导读： 进入21世纪后,美国电力科学研究院(EPRI)、美国能源部(DOE)以及欧盟委员会(EC)等纷纷提出各自对未来智能电网的设想和框架。
进入21世纪后,美国电力科学研究院(EPRI)、美国能源部(DOE)以及欧盟委员会(EC)等纷纷提出各自对未来智能电网的设想和框架。
提出的概念IntelliGrid,ModernGrid,GridWise,SmartGrid等。这些不同的概念对未来电网的特点给出了相似的设想,即自愈、安全、兼容、交互、协调、高效、优质、集成等。国际电工委员会(IEC)、国际大电网会议组织(CIGRE)等国际组织也给予智能电网高度关注,如 IEC成立了智能电网国际战略工作组SG3,IEEE启动了智能电网制定标准与互操作性的项目P2030。
但是,目前智能电网还处于初期研究阶段,国际上尚无统一而明确的定义。由于发展环境和驱动因素不同,不同国家的电网企业和组织都在以自己的方式对智能电网进行理解、研究和实践;各国智能电网发展的思路、路径和重点也各不相同。
近年来,中国学者在借鉴欧美智能电网研究的基础上,对中国发展智能电网的特点、技术组成以及实现顺序等进行了研究。在2009年5月21日—22日召开的 “2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司公布了对智能电网内涵的定义,即统一坚强智能电网是以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节,覆盖所有电压等级,实现“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、友好互动的现代电网。
统一坚强智能电网在技术上包含4个基本特征:信息化、数字化、自动化、互动化。其中,信息化是指实时和非实时信息的高度集成、共享和利用;数字化是指电网对象、结构及状态的定量描述和各类信息的精确高效采集与传输;自动化是指电网控制策略的自动优选、运行状态的自动监控和故障状态的自动恢复等;互动化是指电源、电网和用户资源的友好互动和协调运行。
本文对中国电力工业发展中信息化、数字化、自动化和互动化的技术情况进行回顾,并结合智能电网的特点指出其发展过程中存在的问题,进而提出相应的建议。
1信息化
1.1电力工业信息化进展
中国电力工业信息化可以追溯到20世纪60年代。初期只是电子计算机应用起步阶段,主要应用在电力实验计算、工程设计与计算、科研计算、发电厂设备自动监测、变电站自动监测等方面;20世纪80年代以后,信息技术、计算机技术在电力工程领域得到广泛应用,如电网调度自动化、发电厂生产自动化控制系统、电力负荷预测与控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等,各电力企业信息技术的应用由操作层向管理层延伸,从单机、单项目向网络化、整体性、综合性应用发展, 从局部应用发展到全局应用,从单机运行发展到网络化运行;在“十一五”期间,电力信息化建设已纳入企业总体发展战略,信息化进一步与电力企业的生产、管理与经营融合。
电力信息化的成果主要体现在:
1)电力通信硬件设施的不断完善。电力通信的传输方式从20世纪70年代的电力线载波、80年代的模拟微波、90年代的数字微波,到今天以光纤和数字微波为主,卫星、电力载波、电缆、无线等多种通信方式并存,通信范围已基本覆盖了全国各个网、省公司,电力专用通信网已初具规模。
2)电力工业软件系统不断升级。电力信息化可分为两大类应用:一是电力生产控制,如数据采集与监控(SCADA)系统、分散控制系统(DCS)、配电管理系统(DMS)、能量管理系统(EMS)、相量测量单元/广域测量系统(PMU/WAMS);二是电力企业管理,如管理信息系统(MIS)、企业资源规划(ERP)、企业资产管理 (EAM)、自动作图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)、电能计量(TMR)、电力营销系统等。
3)进入“十一五”之后,国家电网公司开始实施“SG186”信息化工程,这是电力信息化建设新时期的标志性事件。许多示范工程成果已经纷纷上线,如华东电网企业级信息系统项目、华北电网企业级信息技术集成平台项目、西北电网ERP项目、上海电力“SG186”示范工程等。
1.2问题与建议
在电力系统信息化建设中暴露出诸多问题:缺乏统一的标准体系,存在重复建设;信息孤岛众多,信息集成度低,无法相互协作发挥整合效益;企业管理信息系统与生产控制系统通常相互分离;信息化建设过程中,过多地投入到设备的自动控制、数据信息的收集共享,却忽视了对信息的整理和挖掘。
针对上述问题,建议有步骤地开展以下工作:
1)加快制定电力行业信息化标准。在《国家电网公司“十一五”信息发展规划》的指导下,按照相关的成熟信息技术标准体系,统一数据编码,统一制定软件架构标准体系,统一制定电力业务标准、文档标准和服务标准等相关规范。
2)建设统一的电力信息平台。以“SG186”工程为契机,整合现有各信息管理平台,争取尽早实现整个电力大企业的数据一体化、集成应用一体化、电力服务一体化。
3)电力企业管理信息系统与电力生产控制系统有机结合。如MIS与EMS等系统之间实现信息双向传输,形成综合信息系统。
4) 加强数据深层挖掘研究和应用。在未来的统一信息平台中,集成系统内各部门、各种业务的信息,甚至集成系统外的公共服务系统信息(如天气信息、地质灾害信息等)。但是随着信息量的剧增,必须结合先进的信息存取机制和数据挖掘技术,才能真正有效地为电力系统服务。
2数字化
2.1电力系统数字化进展
1998年1月31日,美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心讲演时首次提出了“数字地球”的理念。随后,各个行业也纷纷提出自己的数字化理念,如“数字城市”、“数字水利”、“数字电网”等。
2000年,卢强院士在国内首次提出了“数字电力系统(digitalpowersystems,DPS)”的概念。
文献将DPS定义为:“它是某一实际运行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员状况、科教活动等数字地、形象化地、实时地描述与再现。”可见,电力系统数字化涵盖系统运行、企业管理、外部环境等所有方面,实现对研究对象的实时描述与再现2个方面的功能。