电力系统,所涉及的词是明确、有限的,且已有丰富的专业词库,同时词库本身也非常稳定,维护电力系统专用词库较为方便且成本较低,因此,本系统的分词主要采用需要词库辅助的基于字符串匹配的分词算法。

分词模块的句法分析功能主要是借鉴当前较为流行的开源句法分析工具的实现思路,根据电力系统业务特点进行优化。

3 基于本体的搜索方法

本系统利用词库来理解用户输入的搜索语句中每一个词的含义,利用本体库来理解用户需要获取的信息内容,构建视图以获取信息。

3.1 本体库

本体概念起源于哲学领域,作为语义基础被广泛应用于人工智能、语义网络、自然语言处理、信息检索等领域。

现有的基于本体的搜索系统,例如,利用本体实现语义扩展,从而实现信息获取[11,12,13,14]。基于本体语义扩展的信息检索主要原理是,将用户输入的搜索语句进行分词、分析,获得关键词集合,然后将选中的关键词映射到本体的结构体系的相关概念结点中,沿着与该结点相通的其他概念结点进行搜索。同时根据概念与概念之间的相似度进行排序,相似度高的概念优先进行搜索,并且返回的结果也优先展示。其中本体的结构体系是指由本体中的概念以及概念之间的关系构成的无向图。该无向图中的每个结点代表一个本体概念,结点之间的无向边代表本体概念与本体概念之间的关系。

就其本质而言,上述搜索系统还是基于关键词匹配的搜索系统,而不是问答式的搜索系统。为了实现问答式的搜索,本文通过改进上述基于本体的搜索系统,将本体的结构体系由无向图转换成有向无环图。本系统实现的主要思想是,利用词库实现分词,根据该词条的概念ID字段的取值将概念类及概念实体类词映射到对应的本体概念上,利用概念ID及属性ID字段的取值将属性映射为相关本体概念的属性,根据搜索语句的句法分析结果决定搜索语句希望获取的具体信息是什么,根据搜索语句对应的本体概念以及这些本体概念在本体的结构体系中的关系构造视图,最后利用搜索语句中的约束条件从构造的视图中将需要的信息过滤出来。本体库示意如图3所示。

图3中,蓝色的矩形表示本体概念,椭圆型表示属性,本体概念与本体概念之间为父子关系或关联关系,本体概念与属性之间为拥有关系。子本体概念能够继承父本体概念的关系及属性。图中的绿色结点表示存储该本体概念的实体对象的数据表。本体库中的本体概念结构见表2所列,本体概念与本体概念的关系结构见表3所列,属性结构见表4所列。

3.2 确定搜索语句的中心词

利用本体库可以得到一个包含搜索语句中所有概念、概念实体类词汇的最小有向无环连通子图,搜索语句中的概念及概念实体都位于该有向无环连通子图中,在该连通子图中没有源端本体的称为起始本体,没有目标本体的称为终点本体,也称为最底层本体。

由于在设计本体库时,将该本体库设计成有向无环图,因此获得的连通子图都是无环图。

当搜索语句中没有出现疑问词时,搜索语句的核心词为搜索语句对应的最小连通子图的最底层本体概念或其属性(如“江西地调故障记录”,核心词是故障记录;“江西所有的1#主变”,核心词是1#主变)。当核心词为本体库中的某个本体概念时,展示给用户的信息为该本体概念对应的结构表中的information字段规定的信息。

当搜索语句中出现疑问词时,搜索语句的核心词由疑问词指定。如搜索语句“江西有哪些发电厂的发电量大于1000 k W”,由于该搜索语句中出现了疑问词“有哪些”,根据对该搜索语句的句法分析,可以推断出该搜索语句的核心词为发电厂,具体需要的信息是由本体库中对应于发电厂的本体概念的结构表中的Information字段指定。

3.3 获取搜索信息

搜索语句中对应到概念实体、属性的词都需要利用本体库中这些概念实体、属性指定的列去匹配,并且默认情况下进行逻辑‘与’操作。

获取搜索信息的步骤是:构造搜索视图;将搜索语句中涉及的概念实体、属性及字典代入到视图中即可获得搜索结果。

构造搜索视图的方法如下。

1)搜索语句中所有涉及的概念都在一条有向路径上,则采用从上到下,利用上下关联的概念的关系表中的Relation Expression字段中的表达式,逐层构造视图,以获得搜索视图。

2)搜索语句中所涉及的概念可以通过多条有向路径相连,则对每一条有向路径生成搜索视图,最终获得多个搜索视图。

3)最后只需要将搜索语句中的概念实体及属性作为约束代入搜索视图,以获得搜索结果。例如,搜索语句中涉及的概念从上往下为A、B、C,该语句的核心词指向概念B。首先构造该搜索语句的视图,构造搜索视图可以利用概念A与B之间关系的Relation Expression字段的取值获得A、B之间的视图,利用B、C之间关系的Relation Expression字段的取值获得A、B、C之间的视图。然后,将搜索语句中的概念实体及属性作为约束代入视图,最后将核心词指向的概念B的Information字段的值取出。

4 案例分析

假设本体库中有设备、主变、刀闸、业务、故障记录等5个本体概念,其关系如图4所示。

搜索语句1:主变故障记录?

搜索语句2:1号主变额定电压是多少?

搜索引擎的执行过程如下。

1)对搜索语句分词之后的结果为:语句1,主变(概念,Concept2)+故障记录(概念,Concept5);语句2,1号主变(概念实体,Concept2)+额定电压(属性,Concept2,Property1)+是多少(疑问词)。

2)将搜索语句分词之后的概念、概念实体以及属性对应到本体库相关结点上。搜索语句1对应到本体库中的效果在图4中利用红色结点标记。搜索语句2的对应情况与语句1类似。

3)确定搜索语句的核心词,搜索语句1的核心词为故障记录,搜索语句2的核心词根据句法分析可以发现是额定电压。

4)构造搜索语句对应的视图。搜索语句1:select主变.All Information,故障记录.All Information from主变.Data Name故障记录.Data Name where主变与故障关系.Relation Expression。其中主变.All Information可以通过属性结构表中查找Concept ID等于主变的ID(Concept2)获得。故障记录.All Information也可以通过类似的方法获取。搜索语句2对应的视图就是本体概念主变对应的数据表。

5)获取搜索语句对应的结果。搜索语句1:select故障记录.Information from视图。搜索语句2:select额定电压from视图where主变.名称=’1#主变’。其中视图是第4步获得的视图。

5 结语

本文在传统的基于本体的搜索引擎基础上,提出一种基于本体的问答式的坚强智能电网专用的智能搜索系统。该系统与传统基于本体的搜索系统相比有以下优势:传统的基于本体的搜索引擎通过本体实现语义扩展,这种方式虽然可以提高信息的查全率,但也会将大量无关信息返回给用户,而本系统利用本体之间的关系将结构化数据的内在逻辑关系梳理清楚,实现信息的精确过滤;传统的基于本体的搜索引擎利用大表实现结构化信息的获取,而本系统由于利用本体之间的关系反映结构化数据的内在逻辑联系,因此本系统不需要手动构造搜索用大表,而是在需要时,利用本体之间的关系动态创建,避免传统搜索引擎由于手动构建、存储大表而导致的数据冗余、难于维护等缺点;另外,本系统通过构建电力系统专用词库及优化开源分词工具实现分词及句法分析,使搜索引擎能理解自然语言,允许用户以最熟悉的方式表达查询意愿。

本系统下一步的工作将主要关注搜索性能优化、词库及本体库的完善。

于程远

摘要：为了实现海量信息的高效、准确获取,文章提出了基于本体的坚强智能电网搜索系统,通过构建电力系统专用词库及优化开源分词工具实现分词及句法分析,使搜索引擎能理解自然语言,让用户以最熟悉的方式表达查询意愿;通过引入本体,使搜索引擎具有推理能力,将用户想要的信息从海量信息中准确的过滤出来,并以最直观的方式呈现出来。该新型智能搜索系统不需要对原有数据库中的表结构进行修改,也不需要额外构建搜索用的大表,避免了传统搜索引擎由于引入大表而导致的数据冗余、难于维护等缺点。

QC小组与建设坚强电网 篇5

质量一般包括产品质量、工程质量和服务质量。而电力工业的产品质量即电能质量一般只是指周波和电压，周波和电压又是指一个电网或一个供电区域而言的，不是一个或几个发供电企业所能控制的。所以对于一些发供电企业的经营管理者而言，质量是一个距自己较远的概念，在他们心目中仍残留着一些粗浅的狭隘的质量观。

究竟如何认识全面质量管理在企业管理中的地位和作用，早在1980年3月20日，国家经贸委就颁发了《工业企业全面质量管理暂行办法》，指出：全面质量管理是企业管理的中心环节。1998年国家经贸委、国家技术监督局颁发的《关于进一步推动企业开展降废减损工作的意见》中要求“以质量为中心，以现场为重点，加强质量管理和质量改进”。在我们发供电企业，如何来理解质量？我认为，应该从广义、发展角度来理解质量这一概念。从广义上讲，质量不仅只是指产品质量（对发供电企业来说即电能质量），还应看到身边处处有质量：检修运行质量、原材料质量、计划措施质量、指挥调度质量、人员思想技术素质、个人工作质量等等，就连安全也有质量问题，也应纳入质量范畴。从发展来看、任何一个质量概念又不是一成不变的，水平在不断提高，标准在不断修改，观念又在不断更新。

能源是经济社会发展的基本保障。当前，世界范围内的以发展清洁能源为中心的“能源革命”正蓬勃展开，我国电力工业已进入到了一个全新的发展时期。加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，对于推动我国从电力大国走向电力强国，服务经济社会又好又快发展具有非常重要的意义。

供电企业不是单纯的生产行企业或竞争行企业，供电企业的产品就是电能，其性质决定了供电企业QC小组活动的开展必须具有供电企业自身的特点，在新形势下如何让QC小组活动在企业管理中充分发挥作用，是供电企业质量管理工作面临的一个新的课题。

国家电网公司把企业宗旨、企业精神、企业理念和奋斗方向作为核心价值观，明确宣示公司对国家、对电力客户、对合作伙伴、对员工、对社会所遵循的价值取向和价值判断。核心价值观是公司企业文化的灵魂，是公司生存和发展的动力源泉。2006年初，国网公司在我国率先发布社会责任报告，充分发挥中央企业履行社会责任的表率作用。公司坚持发展公司、服务社会的责任目标，遵循以人为本、共同成长的责任准则，对社会各界承担科学发展、安全供电、卓越管理、科技创新、沟通交流5个方面的共同责任。对用户承担优质服务责任，对员工承担员工发展责任，对伙伴承担合作共赢责任，对环境承担环保节约责任。作为社会的法人成员，承担企业公民责任；作为建设社会主义新农村的重要力量，承担服务“三农”责任。公司努力保障更经济、更可靠、更清洁的能源供应，让人们的生活更加美好、社会更加和谐。

建设坚强电网是一个系统工程，也是一个动态管理过程，要使电网安全生产随时处于受控状态，必须将此课题作为管理型课题，常年开展活动，只有坚持不懈的进行下去，才能逐步掌握电网安全运营管理工作的规律，才能使电网安全运营管理由表及里、由浅入深、由感性认识上升到理性认识，只有达到这样的境界，我们的电网安全运营管理才算走上了程序化、标准化的受控管理轨道。

如何在供电企业管理有效开展QC活动呢？QC小组工作应加强质量意识教育、ＴＱＭ和专业技术基础知识教育，加强理论知识和工具的学习，使ＱＣ小组活动更具广泛性和实效性、科学性。培训时应注重理论联系实际而在小组活动开展的过程中，难免会碰到这样那样的难题，作为QC推进者，应关注各小组活动进展的情况，适时引导和组织培训，鼓励和帮助小组成员积极探索学习新知识、新方法、掌握新技术，同时通过成功经验的总结推广宣传，培育一种“比、学、赶、帮、超”的良好的学习氛围。通过层层培训，员工素质不断提高，培养一批勇于创新和挑战、不断改进工作质量的员工队伍，为企业和社会创造效益做出贡献，推动企业走向卓越。

QC活动应根据供电企业实际合理选题，通过质量小组活动和班组建设的有机结合，使QC小组活动更具有先进性。合理的选题能促进企业综合效益提高，QC活动选题时应紧密围绕公司经营方针、质量方针、用户要求、现场中的薄弱环节，开展多种类型的质量攻关，在提高产品质量、新品研制、营销服务、信息处理、采购降价等方面发挥了积极作用；其次，为获得高层的赞同，在向高层领导陈述时应针对其关注的目标。

班组是电力企业最基本、最基层的组织单元。电力企业各项生产、检修任务最终都要通过班组来实施完成，班组的安全生产工作搞得好与坏，直接影响着电力企业的安全运营、经营效益、企业形象、行风建设及生存竞争力等诸多方面。QC活动还要与班组建设相结合，抓好QC活动工作将QC活动植于班组建设中，加强现场质量控制，推行5S活动，努力创造良好的工作环境，全面提高班组素质，两者相辅相成，共同为营造坚强电网、降低消耗，提高管理水平和服务水平打下坚实的基础。

坚强智能电网技术标准体系研究框架 篇6

当前,新一轮的世界能源变革已经拉开序幕。欧美发达国家从发展清洁能源、应对气候变化、保障能源安全、促进经济增长的需要出发,相继提出智能电网发展理念,并积极开展研究和实践。智能电网已成为目前世界电力发展的新趋势。面对新形势、新挑战,国家电网公司根据中国能源与需求逆向分布、以风电为代表的清洁能源大规模集中开发等特点,结合电网发展的实际情况,提出了“建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网”战略目标[1,2,3,4]。

智能电网建设是一项十分复杂而庞大的系统工程,现有的技术标准无法满足建设智能电网的要求。建立一个系统、完善、开放的智能电网技术标准体系已迫在眉睫。通过技术标准体系的建设,可有效规范智能电网规划设计、建设运行、设备制造等各领域、各环节的实践,保障、促进智能电网和相关新兴产业有序、健康发展。努力把具有自主知识产权的智能电网关键技术标准推荐为国际标准,有利于提高中国相关产业在国际智能电网市场的核心竞争力。

1 智能电网技术标准研究状况

在开展智能电网技术标准研究的国际标准组织中,最具代表性的有国际电工委员会(IEC)、美国国家标准与技术研究院(NIST)、美国电气与电子工程师协会(IEEE)和欧洲标准化委员会及欧洲电工标准化委员会联合组织(CEN-CENELEC)等。

1.1 国外情况

1.1.1 IEC研究进展

2009年4月,IEC成立了智能电网战略工作组(SG3),负责研究智能电网技术标准体系。SG3将智能电网技术标准体系分为通用技术和专业技术2类。在通用技术类中,重点关注通信、安全和规划3个领域;在专业技术类中,重点关注高压直流(HVDC)/柔性交流输电(FACTS)、停电预防/能量管理系统(EMS)、先进配电管理、配电自动化、智能变电站、分布式能源、高级量测体系(AMI)、需求侧响应和负荷管理、智能家居和楼宇智能化、电能存储、电动汽车、状态监测、电磁兼容、低压设施、大规模可再生能源接入15个领域。

SG3认为,核心标准对智能电网建设具有重大影响,适用于智能电网多个技术领域,并推荐涉及开放性架构、互操作、网络安全性等方面的IEC 62357、IEC 61970、IEC 61850、IEC 61968和IEC 62351等5个标准为智能电网核心标准。

1.1.2 NIST研究进展

美国智能电网技术标准体系主要由NIST主导研究。NIST旨在建立一个实现智能电网互操作性的技术框架,对各种协议和标准模型进行协调,以实现各设备和系统之间的互操作。2010年1月,NIST发布了《智能电网互操作标准框架和技术路线图(1.0版)》,提出智能电网及其标准体系的概念模型,确定了75个现有的适用(或可能适用)于智能电网不断发展的标准。

NIST认为需要优先考虑8个领域:需求响应及用户用电效率、广域感知能力、电能储存、电气化交通、高级量测基础设施、配电网管理、信息安全以及网络通信,最终形成成百上千个智能电网技术规范和标准,并提出了15个需要优先制定的标准。

1.1.3 IEEE研究进展

2009年3月,IEEE批准成立了P2030工作组,其主要职责和研究重点是:为理解和定义电力系统与终端用电设备/用户之间的互操作提供技术指南;关注如何实现能源技术、信息技术和通信技术的融合;研究如何借助通信技术和控制技术,实现发电、输电、用电等环节的无缝操作;研究相关的接口定义;为建设更加可靠、灵活的电力系统提供新的方法;推动智能电网技术标准的编制和现有标准的修订工作。

2009年6月,P2030工作组召开了首次会议,明确其第1阶段的工作主要是编制《IEEE P2030标准草案:智能电网中基于信息和通信技术的电力系统与终端用电设备/用户之间的互操作》(简称 IEEE P2030标准草案)。目的是为理解智能电网中电力系统、终端用电设施及用户之间的互操作提供知识基础,包括其定义、特点、功能特性及其评价准则、工程原理的应用等。

1.1.4 其他主要机构研究进展

CEN-CENELEC于2010年3月召开了非正式会议,讨论欧洲智能电网技术标准化问题,成立了工作小组,积极推进智能电网技术标准研究工作。

德国智能电网技术标准路线图选出了11项重要标准,基本上为IEC标准,如IEC 62357,IEC 60870,IEC 61970/61968等。另外,德国还列出了楼宇自动化、智能表计和电力工程方面的一些标准,如IEC 62443,ISO/IEC 14543等。

日本经济产业省(METI)于2009年8月建立了智能电网技术标准化战略工作组,提出了7个智能电网关键技术领域:输电系统广域感知、需求侧响应、系统侧储能技术、需求侧储能技术、电动汽车、AMI和配电网管理,并重点关注分布式电源的功率调节技术和快速充电技术。

1.2 国内情况

近几年,在国家有关部委指导下,国内各标准化组织、科研机构、高校、制造企业等在标准化方面开展了大量工作,取得了丰富成果。2009年,国家电网公司启动了智能电网技术标准体系研究,成立专家工作组开展工作。工作组结合国内外智能电网标准研究和制定工作的最新进展,从中国建设智能电网的需求出发,按照8个专业分支,在梳理已有的779项国际标准(如表1所示)和772项国内标准(如表2所示)的基础上,编制完成了《国家电网公司智能电网技术标准体系规划》,用于指导国家电网公司坚强智能电网企业标准的编制,并在2010年6月29日对外发布,取得了积极的反响。

2 坚强智能电网技术标准体系

2.1 构建原则

按照分类信息学理论,分类应该遵循“由简到繁、由大到小”的一般原则。两分法是最经济的分类方法,然而也可能是最理想化、最远离实际的方法,尽管在特定阶段和特定情况下可能是实用的。全分法(完全枚举法)对大样本集体来说是最不经济的,事实上它也使分类本身变得不必要。为了应对实际事务中诸多因素,在两分法和完全枚举法之间达成认知平衡,衍生出多维的分类体系。借鉴生物学“门纲目科属种”的分类体系,基于认知的规律,提出坚强智能电网技术标准体系的系统性、逻辑性、开放性(简称SLO)原则。

1)系统性(systematic):

智能电网技术标准体系需要协调和指导智能电网相关技术领域的发展,指导和协调电力用户、电力企业和设备制造商,支持跨行业、跨地区开发和应用;协调和统一有关技术问题,连接系统的各个环节,确保其互操作性。因此,制定智能电网技术标准体系要从系统角度出发,根据系统的各种组成要素从多角度综合考虑,形成有机完整的体系,指导智能电网技术标准的制定。

2)逻辑性(logical):

智能电网技术应用包括传感与量测、电力电子、通信与信息、仿真分析与控制决策等技术,涉及发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节。各环节涉及的标准,尤其是相互间连接的过程中涉及的标准要充分考虑其逻辑性,体现建设、运行与检修、设备与材料等的逻辑关系,以保证标准体系的配套性,从而发挥标准体系的综合作用。

3)开放性(open):

智能电网技术标准体系应该是一个开放的体系,能与时俱进、动态扩展,以适应智能电网技术的发展需求,保持一定的先进性。技术标准体系的开放性使得标准的制定工作可以循序渐进地进行。

2.2 体系架构

按照SLO原则,设计国家电网公司坚强智能电网技术企业标准体系为“8个专业分支(domains)、26个技术领域(fields)、92个标准系列(series)、成百上千具体标准(standards)”4层结构,简称D-F-S-S体系,如图1所示。

标准体系的第1层是专业分支,包括综合与规划、发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息8个专业分支。

标准体系的第2层是技术领域。技术领域的划分关注坚强智能电网各环节的主要发展方向以及坚强智能电网研究与建设工作的重点,共包括26个技术领域。各专业分支包括的技术领域如图2所示。

标准体系的第3层包括92个标准系列。标准系列按照基础与综合、工程建设、运行与检修、设备与材料的逻辑关系划分。详见2.3节。

标准体系的第4层是成百上千个具体标准。

2.3 标准体系

2.3.1 综合与规划

1)智能电网方法学与接口:

智能电网方法学是智能电网总体规划和发展的思想方法,智能电网各环节接口是能源系统和信息系统之间、电力系统与用户/用电设备之间的互操作性规范。本技术领域包括智能电网术语与方法学、智能电网各环节接口等2个标准系列。

2)智能电网规划设计:

在原电网规划技术导则、安全稳定标准、电力系统分析计算规范等基础上补充修定电网智能化的相关内容。本技术领域包括智能输电网规划设计、智能配电网规划设计等2个标准系列。

2.3.2 发电

1)常规电源网源协调:

主要指常规电源涉网保护和控制技术,传统机组的调频调压等控制技术以及高频低频切机等保护技术。本技术领域包括网源协调技术、网源协调试验等2个标准系列。

2)大规模新能源发电并网:

为保证大规模新能源接入后电力系统的安全稳定运行,促进电网和新能源协调发展,需要制定坚强智能电网接纳大规模新能源并网方面的标准。本技术领域包括大规模新能源接入电网、大规模新能源发电并网特性测试、大规模新能源发电并网运行控制、大规模新能源发电监控系统及监控设备等5个标准系列。

3)大容量储能系统并网:

大容量储能技术是提高电网接纳间歇式电源的重要途径,将在坚强智能电网中获得广泛应用。本技术领域包括大容量储能系统接入电网、大容量储能系统并网特性测试、大容量储能系统并网运行控制、大容量储能系统监控系统功能规范和监控设备等5个标准系列。

2.3.3 输电

1)特高压输电:

是坚强智能电网的核心技术之一。本技术领域包括特高压交直流设计、建设、运行、设备等8个标准系列。

2)柔性直流输电:

在新能源并网、分布式电源并网、孤岛供电等方面将获得广泛应用。本技术领域包括柔性直流输电技术导则、柔性直流输电建设、柔性直流输电运行控制、柔性直流输电设备等4个标准系列。

3)柔性交流输电:

可以实现输配电系统的稳定性提高、可控性改善、运行性能和电能质量改善。本技术领域包括柔性交流输电技术导则、柔性交流输电系统建设标准、柔性交流输电系统运行控制标准和柔性交流输电设备标准等4个标准系列。

4)线路状态与运行环境监测:

为线路运行管理及维护提供信息化、数字化的共享数据,实现线路状态监测、线路运行环境监测和巡检技术的智能化。本技术领域包括监测系统建设及运行控制、监测设备等3个标准系列。

2.3.4 变电

智能变电站:是实现坚强智能电网的重要基础设施。本技术领域包括智能变电站技术导则、智能变电站建设、智能变电站运行控制、智能变电站自动化系统功能规范和智能变电站设备等5个标准系列。

2.3.5 配电

1)配电自动化:

除可以实现配电监控、馈线自动化、配电网分析应用等基本功能,还要支持配电网自愈控制、分布式电源/储能系统/微电网的接入、经济优化运行以及其他新的应用功能。本技术领域包括配电自动化技术导则、配电自动化建设、配电自动化运行控制、配电自动化主站系统功能规范和配电自动化设备等5个标准系列。

2)分布式电源接入配电网:

对配电运行管理提出了新的要求。本技术领域包括分布式电源接入配电网技术规定、分布式电源并网特性测试、分布式电源接入配电网运行控制、分布式电源监控系统功能规范、分布式电源监控设备等5个标准系列。

3)分布式储能系统接入配电网:

储能系统接入配电网在提高电能利用效率及供电可靠性的同时,也将改变传统的供电方式。本技术领域主要包括分布式储能系统接入配电网技术规定、分布式储能系统并网特性测试标准、分布式储能系统并网运行控制、分布式储能系统监控系统的功能规范、分布式储能系统监控设备等5个标准系列。

2.3.6 用电

1)双向互动服务:

建设双向互动服务平台能更好地满足用户用电智能化、多样化的服务需求,提高供电应急处置能力。本技术领域包括双向互动服务平台的建设、运行管理,双向互动服务终端设备及系统等3个标准系列。

2)用电信息采集:

用电信息采集系统为智能用电服务提供可靠的基础数据支撑。本技术领域包括用电信息采集系统的建设、运行管理、用电信息采集终端设备及系统等3个标准系列。

3)智能用能服务:

智能用能服务是对用户的用能情况进行实时监测,并根据用户的用能需求和能源供给情况,实现有序用电管理和能效管理智能化。本技术领域包括智能楼宇/小区的建设、运行管理、设备及系统等3个标准系列。

4)电动汽车充放电:

电动汽车充放电设施可实现电动汽车与电网的双向能量转换,是坚强智能电网的重要组成部分。本技术领域包括电动汽车充放电设施的建设、运行管理、设备及系统3个标准系列。

5)智能用电检测:

建设手段完备、功能齐全的智能用电检测系统,可进一步完善智能用电检测体系,保证计量装置和用电装置的安全可靠运行。本技术领域包括智能用电检测系统的建设、运行管理、设备等3个标准系列。

2.3.7 调度

1)智能电网调度技术支持系统:

按照层次结构分为基础信息标准和功能规范,功能规范又由基础平台和应用功能规范组成。本技术领域包括智能电网调度技术支持系统基础信息、基础平台功能规范、应用功能规范等3个标准系列。

2)电网运行集中监控:

变电和配电运行模式正在向集中监控和调控一体转变,需要制定相应的通信协议标准、集控中心体系结构规范、应用系统功能规范。本技术领域包括电网运行集中监控中心建设、运行、系统功能规范等3个标准系列。

2.3.8 通信信息

1)传输网:

传输网承载的业务包括电力生产、管理、经营的各个层面,是坚强智能电网通信的基础。本技术领域包括传输网技术和电力特种光缆技术等2个标准系列。

2)配电和用电侧通信网:

坚强智能电网要求配电和用电侧通信网承载更多的业务内容。本技术领域包括配电侧通信技术规范和用电侧通信技术规范等2个标准系列。

3)业务网:

坚强智能电网中通信业务网对电力通信承载的保护、安控、计量等专用业务和对语音、数据、视频等通用业务的建设、运行管理、设备与材料提出了新要求。本技术领域包括专用业务通信技术、通用业务通信技术等2个标准系列。

4)通信支撑网:

本技术领域包括智能电网通信网管系统1个标准系列。

5)智能电网信息基础平台:

该平台为各专业分支的信息化提供服务支撑,涉及移动信息接入、数据传输、信息集成与交换、数据集中存储与处理、信息展现等方面。本技术领域包括移动作业平台规范、信息网络建设标准、智能电网一体化信息模型标准、企业级数据集中管理平台规范、电网空间信息服务平台标准等5个标准系列。

6)通信与信息安全:

通信安全是指电力通信网络的安全,重点关注物理层和链路层的安全;信息安全指信息资产安全,即信息及其有关载体和设备的安全。本技术领域包括通信网安全防护技术、信息系统与设备安全规范、信息技术安全性评估准则、信息安全管理体系等4个标准系列。

3 首批推荐的坚强智能电网核心标准

通过对国内外标准的梳理和分析,依据与坚强智能电网的关系和重要性,选取了部分与坚强智能电网建设密切相关、系统性强、涉及面广、相对重要的22项标准作为国家电网公司首批推荐的坚强智能电网核心标准。首批核心标准及其与国家标准、国际标准的对应关系如表3所示。

4 建议

1)坚强智能电网应纳入国家发展战略

智能电网已被欧美国家纳入国家战略,成为欧美能源和经济政策的重要组成部分。坚强智能电网建设涉及多个领域和行业,能够推动国家技术进步,带动多个产业发展,因此更加需要政府相关部门统筹规划、统一协调,将坚强智能电网建设上升为国家发展战略。

2)推进坚强智能电网关键技术标准国际化

争取国家有关部门和标准化管理机构的支持,优选坚强智能电网企业标准推荐为行业标准和国家标准。同时,成立坚强智能电网技术标准国际化工作组,把握国际智能电网发展趋势,积极参与国际智能电网技术标准建设工作,努力争取将中国智能电网重点技术领域的标准推荐为国际标准。

3)多方协作共同参与制定坚强智能电网技术标准

坚强智能电网技术标准需要电网企业、发电企业、制造企业、科研机构、高等院校、行业协会等多方协作,建立广泛的合作机制和实践体系,建立跨行业沟通平台和合作机制,共同推进坚强智能电网标准体系建设完善 。

参考文献

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[3]姚建国,赖业宁.智能电网的本质动因和技术需求.电力系统自动化,2010,34(2):1-4.YAO Jianguo,LAI Yening.The essential cause and technical requirement of smart grid.Automation of Electric Power Systems,2010,34(2):1-4.

[4]何光宇,孙英云,梅生伟,等.多目标自趋优的智能电网.电力系统自动化,2009,33(17):1-5.HE Guangyu,SUN Yingyun,MEI Shengwei,et al.Multi-indices self-approxi mate-opti mal smart grid.Automation of Electric Power Systems,2009,33(17):1-5.

[5]IEC SMB Smart Grid Strategic Group(SG3).IEC detailed technical reference document for smart grid standardization—roadmap discussion.2010.

[6]National Institute of Standards and Technology(NIST).NIST framework and roadmap for smart grid interoperability standards:release1.0.2010.

坚强智能电网 篇7

建设统一坚强智能电网,陕西公司具有特殊的网架条件和比较优势。陕西电网正处在升级的关键时期,电网装备水平正在向特高压、大容量、高参数、高自动化迈进。到201 2年,陕西公司将初步建成省内750千伏主网架。750千伏电网作为继1 000千伏电网基础上的全新电网,陕西公司将成为全国网省公司中唯一以750千伏超高压电网为骨干网架的公司,全新的750千伏电网为统一坚强智能电网的建设提供了丰富土壤。同时公司电力管理体制单一,直供直管用户相对集中,“SG186”一体化信息平台正在深化应用,建设智能电网的比较优势明显。我们有责任、有义务自我加压,勇于创新,争取统一坚强智能电网建设的试点,做智能电网建设伟大工程的开拓者。

建设统一坚强智能电网,是陕西电网未来发展的必由之路。未来3-10年,是陕西电网发展方式转变的关键时期,至2012年,陕北特高压外送工程将全面投产,陕西电网三个送端、四个通道的外送格局将全面形成,外送能力将达到1 370万千瓦。横联关中、纵贯三秦的陕西750千伏“8站15线”骨干网架也将初步形成,陕西电网将跨入一个崭新的发展阶段,不断完善电网规划、加快推进电网建设、实现电网升级换代,建设统一坚强智能电网将成为未来三年和今后一个时期公司电网发展的主题。

建设统一坚强智能电网,是提升公司发展质量和水平的核心动力。建设统一坚强智能电网将实现电网发展方式的历史性创新,为公司发展方式转变提出了严峻挑战,要求公司发展实现深刻的变革。建设统一坚强智能电网,要求公司管理体制、机制、员工素质、科技研发、安全管理、调度管理、企业文化建设等方面要努力适应高电压、大电网、大机组运行的需要,要求公司尽快建立发展思路清晰、发展目标明确、发展前景鼓舞人心的公司发展战略规划,要求公司深化“四化”工作,实现公司各项管理工作从条块分割向协同运作转变、从资源分散向优化配置转变,从管理粗放向精益运营转变,从标准不一向统一规范转变。

建设统一坚强智能电网,需要公司系统上下统一思想,统一意志,统一行动,切实增强责任意识和超前意识,讲复命,重实干。坚决落实公司党组决策部署,大兴求真务实之风,务求“实干、实用、实效”,真抓实干,咬定目标,一抓到底,务求必成。牢固树立“诚信、责任、创新、奉献”的核心价值观,始终坚持高标准、严要求,增强工作的计划性、超前性,狠抓工作落实,提升工作质量和效率,促进工作上水平。

坚强智能电网 篇8

目前,关于智能电网促进低碳发展的路径和机理尚没有形成统一的认识和完整的理论体系,如何充分发挥我国坚强智能电网在促进低碳发展中的作用是亟需研究的问题。本文将从能源生产、输送、消费、交易等环节梳理坚强智能电网促进低碳发展的作用,构建坚强智能电网促进低碳发展的作用框架,以期对推进坚强智能电网建设、支撑并促进低碳发展具有参考价值。

低碳经济是以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益为主要特征,以减少温室气体排放为目标的经济发展新模式,是未来经济发展的主要方向和制高点。低碳发展是世界经济发展的新模式,智能电网在促进低碳发展中发挥着重要作用。如何在保证经济发展前提下,兼顾社会转型,发展低碳经济,成为我国必须解决的重大课题。

智能电网就是电网的智能化,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,将高级测量体系、传感技术、通讯技术、高温超导技术和储能控制等新技术成果应用于传统的物理电网;引入了新的智能产品和服务,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。在电力系统的电力输送过程中,智能电网具有强大的电力输送功能,并且还能有效保证其安全与稳定。智能电网是保证电网安全、经济和优质运行的重要手段,是经济和技术发展的必然结果。

我国在“十二五”期间普遍推行智能化能源网。目前,国家电网公司开展了坚强智能电网建设。其核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。随着国家电网公司加快坚强智能电网建设,国网湖北电力也加快了常规变电站的智能化改造及智能化变电站建设的步伐,加快建设智能电网的配套产业集群。加快建设组建信息化自动化互动化坚强智能电网,使电网加快进入现代化的智能时代。其中,坚强是基础,智能是关键。坚强智能电网不仅是连接电源和用户的电力输送载体,更是具有网络市场功能的能源资源优化配置载体,将成为低碳经济发展的“有形之手”。

2 我国智能电网的建设与发展战略

广义的智能电网,涵盖了电力系统各个方面的数字化、自动化、信息化和互动化的系统,具有兼容性、自愈性、预防性、互动性和经济性等特点;狭义而言,主要是其核心部分电网的智能化建设。近年来,国家电网公司在认真分析世界电网发展新趋势和中国国情的基础上,努力转变电网发展方式,对特高压输电技术进行技术攻坚,取得了重大突破,在试验示范工程成功投运的基础上,确立了我们的发展战略,那就是建设统一坚强智能电网,提出了:以统一规划、统一标准、统一建设为原则,以特高压电网为网架,协调发展各级电网,建设具有信息化、互动化、自动化特征的国际领先的统一坚强智能电网;努力自主创新,使得智能电网具备坚强的网架结构;大范围资源优化配置能力和用户多样化服务能力,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,保障电力的安全、优质、可靠供应,实现电网发展方式的重大转变,满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。智能化变电站是智能电网的重要组成部分,其设计与建设包含几大复杂的系统:智能设备系统、智能自动化系统、智能在线监测系统、智能辅助系统、智能电源系统、智能通信系统。它们包括了智能变电站设计与建设全部内容,形成统一的智能变电站一体化系统。图1所示是我国智能电网的发展策略。

3 智能电网优势

随着经济的发展和人们生活水平的提高,用电量也随之增大,而我国毕竟是一个煤多、缺油、少气的国家,在可再生能源过程中有重大的潜力。基于这种现状和不同区域能源消费需求,提出了智能电网。智能电网在实际应用过程中,不仅具有技术功能,同时也有相应目标功能。电网相应功能的实现,在一定程度上不仅能减少碳排放量,在一定程度上也能提高能源利用率,从而真正达到多元化生产需求。就目前来看,智能电网在发电、输电、配电和用电等不同环节都有一定作用。智能电网在实际应用过程中,能通过大量的可再生能源和先进的技术实现清洁发电,从而减少碳排放量,引入更多可再生能源。再加上智能网是在微电子技术基础上产生的,其在配电接入环节有重要作用;智能电网在发电和输电环节能通过储电技术也能为可再生能源提供相应保障,并最大限度的降低用电高峰备用容量投资需求。通过特高压电技术在一定程度上也能降低损耗、减少电力工程投资。再电网技术的应用和分布式电源的引用,在一定程度上也能为实现资源供给和优化调度创造条件,并最大限度的实现集中供电需求,从而减少电机和输电线路投资。同时也可以通过相应互动营销模式,对用户用电进行相应优化,从而减少峰谷差和电网投资;也可以对电网管理进行优化,真正的实现电网和用户互动,从而提高电力公司服务水平,增加新营销业务,使电效率得以真正的提高。

4 低碳经济中智能电网起到的支撑作用分析

4.1 促进能源替代推动能源结构低碳化

我国的坚强智能电网建设战略和目标是建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,为电能的清洁生产奠定了基础。为清洁能源的规模化开发和利用提供物质基础,智能电网调度技术也使得调度系统对大电网的驾驭和进行资源优化配置实现智能化,大大提高了风险防御能力、科学决策管理能力,能够实现灵活高效地调控和良好的市场调配。这将极大地促进我国能源结构优化。同时,充分发挥大电网的联网效益,减少发电装机容量,降低火电机组启停的能耗,促进低碳发展。

4.2 提高能源利用和输送效率,促进能源输送环节的低碳化

智能调度系统和灵活输电技术(FACTS)的推广应用以及与用户的实时双向交互,可以改善电力负荷曲线、优化系统的潮流分布、减少输配环节损耗,提高能源的输送和利用效率,促进节能减排。坚强智能电网的建设有助于推进我国能源输送从输煤为主向输煤输电并举转变,从传统化石能源输送向以清洁能源高效利用为内涵的二次能源输送转变。

(1)推动输煤输电并举

坚强智能电网发展有助于转变电力就地平衡格局,推动输煤输电并举,减少电煤运输特别是公路运输过程中的能耗和排放,实现能源的高效利用。

(2)降低输配电网损耗

随着坚强智能电网管理水平、管理理念的不断提升和先进监控、通信等电网智能化技术的应用,电网的线损率还将进一步下降。智能电网运行相对于整个低碳电力系统的实现方式还集中表现在对智能电网运行系统损耗问题的合理控制与降低。特高压技术将有效降低电力输送过程的损耗。借助于先进智能电网输电技术的综合应用能够显著降低电能在中间传输环节中出现的线损问题,同样达到对整个低碳电力系统节能减排需求予以满足的关键目的。

(3)优化调度方式

基于智能电网运行过程当中合理的调度管理技术,具有可控性、安全性、灵活性和坚强性的特点,能够充分发挥电网在资源配置方面的作用。借助于智能电网运行过程所支持的综合自动化系统,电网能够实现对大量分布式电源的集成,并将其汇总至电网运行系统中协调运行,且此过程当中所实现的分布式电源集成是一种对线损最小的无缝式继承处理,由此同时实现低碳电力系统的节能需求。

4.3 控制终端节电,促进能源消费环节的低碳化

通过智能交互终端,用户可以根据自己的用电习惯、电价水平以及用电环境,给各种智能家电设备设定参数,进而提高终端用能设备的电能利用效率,实现节电。推动智能用电。从智能电网发挥支撑性能的实现角度上来说,能够支撑低碳电力系统发展与完善的方式基本可以分为以下几种类型:首先,智能电网借助于对降压节电技术的综合应用发挥其相对于终端节电的控制目的;其次,智能电网能够借助于对用电信息反馈技术(相对于电力系统终端用户而言)以及供电系统需求侧响应技术(相对于电力系统运行而言)的综合应用实现对于用户用电模式的优化处理,进而实现节电效益的长时间且持续性发挥;最后,电动汽车的低碳效益除了电能替代汽油外,还有电网负荷率的提高产生的效益。坚强智能电网一方面为电动汽车提供便利快捷的充电网络,智能电网能够借助于对电动汽车装置的应用实现电能产品在传输过程中的反响性,在此过程当中通过对整个电力系统负荷机组运行的合理控制实现整个低碳电力系统的节能减排目的,另一方面巧妙利用电动汽车的储能装置,为电网调峰、稳定控制和电能质量改善做出贡献,使得电力供应系统更稳定、更高效。

5 智能电网低碳效益评价

以我国东北、华北、华东、华中、华南、西南、西北7大区域作为决策单元,运用DEAP2.1软件对各区域的智能电网低碳效益进行一阶段DEA评价,结果如表1(一阶段)所示。根据前文推算的预期数据,到2020年,我国促进智能电网低碳发展的综合效益平均得分为0.909,其中纯技术效益平均得分0.949,规模效益平均得分0.948,说明技术进步和规模发展在促进我国智能电网低碳方面均具有明显作用”从具体得分看,华东、华中、华南、西北4个地区得分为1.000,表明这些地区在智能电网促进低碳发展上均处于生产前沿面,低碳效益显著。其他地区得分均小于1.00,说明其低碳效益尚不理想,还可通过技术改进或规模调整进一步提高。另外,从规模报酬看,除低碳综合效益得分为1.000的4个地区表现为规模报酬不变外,华北、西南地区为规模报酬递增,东北地区却为规模报酬递减。由于未来10年我国智能电网处于建设和发展的上升期,出现规模报酬递减情况的机率很小,说明外部环境因素可能影响到投入产出指标,从而降低了评价结果的准确性。

注:①“drs”为规模报酬递减;②“-”为规模报酬不变;③“irs”为规模报酬递增。

将一阶段DEA评价得出的各区域智能电网4个投入变量的松弛变量作为因变量,将3个环境变量作为自变量,运用Frontier4.1软件进行SFA分析,结果如表2所示。在4个投入松弛变量的SFA模型中,各环境影响因素均通过了1%或5%的显著性检验,说明设定的SFA模型合理。同时,4个模型的LR单边检验均通过5%的显著性检验,说明环境因素对评价指标有较大影响,有必要进行二阶段SFA分析。

从表2可以看出,“地区社会用电量”、“地区GDP”、“地区固定资产投资”3个环境因素在SFA模型中的系数分别为正值、负值和正值。这意味着:①地区社会用电量与投入冗余变量之间正相关,说明随着地区消费增长,将使智能电网在促进低碳方面投入增大;②地区GDP与投入冗余变量之间负相关,说明随着地区经济增长,将带动智能电网技术进步和规模优化,使智能电网实现既定碳排放目标的同时,减少投入量;③地区固定资产投资与投入冗余变量之间正相关,说明随着地区资增长,将为智能电网促进低碳发展营造更为良好的投资环境,从而增加智能电网在促进低碳方面的投入。可见,环境因素对智能电网促进低碳发展的投入量有重要影响。处于较好环境的区域,其低碳效益得分可能较高;而处于较差环境的得分可能较低。因此,第一阶段DEA评价包含了环境影响因素,其评价结果难以准确反映各区域智能电网的低碳效益。

注:(①“**”、“*”分别表示1%、5%水平上显著。

6 结语

随着全球变暖和环境问题的加剧,低碳经济已经成为国际化发展趋势。电力企业作为国民经济重要组成部分,在促进低碳经济发展过程中有重要作用。智能电网是在保证国家能源安全和应对气候变化情况下提出的,随着时代的发展,智能变电站建设的不断深化,智能电网在电力系统传输中具备强大的电力输送功能,并且可以大力促进低碳电力可持续发展。

参考文献

[1]贾文昭,康重庆,刘长义,李蒙.智能电网促进低碳发展的能力与效益测评模型[J].电力系统自动化,2011(01).

坚强智能电网 篇9

1 国内外对220k V智能电网技术标准体系的研究

1.1 国外对220k V智能电网技术标准体系的主要研究现状。

NIST于2009年9月底推出了标准体系V1.0, 智能电网标准制定三步走计划及电网互操作体系框架和路线图。2.0版本在1.0版本基础上, 增加了22条适用于220k V智能电网的标准, 技术规范和导则。SG3明确了100多项与220k V智能电网相关的标准, 并在2.0版路线图中将核心标准从1.0版路线图中的5个扩充到了8个, 见表1。

1.2 国内对220k V智能电网技术标准体系的研究现状。

我国对220k V智能电网的研究是在2009年开始的, 并成立了工作小组, 对220k V智能电网进行标准化的体系研究。工作小组针对我国电网的实际情况, 并结合我国对电网的应用情况, 制定了完备的体系。2011年5月, 国家电网公司对这一标准体系规划进行修编, 保留了220k V智能电网体系原有的架构只对个别领域和标准进行了更加合理的调整。

2 220k V坚强智能电网技术分析

2.1 构建原则。

220k V坚强智能电网在构建的过程中要遵循特定的原则, 从整个系统运行的角度出发, 要具有系统性、逻辑性, 并遵循开放性。在构建220k V智能电网时要使每一个环节能够有机地衔接起来, 从而形成一个缜密的220k V智能电网系统。系统性是指220k V智能电网标准体系要从系统角度出发, 根据系统的各种组成要素从多角度综合考虑, 形成有机完整的体系, 指导智能电网技术标准的制定;开放性是220k V智能电网技术标准体系能够与时俱进的重要保障, 确保了标准体系连续不间断的向前发展, 不断适应新的不断发展的科技环境。

2.2 体系架构。

按照220k V智能电网的构建原则, 在构建220k V智能电网时要按照国家相关的体制。构建220k V智能电网主要分为四个标准, 由四个主要的层面构成。分别是:专业分支、技术方面、标准系列, 具体的标准。

2.3 220k V坚强智能电网标准体系

2.3.1 综合与规划。

在综合与规划这一专业分支中包含了220k V智能电网的方法学和接口以及220k V智能电网规划设计这两个技术领域的标准。在这两个技术领域中又各提出了两项共四项的系列标准, 分别是:220k V智能电网相关的概念和表达方式;220k V智能电网的接口与连接方式;220k V智能电网的规划与设计原则;220k V智能电网应用的标准。

2.3.2 智能发电。

这一专业分支下辖常规电源网厂协调、大规模新能源发电并网、大容量储能系统并网3个技术领域, 其中有12个标准体系, 电网的协调有2个标准体系, 在大规模能源开发的条件下, 有5个标准的系列。

2.3.3 智能输电。

输电是220k V智能电网建设中十分重要的一环, 智能输电设备是这一分支的重点研究对象, 输电分支所包含的技术领域主要有以下几个部分:高压方式的输电、柔性的直流电输送、柔性的交流电输送、在线性状态下的电力输送、电力的运行与周围环境的监控等方面, 按照这四个方面制定出19项标准体系。

2.3.4 智能变电。

智能变电站是220k V智能电网的基础, 在220k V智能电网的建设中, 其占据重要的地位, 智能变电站能够为220k V智能电网提供多项技术支持, 主要有一次设备、网络化的设备和自动化设备等。

2.3.5 智能配电。

智能配电主要是由配电的自动化、电源的分布式安装、储能系统的分布式运行等技术构成的, 这些技术包含了15个标准系统。而且, 智能配电能够对一些大型的系统进行集成, 系统的接口具有一致性, 这样能够确保220k V智能电网能够稳定的运行, 提高了220k V智能电网运行的安全性。

2.3.6 智能用电。

在用电的过程中实现智能化特点, 可以完成一些智能化的指标, 实现双向支持, 能够实现互动化的服务, 为用户提供更好地服务, 能够自动的对信息进行收集, 而且能够对一些电力设备进行自动化的充电, 实现了智能化的检测技术, 这些技术的实现已经制定了15项标准的体系, 现在都已经开始实施。

2.3.7 智能通信信息。

在进行智能化通信的时候, 主要运用了网络的通信, 结合计算机技术, 实现了信息化的运用, 网络是通信的关键设施, 结合配电通信的设施, 从而能够实现智能化信息通信, 在智能化通信的过程中, 主要运用了网络传输网和业务网, 构建了一个信息的平台。

结语

我国经济以及科技的快速发展决定了我国根据实际情况建设220k V智能电网已是不可逆转的趋势。因此, 我国要加强国家之间的合作关系, 完善220k V智能电网标准制度的制定, 对未来各国220k V智能电网的建设具有战略意义。通过220k V坚强智能电网的发展, 从而促进对各行各业的发展。

参考文献

[1]王益民.220kV坚强智能电网技术标准体系研究框架[J].电力系统自动化, 2010 (22) :1-6.

坚强智能电网 篇10

储能技术的应用是在传统电力系统生产模式基础上增加一个存储电能的环节,使原来几乎完全“刚性”的系统变得“柔性”起来,电网运行的安全性、可靠性、经济性、灵活性也会因此得到大幅度的提高。因此有人将储能技术誉为电力生产过程中的“第六环节”,电力储能技术的应用前景非常广阔。

1 储能技术在坚强智能电网中的作用

优质、自愈、安全、清洁、经济、互动是我国智能电网的设定目标,储能技术尤其大规模储能技术具备的诸多特性得以在发电、输电、配电、用电4大环节得到广泛应用,储能技术是构建智能电网及实现目标不可或缺的关键技术之一。

1.1 储能技术在电力系统稳定中的作用

储能技术的应用可以改变传统电力系统稳定控制的思维方式,从一个新的角度认识电力系统的稳定性问题,并寻求一种可能会彻底解决电力系统稳定性的方法。

在传统的电力系统中,任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡,而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快,就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡,这是一种主动致稳电力系统的思想。由于这种与储能技术相关的稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用,因此,可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。同时,由于这种稳定控制装置所产生的控制量可直接作用于导致系统振荡的源头,对不平衡功率进行精确的补偿,可以较少甚至不考虑系统运行状态变化对控制装置控制效果的影响,因此装置的参数整定非常容易,对于系统运行状态变化的鲁棒性也非常好[2,3]。

1.2 储能技术在新能源发电中的作用

化石能源供应不足已成为全球经济发展的瓶颈。同时,使用化石能源造成的环境污染问题已受到全球的高度重视,积极开发新能源和储能技术,减少人类对化石能源的依赖,已成为业界和科技界研究的热门课题。

在可再生能源中,风能和太阳能因来源丰富、取之不尽、用之不竭,并在利用过程中无环境污染或污染很小而特别引起关注,但风能和太阳能存在间歇性、不稳定性和不可控性等缺陷,为保证其供电的均衡性和连续性,储能装置成为风力发电、光伏发电系统的关键配套部件[4]。因此,在利用太阳能和风能的同时,必须重视储能技术的开发。

近年来,特别是在《中华人民共和国可再生能源法》出台之后,我国风力发电和光伏发电产业发展迅速,但大规模发展新能源仍存在技术瓶颈,主要是风力发电、光伏发电的并网技术、发电的间歇性问题需要成熟的储能技术加以解决。因此,在新能源装机容量提升的同时,必须同步提升储能容量,有效地改善其电能输出质量。

1.3 储能技术在分布式发电中的作用

当今社会对电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高,传统的大电网供电方式由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。目前,大电网与分布式发电相结合被世界上很多能源电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电网安全性和灵活性的主要方法,是21世纪电力工业的发展方向[5]。

分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的配置较小的发电机组,以满足特定用户的需要或支持现存配电网的经济运行。分布式发电包括微型燃气轮机发电、燃料电池储能、可再生能源如太阳能和风力发电等。

基于电网稳定性和经济性考虑,分布式发电系统要存储一定数量的电能,用以应付突发事件。现代储能技术已得到了一定程度的发展,在分布式发电中已经起到了重要作用,可以改善电能质量、维持电网稳定;在分布式电源不能发电期间向用户提供电能。

1.4 储能技术在电动汽车中的作用

电动汽车以电能为动力,能够实现运行时零排放、低噪音,是解决能源和环境问题的重要手段。坚强智能电网的建设将大大促进电动汽车的发展,包括建成完善的电动汽车配套充放电基础设施网络,形成科学合理的电动汽车充放电站布局,充放电站基础设施满足电动汽车行业发展和消费者的需要,电动汽车与电网的高效互动得到全面应用。

与传统燃油汽车相比,电动汽车还存在充电时间长、续驶里程短、使用成本高等一系列问题。其中储能技术是阻碍电动汽车产业发展的主要瓶颈,储能技术的发展必将带动电动汽车产业的更大发展。

2 储能技术原理与常用的储能方式

2.1 储能技术的原理与特点

由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的电网接入装置成为储能系统的两大部分。储能装置主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。电网接入装置实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换,实现电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能[6,7]。

储能系统的容量范围比较宽,从几十千瓦到几百兆瓦;放电时间跨度大,从毫秒级到小时级;应用范围广,贯穿整个发电、输电、配电、用电系统;大规模电力储能技术的研究和应用才刚起步,是一个全新的课题,也是国内外研究的一个热点领域。

2.2 常用的储能方式

目前,储能技术主要有物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容器等)和电磁储能(如超导电磁储能等)等[6]。

1) 物理储能中最成熟、应用最普遍的是抽水蓄能,主要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天,其能量转换效率在70%~85%。抽水蓄能电站的建设周期长且受地形限制,当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。压缩空气储能早在1978年就实现了应用,但由于受地形、地质条件制约,没有大规模推广。飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能存储起来,在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮储能的特点是寿命长、无污染、维护量小,但能量密度较低,可作为蓄电池系统的补充[8]。

2) 化学储能种类比较多,技术发展水平和应用前景也各不相同:

(1) 蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术,根据所使用化学物质的不同,可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池具有技术成熟,可制成大容量存储系统,单位能量成本和系统成本低,安全可靠和再利用性好等特点,也是目前最实用的储能系统,已在小型风力发电、光伏发电系统以及中小型分布式发电系统中获得广泛应用,但因铅是重金属污染源,铅酸电池不是未来的发展趋势。锂离子、钠硫、镍氢电池等先进蓄电池成本较高,大容量储能技术还不成熟,产品的性能目前尚无法满足储能的要求,其经济性也无法实现商业化运营。

(2) 大规模可再生燃料电池投资大、价格高,循环转换效率较低,目前尚不宜作为商业化的储能系统。

(3) 液流储能电池具有能量转换效率较高,运行、维护费用低等优点,是高效、大规模并网发电储能、调节的首选技术之一。液流储能技术在美国、德国、日本和英国等发达国家已有示范性应用,我国目前尚处于研究开发阶段。

(4) 超级电容器是20世纪80年代兴起的一种新型储能器件,由于使用特殊材料制作电极和电解质,这种电容器的存储容量是普通电容器的20~1 000倍,同时又保持了传统电容器释放能量速度快的优点,目前已经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合[9,10,11]。

3) 超导电磁储能利用超导体制成线圈储存磁场能量,功率输送时无需能源形式的转换,具有响应速度快、转换效率高、比容量/比功率大等优点,可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节,提高电网稳定性和功率输送能力的要求。和其他储能技术相比,超导电磁储能仍很昂贵,除了超导体本身的费用外,维持系统低温导致维修频率提高以及产生的费用也相当可观。目前,在世界范围内有许多超导电磁储能工程正在运行或者处于研制阶段。

各种储能技术的发展程度、系统规模及应用环节比较如图1所示。各种储能技术综合比较如表1所示[6],表1中UPS为不间断电源。

3 储能产业的发展前景

由于我国的能源中心和电力负荷中心距离跨度大,电力系统一直遵循着大电网、大电机的发展方向,按照集中输配电模式运行,随着可再生能源发电的飞速发展和社会对电能质量要求的不断提高,储能技术应用前景广阔。国家电网公司近期确定的智能电网重点投资领域中包括了大量储能应用领域,如发电领域的风力发电和光伏发电中应用储能技术项目,配电领域储能技术,电动汽车充放电技术等。

储能技术主要的应用方向有:①风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网,用于偏远地区供电、工厂及办公楼供电;②通信系统中作为不间断电源和应急电能系统;③风力发电和光伏发电系统的并网电能质量调整;④作为大规模电力存储和负荷调峰手段;⑤电动汽车储能装置;⑥作为国家重要部门的大型后备电源等。

随着储能技术的不断进步,安全性好、效率高、清洁环保、寿命长、成本低、能量密度大的储能技术将不断涌现,必将带动整个电力行业产业链的快速发展,创造巨大的经济效益和社会效益。

4 促进大容量储能产业发展的政策建议

1) 将储能与新能源发展同步规划。

按照实现整个电力系统安全运行和效率最优的原则,在规划新能源发电和电网输送线路的同时,应提出相应的储能解决方案,明确储能发展的规模和建设区域等。

2) 实施峰谷电价和储能电价政策。

峰谷电价在不同地区可有所差别,但应尽量为电网削峰填谷和吸引储能投资创造更大空间。

3) 规范新能源发电技术要求与并网管理。

国家应出台有关新能源并网的强制性技术标准,建立强制并网认证和检测制度。实施新能源发电出力短期预测报告制度,提高短期预测能力和水平。电网公司对符合入网要求的电能应及时全额接收,对电能质量差、发电预测误差大的新能源发电可选择性接收,并建立相应的惩罚机制。

4) 鼓励投资主体多元化。

在理顺投资回报机制、规范入网技术要求的前提下,应鼓励发电商、电网公司、用户端、第三方独立储能企业等任何有条件的投资方投资建设储能装置。

5) 加紧安排多个储能示范项目。

通过实施若干个储能示范项目为储能企业提供重要的工程实践机会,为未来大规模应用储能技术积累技术数据和运行经验。在示范项目中,要结合考虑各类储能技术的性能,在全面评价基础上,根据具体用途选用合适的储能技术。早期的示范项目可先与风力发电、光伏发电相结合,探索应用于风力发电和光伏发电的储能技术。

6) 加大对大容量储能技术的研发投入,鼓励储能技术多元化发展。

储能技术的研究应超前于需求发展,不能等到出现瓶颈的时候再考虑加大投入,另外需进一步加大对储能技术基础研究的投入,鼓励原始创新,掌握自主知识产权。应将大规模储能技术研究及其产业化应用列入国家科技重大专项。由于目前还没有任何一项储能技术完全胜任各种应用领域的要求,因此在重点扶持液流电池、锂离子电池等关键技术的同时,也应鼓励和支持其他储能技术发展。

5 结语

储能技术的应用是坚强智能电网建设的重要组成部分,可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷,可以提高电力设备运行效率、降低供电成本,还可以作为促进可再生能源应用,提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建将促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长,从而带来相应的投资机会。随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。