陕西电力 第４３卷 由于各国的国情和背景存在差异，各国对智能 电网的要求有着不完全一样的标准，因此对智能电 网国际上也没有统一和明确的定义，但各国对智能 电网的概念有着相似的描述，即智能电网指的是内 部的任意用户和节点都被实时监控，且发电厂和用 户端电器之间任意点的信息与电流都能实现流动、 双向性和完全自动化的供电网络；智能电网是将信 息技术、通信技术、计算机技术和原有的输配电基 础设施高度集成而形成的新型网络ｌｌ７＿ 。 它包括３个层次的含义：第一，智能电网的智能 化主要体现在对电网各个运行设备的实时监控，这 其中包括了目前计算机领域和控制领域的主要成 果，利用先进的测量和传感技术获得当前电网运行 过程中的主要参数，这是智能电网的基础；第二，将 获得的数据进行收集和处理，并利用先进的信息通 信技术发送到控制中心；第三，控制中心运用计算 机技术对收到的数据进行分析、处理，不断地完善 系统运行，并对出现的故障迅速提出恢复策略，达 到对整个电力系统的优化管理［２（＞２２１。 １．２智能电网的特点 与传统电网相比，智能电网的优势，也就是智 能电点主要体现在以下６个方面。 １．２．１ 自治和自愈能力 自治和自愈能力指的是实时、在线连续的安全 评估和分析能力，评估薄弱环节、强大的预警控制 系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和 系统自我恢复、自身稳定运行的能力。 １．２．２防御能力 防御能力是指电网抵触外部破坏的能力。即在 电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的 供电能力，而不发生大面积停电事故，还具有确保 信息安全和防计算机病毒破坏的能力。 １．２．３ 电网的兼容性 电网兼容性是指电力系统能够开发性地兼容 各种类型设备的能力。它包括兼容一次设备、二次 设备，并且支持可再生能源的正确、合理接入，完善 和提高需求侧管理，实现与用户的交互和高效互 动，满足用户多样化的电力需求。 １．２．４经济高效 经济高效是指优化资源配置，提高设备传输容 量和利用率，降低电网损耗。在不同区域问及时调 度，平衡电力供应缺口，实行动态的浮动电价制度， 为用户提供可承受电价水平的电力，实现整个电力 系统优化运行。 １．２．５ 集成 实现电息的高度集成和共享，采用统一的 平台和模型，实现标准化、规范化和精细化管理。 １．２．６与用户友好互动 不仅能满足最满意的电能质量与供电可靠性， 还能够和客户进行智能互动。批发、零售电力市场和 系统运行实现无缝衔接，此外，市场交易可以更好地 促进电力市场主体参与到电网的安全管理，进而提 高电力系统安全运行的水平。 ２智能电网的主要技术 目前智能电网的相关研究主要由４大体系构成， 即高级量测体系、高级资产管理、高级输电运行和高 级配电运行。其中：高级计量构架（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＡＭＩ）包括智能电表、量测数据管理系 统和通信网络等。高级配电体系包括高级配电运行 自动化，高级的配电自动化以及配电管理自动化撑 技术。高级输电运行包括２方面的先进输电技术，智 能电网调度技术和智能变电站３个方面：高级输电 运行（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＡＴＯ）强调阻 塞管理，并且降低大规模停运的风险。下面以这６个主 要的技术为主线来叙述建设智能电网涉及的关键 技术［∞吲。 ２．１ 坚强而灵活的网络拓扑 随着电网的规模扩大，互联大电网的形成，电网 的脆弱性和安全稳定性问题越来越突出，并且因为 分布式电源接人，对主电网结构的规划和设计的要 求以及对电网的可靠性和安全稳定性的要求相对提 高，因此，需要灵活、坚强的电网结构来保障未来的 智能电网能够可靠地运行。 ２．２开放、标准、集成的通信系统 智能电网需具有实时监视、分析系统目前状态 的能力：既包括识别故障的早期征兆的预测分析能 力，也包括对已发生的扰动做出相应响应的能力。因 此，宽带通信网，包括电力线载波、光纤、无线通信和 电缆都将在智能电网发展中扮演重要的角色。 ２．３先进的传感与测量技术 为了使电力交换系统有根据早期的征兆进行预 测和对扰动做出实时响应的能力，必须把大量传感 器连接至一个安全的通信网，从而形成一个典型的 传感器网络（又叫做物联网）。 ２．３．１智能仪表 智能电网中的智能仪表采用了先进测量架构 第１０期 梁姗姗，等：智能电网技术体系与发展趋势研究 ０３ （ＡＭＩ）新技术，除去测量功能以外，还能够提供供求 状态、实时电价等更加详尽的用电信息。可以通过 用户侧用电管理或需求响应（Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ。 智能电网作为国家发展战略，给予专项资金，支持前 期研究、工程示范以及标准体系研究。我国智能电网 的工程示范及建设由国家电网公司主导，在我国智 能电网被列入国家发展战略和“十二五”科技规划， 以科技项目形式对研究工作给予一定支持。 ３．１．２市场和管理 ＤＲ）来实现削峰填谷，能够显著提高资产的利用率， 并减少对系统输电和发电总容量的需求。 ２．３．２广域测量系统 广域测量系统（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ． 美国和欧洲居民用电占比较高。都建立了较完 ＷＡＭＳ）是在全球定位系统（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ， 善的监管和市场机制，开放了终端电价，有实行尖峰 ＧＰＳ）中的同步相量的测量装置（Ｐｈａｓｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ，ＰＭＵ）群和它的通信系统的基础上组成的。 它可以动态地测量并计算电力系统的发电机功角 和运行状态相量，快速分析系统的状态，鉴别其安 全性。 ２．３３ 电网设备的在线监测 该技术包括了电气量（相角、功率因数、电流、 功率、电压等运行状态量）和非电气量（监测的电气 设备中介质的温度、流量、压力、气体成分等）的监 测。通过采用先进的传感器对以上的各状态量进行 监视，能够完成电网设备在线诊断，为实施电网设 备的管理和状态检修提供必要的信息。 ２．４高级电力电子设备、超导和储能技术 电力电子技术在发电、输电、配电和用电的整 个过程中都发挥着重要的作用。超导技术对低能耗大 容量的输电来说有着重要意义。另外，配电系统中 新型的储能设备，也是目前智能电网研发的热点。 ２．５先进的系统监控方法 目前利用人工智能技术所开发的快速且准确的 计算控制策略，广域保护系统（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，ＷＡＰＳ）和使用基于灵敏度的连续线性规划 方法的电压稳定性监视和控制系统将会不断发展。 并成为智能电网控制的重要组成部分。 ２．６高级的运行人员决策辅助系统 决策支持系统可以识别、确定电网中的发展趋 势及实时问题，然后运用科学推理方法和知识库进 行分析，以提出决策支持和解决问题的方案，并将 相应的每种选择的可行性、多种选择以及系统情况 等展示给运行人员。 ３国内外智能电网发展 ３。１ 发展环境 ３．１．１ 美国和欧洲的智能电网发展分别是由美国政 府和欧盟以及各国主导，且都发布了法令，将 电价和实时电价（小时或分钟级）的基础，为实施自 动需求响应及分布式能源参与市场奠定了基础。我 国工业用电占比高，居民用电占比较小，未开放终端 电价，部分地区试点分时电价。 欧洲和美国电网的所有权和管理权都比较分 散，电网的发展缺少统一规划和统一管理，且由于利 益相关方和供货商众多，导致标准的制定和标准被 广泛认可需很长时间，重视互操作标准的研究和制 定。我国电网所有权和管理权相对集中，有利于统一 规划，统一调度，形成统一标准。 ３．１．３综合评价体系 智能电网的评价体系能够对电网的经济性、技 术性和电网的综合社会效益进行统筹考虑并进行全 面评估，通过评估结果反映电网发展的制约因素和 薄弱环节。找到和目标的差距，实现智能电网发展建 设中经济和技术的均衡发展，对正确地指导智能电 网的规划布局、技术路线、建设、投资方向、管理、运 行具有重大的现实意义。 文献［１３］Ｙ０出了各种评价体系的具体内容，智 能电网的各种评价体系体现了对智能电网内涵理解 的不同和侧重不同。美国电网的设施陈旧老化，安全 稳定隐患较为突出，因此，美国电科院所制定的评价 指标中格外强调电力系统安全可靠的运行特性。而 欧洲各国面临着资源相对溃乏的现状和巨大的减排 压力，因此，其制定的智能电网的评价指标中对低碳 发展和新能源的开发利用给予了特别的关注。我国 目前还处于工业化、城镇化快速发展的阶段。智能电 网做为公共的基础设施，必须充分发挥着智能电网 为广大人民和经济社会发展服务的基本属性，体现 国家在能源战略上的调整。 ３．１．４发展方向 美国侧重推广信息化、新材料、新元件、和新能 源，并已经将其应用在分布式发电管理、配电网重 构、需求侧管理等方面。欧洲侧重推广分布式发电， 比如微电网组网的运行、需求侧管理、分布式发电控 制等。欧美远期都在考虑加强电网的互联，发展建设 陕西电力 第４３卷 超级电网。中国的电力工业还处在快速发展的时 期，国家电网公司重点强调不仅要增强电网的智能 化水平，还需要建设坚强的输电网，并且强调各级 电网的协调发展。 ３．２技术发展 ３．２．１ 国内外的关键技术 总体上，欧美所提出的智能电网的技术体系基 本上相同，主要包括：广域监控技术、分布式能源并 网技术、可再生能源和先进的输电技术、信息通信 技术、配电管理、高级量测体系、高级配电自动化技 术、用户侧系统和电动汽车充放电技术。智能的配 用电技术为智能电网技术部署和示范的重点。 我国提出了覆盖发电、变电、输电、用电、配电、 调度６个环节以及信息通信平台的智能电网技术， 包括新能源、智能变电站技术、先进的输电技术（特 高压、ＦＡＣＴＳ技术、直流输电）、智能调度技术、输变 电设备状态监控技术、电动汽车充放电、配电自动 化、互动服务、智能家居／楼宇／园区、用户用电信息 采集系统、信息与通信技术等二十几个技术领域。 ３．２．２配电网技术 输电网格局已经基本形成，发展相对较缓慢， 而配电网系统与用户直接关联，发展的需求量非常 大。而且，一些诸如供电的可靠性、分布式电源的接 人、电能质量和需求侧响应等急需要解决的问题都 集中在配电网。而且，配电网是电力基础设施，其资 产占整个电网的总资产的４０％ ５０％以上，但是它的 利用率却非常低，且配电网网损占总网损的比例高 于８０％。这进一步验证了发展建设配电网的必要性 和重要性 （１）美国先进的智能配电网技术 美国关于智能电网的配电网研究比较深入，它 描述的智能配电系统关键技术主要包括高级配电 自动化技术以及配电管理这２个技术领域。 高级配电自动化的技术解决方案是基于传统 的配电自动化技术，加入诸如电压控制之类的功 能，来加强对于配电系统监测的力度，实现自愈控 制等功能，来应对分布式能源并网和电动汽车接人 电网时所带来的问题，降低网损和能源消耗。 配电管理技术指的是将停电管理系统与ＡＭＩ 集成，提高用户的停电管理水平和供电可靠性以及 工作效率。 （２）智能直流配电网技术 常见分布式发电的电源所产生的电能都是直 流电或者可以经过简单的整流之后变成直流电。受 储能技术。可再生能源以较大规模并入交流电 网时，所面临的电力系统调峰、电力系统安全以及电 能质量之类的技术问题，因此，分布式电源并入到直 流配电网将能够节省大量换流环节，还能达到减小 损耗，降低成本、提高可靠性以及环保的目的。 由于世界各国对节能减排以及能源的综合利用 日益增长的需求，直流配电网将会以其强大的经济 优势和技术而拥有更广阔的发展前景，它也必将对 生活和生产都产生巨大影响。 ４智能电网的发展的趋势和建议 ４．１ 发展趋势 智能电网作为一个不断发展、不断完善的综合 技术，在各种影响因素综合作用和推动下，智能电网 正朝着更光明、更广阔的方向迈进。 （１）智能电网贯穿了一个很庞大的产业链，它将 带动其他产业的蓬勃发展，像思科、谷歌等非直接相 关联的产业也在逐渐加入到智能电网的相关研究中 来。在未来会有越来越多的产业参与和响应智能电 网的建设发展 （２）在智能电网的发展过程中起至关重要作用 的信息通信技术，也在逐渐壮大优化，像当前的大数 据技术、云技术和物联网技术等都会继续发展完善。 （３）储能技术在电动汽车和分布式发电中起到 了关键作用，也越来越多地得到了世界的重视。对长 寿命、低成本、高效率、大容量的研究力度将继续逐 渐加大。 （４）智能电网的概念涵义越来越广泛地深入到 人们的意识里，由其而扩展出来的智能能源系统、智 能城市、智能社区等概念相继被提出，智能化将从电 力行业扩展到医疗、交通等贴近人们的生活的各个 相关行业，为人们将来的生活带来福音。 （５）电网互联也成为智能电网发展的显著趋势， 美国和欧盟组织都提出了超级电网的概念，计划实 现洲际联网，这在不久的将来很可能会变成事实，到 时候，电网的形态和规模也将会发生重大改变。 ４．２建议 智能电网作为国内外环境、经济发展和能源的 必要选择，其市场管理机制、策略和技术等方面也面 临需更完善的境遇，因此，对其发展建设提出一些 建议： （１）我国也需要确立明确的发展和方针，提 高智能电网的战略地位，降低智能电网发展建设中 第１０期 梁姗姗，等：智能电网技术体系与发展趋势研究 ０５ 的分散性和不确定性。 ｐｒｏｊｅｃｔｓ＿ｅｕｒｏｐｅ・ （２）因为智能电网工程格外地庞大复杂，需号 ［９］余贻鑫，栾文鹏．智能电网述评【ＪＪ．中国电机工程学报， ２００９，２９（３４）：１－８． 召社会上其他组织和行业积极参与，分担智能电网 中资金消耗大，电网投资规模大，回收周期较长、短 期效益较不明显等投资压力。 ［１０】江道灼，郑欢．直流配电网研究现状与展望［Ｊ］．电力系统 自动化，２０１２，３６（８）：９８—１０４． （３）我国需建立诸如需求响应、电动汽车发展 的实施等支持智能电网技术的大规模部署的市场 机制以及商业模式，需落实用户侧电价的透明度， ［１１］陈树勇，宋书芳，李兰欣，等．智能电网技术综述『Ｊ］．电网 技术，２００９，３３（８）：１－７． 【１２］Ｕ．Ｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ Ｒｅｉｎ— ｖｅｓｔｍｅｎｔ Ａｃｔ ｏｆ ２００９ Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｔａｎｔ Ｐｒｏ— 使用户能积极参与到电网的管理和运行中去。 （４）我国输电技术与国外相差不大，需要把工 作重心放在用户侧和配电网，研究更加完善的智能 电网。此外，要重视直流电网技术的发展。 （５）我国亟需从自身的国情出发，提出适合我 国经济社会发展的智能电网发展模式，加快研发、 应用统一标准的智能电网评价体系，科学地衡量和 评估智能电网发展现状，并指导智能电网的未来发 展方向，为加快智能电网的建设打下坚实的基础。 ５结论 本文通过对智能电网的特点、主要技术和电网 发展的趋势等进行分析，得到如下结论：储能技术 和信息通信技术在智能电网的发展中得到了发展， 智能电网将带动诸多其他产业的发展，我国需要确 立明确的发展和方针，重点发展用户侧、配电网 和需求响应，也需要重视直流发电。 参考文献 ［１］王益民．坚强智能电网技术标准体系研究框架［Ｊ］．电力 系统自动化，２０１０，３４（２２）：１－６． 【２］刘振亚．智能电网技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０１０． ［３］宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述［Ｊ１．中 国电机工程学报，２０１３，３３（２５）：９—１９． ［４］鲁刚，魏玢，马莉．智能电网建设与电力市场发展Ⅲ．电 力系统自动化，２０１０，３４（９）：１—６． ［５］薛士敏，陈超超，金毅，等．直流配电系统保护技术研究 综述［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，３４（１９）：１—９． ［６］王明俊．智能电网与智能能源网ｌ Ｊ１．电网技术，２０１０，３４ （１０）：１—５． ［７］张东霞，姚良忠，马文媛．中外智能电网发展战略ｆＪ］．中 国电机工程学报，２０１３，３３（３１）：２—１４． 【８】ＧＩＯＲＤＡＮＯ Ｖ，ＧＡＮＧＡＬＥ Ｆ，ＦＵＬＬＩ Ｇ，ｅｔ ａ１．ＥＵ ＪＲＣ Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ａｎｄ Ｐｏｌｉｃｙ Ｒｅｐｏｔｒ，Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｉｎ Ｅｕｒｏｐｅ：Ｌｅｓｓｏｎｓ Ｌｅａｒｎｅｄ ａｎｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ［ＷＯ Ｌ】． ２０１２．ｕｐｄａｔｅ．２０１３．ｗｗｗ．ｓｍａｒｔｇｆｉｄ．ｇｏｖ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／ｓｍａｒｔ＿ｇｒｉｄ— ｇｒａｍ（ＳＧＩＧ）Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｒｅｐｏｒｔ［Ｒ／ＯＬ］．２０１２．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍａｒ— ｔｇｒｉｄｎｅｗｓ．ｃｏｍ／ａｒｔｍａｎｌｐｕｂｌｉｓｈ／Ｐｒｏｊｅｃｔｓ—Ｒ—Ｄ／Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ—Ｒ— Ｄ—Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ－ｆｏｒ—ｔｈｅ－Ｓｍａｒｔ－Ｇｒｉｄ一５６７ １．ｈｔｍ１． 【１３］孙强，葛旭波，刘林，等．国内外智能电网评价体系对比 分析［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２０１２，２３（６）：１—６． ［１４］林宇锋，钟金，吴复立．智能电网技术体系探讨［Ｊ］．电网 技术，２００９，３３（１２）：９—１６． ［１５］冯庆东．国内外智能电网发展分析与展望［Ｊ］．智能电网， ２０１３，１（１）：１—７． 【１ ６］ＩＢＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌ［Ｒ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＩＢＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，２０１０． ［１７】胡学浩．智能电网——未来电网的发展态势［ＪＪ．电网技 术，２００９，３３（１４）：１—５． 【１８］张文亮，刘壮志，王明俊，等．智能电网的研究进展及发 展趋势ｆＪ１．电网技术，２００９，３３（１３）：１—１１． ［１９】倪敬敏，何光字，沈沉，等．美国智能电网评估综述ＩＪｌ＿电 力系统自动化，２０１０，３４（８）：９—１３． ［２０］ＦＡＮ Ｊ，ＢＯＲＬＡＳＥ Ｓ．Ｔｈｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ：ｔｏ Ｍｅｅｔ Ｎｅｗ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ，Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄｓ Ｎｅｅｄ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｇａｚｉｎｅ， ２００９，７（２）：６３—６８． ［２１］马晶．分布式能源在智能电网环境下的发展方式探究［Ｄ］． 上海：上海交通大学，２０１２． 【２２］张海瑞．智能电网综合评价方法研究［Ｄ］．上海：上海交通 大学．２０１２． ［２３］林宗裕，刘永鑫，罗素萍，等．基于Ｗｅｂ技术的电能网络 化管理［Ｊ１．电子设计工程，２０１３，（１４）：８６—８８． ［２４］刘旭生，鄢安娜，张富春，等．面向智能电网的ＥＰＯＮ解决 方案［ＪＪ＿电子设计工程，２０１３，（０４）：１２８—１３０． ［２５】游步新，刘勇，姜丁尤，等．配电网智能负荷监测与互供 系统ｌ Ｊ１．电子设计工程，２０１１，（２３）：１３４—１３６． ［２７］危阜胜，郑晓光，党三磊，等．基于嵌入式Ｗｅｂ ｓｅｒｖｅｒ的 用户侧智能终端设计 电子设计工程，２０１２，（１７）：９８— １００． （责任编辑） 收稿日期：２０１５—０８—０１ 作者简介：梁姗姗（１９９０），女，山东菏泽人，硕士研究生，主要从事电 力系统运行与控制等方面的研究。
