智能电网自愈

智能电网自愈L智能电网的概念到目前为止，智能电网并没有统一的定义。它是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到了实时监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用的分布式智能和宽带通讯及自动控制系统的集成，它能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。根据IBM中国公司高级电力专家MartinHauske的解释，智能电网有三个层面的含义，首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控；然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合；最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。埃森哲认为，智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测(能够监测电网所有元件的状态)、可控制(能够控制电网所有元件的状态)和自动化(可自适应并实现自愈)，从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。总之，智能电网就是通过传感器把各种设备资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。2智能电网的特点和目标a)自愈，不论发生什么事故，智能电网都能自身解决以保证电力系统的安全性⋯。b)鼓励和包括末端电力用户，使之与电网自适应交互。c)防范网络攻击和抵御自然灾害。d)提供21世纪所需要的电能质量。e)优化，以使资产和设备得到最好的应用。f)协调发电和储能选择。g)使电力市场化可以进一步实现。3智能电网中的网络自愈性根据余贻鑫院士的描述，自愈是指不论发生什么事故，智能电网都能自身解决以保证电力系统的安全性。自愈和自适应需要实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。智能电网中的自适应性和自愈性就是利用快速的、可靠的监控网络，实时收集电网的运行状态，对电网运行的安全性、稳定性、可靠性进行实时综合评估、判断，并在评估判断的基础上，进行自动操作。如投入备用线路、主变，切除影响稳定的线路、负荷，增强系统的稳定性和可靠性。4智能电网自愈功能的特点保障大电网安全是世界性难题。美国《技术评论》杂志将“大电网控制”与“基因组学”等一同列为21世纪九个开拓性新兴科技领域。各国政府和研究机构投入了大量的人力和财力开展相关研究。2001年，欧盟资助了两个大型电力系统基础研究项目，即OMASES(OpenMarketAccessandSe—curityAssessmentSystem)和EXaMlNE(PowerSecurityintheNewMarketEnvironment)，旨在研究大型电力系统动态安全评估的新理论与新方法。2006年，欧盟发布了《EuropeanTechnologyPlat—formSmartGrids：VisionandStrategyforEurope’SElectricityNetworksoftheFutureen))的报告，阐述了2020年及以后欧洲电网发展的设想和展望，并指出这个设想的核心和实现这个设想的道路。1999年，美国政府投资3000万美元，资助由美园国防部和美国电力科学研究院共同提出的C1N／S1计划(ComplexInteractiveNetworks7SystemsInitiative)；2003年，义提出“综合能源及通信系统体系结构”(IECSA，IntegratedEnergyandCommu—nicationsSystemsArchitecture)重大研究计划，开展电力基础设施战略防御系统(SPII)，StrategicPowerInfrastructureDefenseSystem)的研究，旨在探索新的技术环境下电力系统安全运行的新理论和新方法。同年，美国能源部发布了《Grid2030：ANationalVisionforElectricity’SSecond100years}，提出了“Grid2030”的远景设想，当年7月，发布了《NationalElectricDeliveryTechnologiesRoadmap：TransformingtheGridtoRevolutionizeElectricPowerinNorthAmerica》，初步确定了“Grid2030”所要采用的技术及其研发计划，当年10月，美国能源部成立了输配电办公室统筹规划未来电网设想的实施。在上述研究的基础上，2009年，美国新一届政府更是提出了通过大规模地建设“智能电网”(Intelligrid)来发展ET技术(能源与环境技术，EnergyandEnvironmentTechnology)从而再造美国的战略新思维，对大电网的全面安全防御体系提出了更高的要求。上述这些研究计划的一个共同的显著特点是：更加强调电力、信息和控制三者的融合，用信息流控制能量流，使电网具有自愈(Self—healing)的能力，代表了大电网安全防御研究的新方向。自愈电(Self-healingGrid)或电网自愈控制的新概念，基本涵盖了电网安全控制领域的各种新进展，是传统电网调度控制的完善和发展。自愈式系统(Self-healingSystem)是指自身具有强壮性并具有自愈控制功能的物理系统。自愈控制应包括两方面的内容：在系统运行过程中自治地避免安全事件的发生；一旦安全事件发生，自治地避免安全事件的运行危害。自愈电网具有两个显著特征：强调预防控制，发现和及时消除事故隐患；故障情况下能维持系统继续工作，不造成系统的运行损失，并且自治地从故障中恢复。然而，目前提出的电网自愈控制虽然强调目标是故障后不失去负荷，但却没有将自愈电网的理念与大停电的演化规律相关联。自愈电网的概念于2000年正式提出，是美国电力科学研究院(EPRI)和美国国防部(DoD)联合发起的CIN／SI项目的研究内容的一部分，共有26所美国大学和丽家能源公司参与到该项目的研究中，其主要目标是建立具有自稳定、自优化和自愈能力的电力网络、互联通信、交通和金融等基础设施。研究中针对电力系统，提出了一种可预防自然灾害或人为因素造成电网灾难性连锁故障的防御系统框架——电力战略防御系统(SPII))，该系统利用多代理(MAS)技术，实时收集系统广域信息和关键信息，快速评估系统脆弱性，提供智能的广域保护和电网重构功能。随后开展的lECSA计划描述了未来的电力系统架构，可以概括为：电力系统包含大量自动输电和配电系统，它们运行在一个高效、可靠且相互协调的模式下，系统能够以自愈的方式处理紧急状况，同时对能量市场和电力公司的业务需求能够给予快速响应，系统能够服务于数量巨大的用户，同时具备一个智能的通信基础设施以实现及时、安全、自适应的信息交换，从而保证为社会提供可靠而经济的能源。这些研究成果在美国奥巴马政府提出的智能电网战略计划中都得到了充分的体现。总体来看，现有的自愈电网理念强涮的是电力与信息的融合，依靠强大的信息系统为电力系统的安全运行提供支持，但没有研究电网稳定控制体系的功能设计和组织，也没有涉及协调的模型与算法，更重要的是，没有与大停电的演化规律相关联。但是可以预计的是：随着智能电网战略计划的实施，美国等发达国家的自愈电网的研究和发展将大大加快。5智能电网对传统电网的提升传统电网是一个刚性系统，其具体表现为：1)电源的解、并网、电能量的传输等都缺少弹性，导致电网没有动态柔性及可重组性；2)目前垂直的多级控制机制反应迟缓，无法构建实时、可配置、可重组的系统；3)目前系统的自愈、恢复能力完全依赖于设备冗余配置；4)未形成以客户为中心的电网服务体系，目前针对用户的服务简单，信息未实现双向传递；5)系统内部存在多个信息孤岛，信息之间缺乏共享，尽管局部的自动化程度在不断提高，但由于信息的不完善和共享能力的薄弱，导致系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的，无法构成一个实时的有机统一整体。与传统电网相比，智能电网将进一步拓展对电网全景信息的获取能力，以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础，以服务生产全过程为目的，对系统各种实时生产和运营信息加以整合，通过强化对电网业务流的实时动态分析、诊断和优化，为电网运行和管理人员提供更加全面、完整和精细的电网运营状态。