全面覆蓋發(fā)輸配用和電力市場(chǎng)、含括一二次系統(tǒng)的智能電網(wǎng)，由于在發(fā)輸配用之間沒(méi)有必然的先后順序聯(lián)系，既可從上到下、也可從下到上進(jìn)行研發(fā)實(shí)施。如美國(guó)科羅拉多州的 Boulder，就是從 供用電領(lǐng)域入手，于 2008 年 3 月率先建成全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市。智能電網(wǎng)中的配用電領(lǐng)域，通稱(chēng)為智能配電網(wǎng)。由于以下幾個(gè)原因，從配用電領(lǐng)域入手搭建智能電網(wǎng)，日益?zhèn)涫荜P(guān)注。
1、智能電網(wǎng)有別于當(dāng)代電網(wǎng)的幾個(gè)主要特征，均與甚至有的僅與配用電有關(guān);
2、智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，是發(fā)輸配用電各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間電力和信息的雙向流動(dòng)。因此，解決當(dāng)前供需雙向互動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)，自然成為首選;
3、 由于全球的共同關(guān)注與參與， 配用電領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的智能電器和智能電力交換設(shè)備不時(shí)涌現(xiàn);
4、 在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能電網(wǎng)， 量大面廣的配用電， 可通過(guò)充分發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)作用， 優(yōu)化投資，獲取較好的性?xún)r(jià)比。
此外，我國(guó)由發(fā)改委所轄中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)交流中心所承擔(dān)的“中國(guó)智能能源網(wǎng)發(fā)展模式和實(shí)施方 案課題” ，已于2010 年7 月15 日和8 月5 日分別通過(guò)內(nèi)部評(píng)審和向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)布其研究成果，得到國(guó)際智能電網(wǎng)聯(lián)盟和國(guó)際電工委員會(huì)智能電網(wǎng)工作委員會(huì)等權(quán)威單位的高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可，并應(yīng)邀 作為國(guó)際智能電網(wǎng)聯(lián)盟理事會(huì)理事， 參與標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定。 倡導(dǎo)以電力和燃?xì)鉃橐妫?“標(biāo)準(zhǔn)先行、 地方先動(dòng)” (600 多個(gè)市級(jí)單位)的智能能源網(wǎng)，勢(shì)必有力推動(dòng)智能配電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施。
本文在闡述智能配電網(wǎng)研發(fā)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將智能配電網(wǎng)的研發(fā)劃分為支持各種應(yīng)用的支撐系 統(tǒng)、表前表后當(dāng)前今后的各種應(yīng)用 、以及集支撐與應(yīng)用于一體的智能設(shè)備三個(gè)層次展開(kāi)分析討論， 試圖尋求一條既充分發(fā)揮當(dāng)代電網(wǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)作用、又跟蹤技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的研發(fā)路線(xiàn)。
1、智能電網(wǎng)研發(fā)中配用電領(lǐng)域的特點(diǎn)
智能電網(wǎng)是一個(gè)完全自動(dòng)化的發(fā)輸配用電網(wǎng)絡(luò)，它監(jiān)視控制每一個(gè)用戶(hù)和電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)，保證電力 和信息在所有結(jié)點(diǎn)的雙向流動(dòng)，用以支持研發(fā)智能電網(wǎng)的各種應(yīng)用，解決智能電網(wǎng)安全自愈和優(yōu)質(zhì) 高效運(yùn)行、大量分布能源和電動(dòng)汽車(chē)充放電的入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易、以及供需互動(dòng)的雙向服務(wù)等問(wèn) 題。 智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，并繼承了許多傳統(tǒng)和新技術(shù)的應(yīng)用。智能電網(wǎng)的研 發(fā)領(lǐng)域及其和傳統(tǒng)電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖 1 所示。
圖中, 高級(jí)量測(cè)體系 AMI：繼承與發(fā)展傳統(tǒng) AMR 的各種應(yīng)用，通過(guò)智能電表和通信、信息集成， 實(shí)現(xiàn)供需之間電力和信息的雙向流動(dòng)，支持表前電網(wǎng)側(cè)和表后用戶(hù)側(cè)的各種應(yīng)用。
高級(jí)配電運(yùn)行 ADO：繼承與發(fā)展傳統(tǒng) SCADA/DMS 的各種應(yīng)用，支持分布能源和電動(dòng)汽車(chē)充放電 的入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易，電網(wǎng)的安全自愈和優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行，和供需互動(dòng)的雙向服務(wù)。
高級(jí)輸電運(yùn)行 ATO：繼承與發(fā)展傳統(tǒng) SCADA/EMS 的各種應(yīng)用，支持接入靈活交流輸電、高溫超 導(dǎo)輸電等新系統(tǒng)元件，高壓集中發(fā)電和低壓分散發(fā)電的協(xié)調(diào)優(yōu)化，事件啟動(dòng)快速仿真決策、靈活分 區(qū)故障隔離，避免或縮小大面積停電。
此外，智能電網(wǎng)中的高級(jí)資產(chǎn)管理 AAM，與 AMI 、ADO 、ATO 相集成，使用有關(guān)信息和控制， 實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等全生命周期的優(yōu)化管理。
可見(jiàn)，智能電網(wǎng)研發(fā)領(lǐng)域中，和傳統(tǒng)電網(wǎng)重大不同且量大面廣的，都集中在配用電領(lǐng)域。即： 用電領(lǐng)域智能電表與通信信息結(jié)合組成的先進(jìn)量測(cè)體系 AMI、及其表前表后各種應(yīng)用，應(yīng)對(duì)簡(jiǎn)單受 電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型為復(fù)雜有源網(wǎng)絡(luò)、大量分布能源和電動(dòng)汽車(chē)充放電入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易的 ADO，以及兩 者共同支持的供需互動(dòng)雙向服務(wù)等。
考慮到智能電網(wǎng)是從傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展而來(lái)，因此，研發(fā)智能配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)充分利用傳統(tǒng)電網(wǎng)的現(xiàn) 有基礎(chǔ)，最大限度地優(yōu)化投資，避免重復(fù)建設(shè)。為此，本文將智能配電網(wǎng)的研發(fā)內(nèi)容劃分為實(shí)現(xiàn)電 力和信息的雙向流動(dòng)、支持各種應(yīng)用的支撐系統(tǒng)，表前表后、當(dāng)前今后的各種應(yīng)用，以及支撐應(yīng)用 一體化的智能設(shè)備三個(gè)層次，在充分發(fā)揮傳統(tǒng)電網(wǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)作用的同時(shí)，跟蹤技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
2、智能配電網(wǎng)的支撐系統(tǒng)
智能電網(wǎng)中發(fā)輸配用電各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間電力和信息的雙向流動(dòng)，既是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是用以 接入各種系統(tǒng)元件(含可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電) 、支持當(dāng)前和今后各種應(yīng)用的支撐系統(tǒng)。 對(duì)于發(fā)輸配之間而言，電力和信息的雙向流動(dòng)以及支持 SCADA、EMS、DMS 等應(yīng)用已具有一定基 礎(chǔ)。但長(zhǎng)期處于單向供需關(guān)系的配用電領(lǐng)域，供需之間的雙向互動(dòng)及其應(yīng)用、特別是用戶(hù)參與電網(wǎng) 管理和輔助服務(wù)尚屬空白。這也是當(dāng)前智能電網(wǎng)研發(fā)和實(shí)施，所面臨的一個(gè)首要任務(wù)。 供需之間電力和信息的雙向流動(dòng)、及其支持當(dāng)前和今后的各種應(yīng)用，主要由智能電表和信息通 信系統(tǒng)所組成的高級(jí)量測(cè)體系 AMI(advanced metering infrastructure)來(lái)實(shí)現(xiàn)。AMI 可與當(dāng)前現(xiàn) 有的調(diào)度管理負(fù)荷管理和營(yíng)銷(xiāo)管理等系統(tǒng)、以及今后用戶(hù)的分布式能源和電動(dòng)汽車(chē)充放電相連，并 支持表前表后、當(dāng)前今后的其他各種應(yīng)用。
通過(guò)供需互動(dòng)的雙向服務(wù)，達(dá)到供需雙贏、國(guó)家受益，因而成為智能電網(wǎng)所追求的一個(gè)重要目 標(biāo)。但供需互動(dòng)的效益，必須以開(kāi)放配用分開(kāi)的零售競(jìng)爭(zhēng)為前提。否則，供需關(guān)口上下雙向通信的 智能電表將不能充分發(fā)揮其作用。
我國(guó)的電力市場(chǎng)，當(dāng)前主要處于廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)的發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)階段。國(guó)務(wù)院 2002 年關(guān)于電力改革的 5 號(hào) 文中，提出“十五”期間逐步對(duì)配電業(yè)務(wù)實(shí)行內(nèi)部獨(dú)立核算，為輸配分開(kāi)的批發(fā)競(jìng)爭(zhēng)預(yù)作準(zhǔn)備。至 于配用分開(kāi)的零售競(jìng)爭(zhēng)，尚未提上日程。
這就提出了一個(gè)問(wèn)題，我國(guó)正在籌建的、包括智能電表在內(nèi)的新一代電力用戶(hù)信息系統(tǒng)，僅用 以支持當(dāng)前電力市場(chǎng)的發(fā)展，或一并支持今后智能電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施。
配用電之間的信息通信，也和發(fā)輸配之間有著許多不同。信息方面，除實(shí)時(shí)、歷史、和各種管 理信息外，還包括用戶(hù)服務(wù)和電力營(yíng)銷(xiāo)。而且，不僅量大面廣，還要考慮供需互動(dòng)后的雙向服務(wù)。 這就提出了一個(gè)難題，是按傳統(tǒng)方式建立一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，還是一體化處理。與之相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò) 方面，面對(duì)龐大、分散、但距離較近的通信結(jié)點(diǎn)，同樣也存在一體化還是分區(qū)處理的問(wèn)題。
考慮到智能小區(qū)量大面廣時(shí)分布智能控制應(yīng)用的前景，信息流的一體化和短距離通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié) 合已成為當(dāng)前關(guān)注的研發(fā)方向。諸多解決方案中，一種基于 ZigBee 技術(shù)(小無(wú)線(xiàn)) ，組網(wǎng)靈活、具 有路由自愈功能，利用高級(jí)量測(cè)體系和信息技術(shù)，在電力系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)之上建立起來(lái)的基礎(chǔ)信息架 構(gòu)，將設(shè)備、裝置、系統(tǒng)、客戶(hù)、員工等連接在一起所構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙向流動(dòng)的電力和信 息隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)，用以支持當(dāng)前的增效應(yīng)用和今后的潛在應(yīng)用，值得注意。此外，多網(wǎng)合一、光纖到戶(hù)， 也是一個(gè)看好的發(fā)展方向。
3、智能配電網(wǎng)的各種應(yīng)用
智能配電網(wǎng)支撐系統(tǒng)支持下的各種應(yīng)用，可概括為表前表后、當(dāng)前今后四個(gè)方面的不同組合。 表前應(yīng)用指智能電表電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用，包括當(dāng)前的增效應(yīng)用和今后的潛在應(yīng)用，表后應(yīng)用指智能電表 用戶(hù)側(cè)的應(yīng)用，同樣包括當(dāng)前的增效應(yīng)用和今后的潛在應(yīng)用。但其所碰到的難點(diǎn)問(wèn)題，大相庭徑、 各有不同。
3.1 表前電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前的增效應(yīng)用
表前電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前的增效應(yīng)用，包括當(dāng)代電網(wǎng)現(xiàn)有的各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，如保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì) 運(yùn)行的調(diào)度管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理的負(fù)荷控制系統(tǒng)、電力市場(chǎng)的營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)、用戶(hù)服務(wù)的停電管理系統(tǒng)、以及當(dāng)前實(shí)施的電力用戶(hù)信息系統(tǒng)等，在支撐系統(tǒng)的支持下，勿需推倒重來(lái)，即可起到增 效作用。
增效作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是借助功能強(qiáng)大、水平較高的支撐系統(tǒng)，增加現(xiàn)有系統(tǒng)的應(yīng)用效 果，如直接提高現(xiàn)有各種應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)和用戶(hù)的認(rèn)知程度、反應(yīng)能力和可視化水平等。二是在現(xiàn)有系 統(tǒng)的的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充新的應(yīng)用功能。如旨在實(shí)現(xiàn)安全自愈能力的事件啟動(dòng)快速仿真決策、故障隔離 的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，支持電力電子技術(shù)接入系統(tǒng)、保證電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，以及實(shí)施分時(shí)電價(jià)、深化營(yíng)銷(xiāo)管 理等。
但這些增效應(yīng)用，都以當(dāng)前單向的供需關(guān)系為前提，即使接入少量的可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽 車(chē)充電樁或充電站，也是按負(fù)荷效應(yīng)處理，不涉及供需互動(dòng)的雙向服務(wù)問(wèn)題。 表前電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前的這些增效應(yīng)用，如支撐系統(tǒng)的水平不低，對(duì)集中控制系統(tǒng)(SCADA/DMS、 負(fù)荷管理、營(yíng)銷(xiāo)管理等)而言，并無(wú)突出的難點(diǎn)。但對(duì)于分布控制系統(tǒng)(繼電保護(hù)、就地?zé)o供補(bǔ)償 等) 卻存在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的再整定或自適應(yīng)難點(diǎn)問(wèn)題。 ， 對(duì)此， 將在下節(jié)的潛在應(yīng)用中， 一并加以討論。
3.2 表前電網(wǎng)側(cè)今后的潛在應(yīng)用
表前電網(wǎng)側(cè)今后的潛在應(yīng)用，主要是解決配電系統(tǒng)接入大量的系統(tǒng)新元件(包括可再生能源發(fā) 電和電動(dòng)汽車(chē)充放電)后，所引發(fā)的雙向服務(wù)、入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易問(wèn)題，研發(fā)和實(shí)施工作量較大。
間歇性、功率不穩(wěn)的可再生能源分布式發(fā)電大量并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將改變傳統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使配電 系統(tǒng)從簡(jiǎn)單的受電網(wǎng)絡(luò)變成復(fù)雜的有源網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前配網(wǎng)的保護(hù)和控制配置方案不適應(yīng)多分布發(fā)電源 的接入，已成為廣泛采用分布式發(fā)電的技術(shù)瓶頸，更不用說(shuō)由于通過(guò)逆變裝置并網(wǎng)而帶來(lái)的諸多電 能質(zhì)量問(wèn)題了。
電動(dòng)汽車(chē)充放電的入網(wǎng)管理，技術(shù)上雖較可再生能源發(fā)電簡(jiǎn)單。但由于更加量大面廣，存在大 量用戶(hù)、中間服務(wù)商和電力公司之間的單獨(dú)組網(wǎng)和營(yíng)銷(xiāo)管理等復(fù)雜問(wèn)題。
盡管可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電的入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易，提出了許多難題。但主要的難 點(diǎn)，還在于供需互動(dòng)后接入的這些用電設(shè)備和系統(tǒng)，將以千位數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)，并需解決與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn) 行后的系統(tǒng)優(yōu)化、協(xié)調(diào)和控制等問(wèn)題。此時(shí)，傳統(tǒng)的 SCADA/DMS 系統(tǒng)已不可能監(jiān)視控制到每個(gè)單獨(dú) 設(shè)備，只能監(jiān)視控制到運(yùn)行工況的邊界，而通過(guò)設(shè)置在邊界的分布式的智能控制來(lái)解決問(wèn)題，這才是實(shí)施智能配電網(wǎng)所面臨的一個(gè)研發(fā)難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
和靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合的精確解不同，分布式的智能控制必須與知識(shí)工程的智能解相結(jié) 合，當(dāng)前分布式智能的研發(fā)方向，幾乎毫無(wú)例外地采用多智能體(multi-agent)技術(shù)。面向 Agent (AO， agent-oriented)是繼面向過(guò)程和面向?qū)ο?OO，objeci-oriented)之后、新一代的軟件系統(tǒng)工程技術(shù)。 Agent 是將知識(shí)和使用它的一組操作或過(guò)程封裝在一起得到的一個(gè)實(shí)體，具有結(jié)構(gòu)和屬性，并 可通過(guò)消息互相通信。Agent 特有的自治性和主動(dòng)性，可獨(dú)立地完成其目標(biāo)而不需要外界的指令、 或感知環(huán)境變化時(shí)通過(guò)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。因此，Agent 又有“主動(dòng)的對(duì)象”之稱(chēng)，知識(shí)工程界均將 Agent 意譯為“主體”或 “智能體” ，而不采用概念易于混淆的“代理” 。單個(gè)的 Agent 擁有解決問(wèn) 題的不完全的信息或能力，沒(méi)有系統(tǒng)全局控制能力。但可通過(guò)相關(guān) Agent 間的協(xié)調(diào)和協(xié)作組成 Multi-Agent 系統(tǒng)，來(lái)解決復(fù)雜的全局性問(wèn)題。 包括反應(yīng)、協(xié)作和認(rèn)知三層結(jié)構(gòu)的 Multi -Agent 系統(tǒng)，如圖 2 所示。
圖中無(wú)通信能力的反應(yīng)式 Agent，相當(dāng)于傳統(tǒng)上“事先整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作”的繼電保護(hù)和就地?zé)o功補(bǔ)償裝置，根據(jù)程序安排自主作出反應(yīng)，而無(wú)須外部指令控制。但保護(hù)和補(bǔ)償定值的設(shè)定和修改 只能離線(xiàn)進(jìn)行。加上具有通信能力的協(xié)作層后，當(dāng)事件響應(yīng)的快速仿真決策需對(duì)有關(guān)保護(hù)定值或穩(wěn) 定補(bǔ)救方案進(jìn)行修改和調(diào)整時(shí)，就可依靠外部知識(shí)協(xié)作、對(duì)反應(yīng)參數(shù)或程序進(jìn)行修改和調(diào)整，以提 高裝置的適應(yīng)性水平。這種通過(guò)不斷修改系統(tǒng)控制參數(shù)來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)執(zhí)行能力的感知型學(xué)習(xí)，不涉及 與具體任務(wù)有關(guān)的知識(shí)，但對(duì)外部知識(shí)依賴(lài)性強(qiáng)，在通信中斷的情況下難于達(dá)到自適應(yīng)的水平。如 進(jìn)一步加上具有與具體任務(wù)有關(guān)的內(nèi)部知識(shí)組成認(rèn)知式 Agent，即使通信中斷或情況緊急來(lái)不及協(xié) 調(diào)時(shí)，也可根據(jù)內(nèi)部積累的知識(shí)作出自適應(yīng)反應(yīng)，充分體現(xiàn) Agent 的自主性。
三層結(jié)構(gòu)的 AO 系統(tǒng)，既可用以解決上節(jié)所述分布控制系統(tǒng)的再整定或自適應(yīng)、和本節(jié)集中控制 系統(tǒng)作為遠(yuǎn)方終端的分布智能控制問(wèn)題，也可用以解決下節(jié)用戶(hù)側(cè)應(yīng)用的分布智能體系結(jié)構(gòu)問(wèn)題。
3.3 表后用戶(hù)側(cè)當(dāng)前的增效應(yīng)用
不言而喻，作為在用戶(hù)和電網(wǎng)之間反映電力和信息雙向流動(dòng)的智能電表，除作為電網(wǎng)側(cè)現(xiàn)有調(diào) 度管理、需求側(cè)管理、營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)、停電管理、以及用戶(hù)信息等系統(tǒng)的終端外;對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由 于增加了電網(wǎng)側(cè)電力和市場(chǎng)、用戶(hù)側(cè)設(shè)備和用電信息的可視化和透明度，大大有利于用戶(hù)主動(dòng)選擇 和優(yōu)化用電方式，節(jié)約用電和減少電費(fèi)支出。一般可減少 15%以上的峰荷和10%以上的總需求。
早期，這些增效應(yīng)用，都以當(dāng)前單向的供需關(guān)系為前提，即使接入少量的可再生能源發(fā)電和電 動(dòng)汽車(chē)充電樁或充電站，也是按負(fù)荷效應(yīng)處理，不涉及供需互動(dòng)的雙向服務(wù)問(wèn)題。因此，智能電表 對(duì)用戶(hù)設(shè)備的監(jiān)控比較簡(jiǎn)單，可按類(lèi)似繼電保護(hù)“離線(xiàn)整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作”原則，按預(yù)定程序進(jìn)行反 應(yīng)處理。 隨著再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)充放電、以及其他用戶(hù)設(shè)備的大量并網(wǎng)運(yùn)行、和供需互動(dòng)雙向服 務(wù)的實(shí)現(xiàn)，單向的“離線(xiàn)整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作” ，已不能實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)后的系統(tǒng)優(yōu)化、協(xié)調(diào)和控制。而現(xiàn) 有的 SCADA 系統(tǒng)，又不可能直接接入千位數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)的系統(tǒng)新元件。因此，必須采用上節(jié)所述的分 布式智能控制技術(shù)，組成如圖 3 所示的分布式智能體系結(jié)構(gòu)，以解決“量大面廣”的分區(qū)控制問(wèn)題。
3.4 表后用戶(hù)側(cè)今后的潛在應(yīng)用
表后用戶(hù)側(cè)今后的潛在應(yīng)用，主要是與用戶(hù)側(cè)網(wǎng)絡(luò) HAN 相連，實(shí)現(xiàn)分散發(fā)電、分布儲(chǔ)能(包括 電動(dòng)汽車(chē)充放電電)與需求響應(yīng)組成的分布能源 DER 系統(tǒng)集成，優(yōu)化用電設(shè)備的使用和管理，支持供需互動(dòng)的雙向服務(wù)。
供需互動(dòng)的雙向服務(wù)，主要是指：電網(wǎng)側(cè)向用戶(hù)提供有關(guān)的電力和市場(chǎng)信息，以及營(yíng)銷(xiāo)管理、 負(fù)荷管理、停電管理等各種服務(wù)，用戶(hù)可據(jù)此選擇服務(wù)商、竟價(jià)增減負(fù)荷、優(yōu)化用電設(shè)備的使用等。 用戶(hù)向電網(wǎng)側(cè)提供的服務(wù)， 除與發(fā)電商之間簽訂的雙邊合同外， 包括各種形式的輔助服務(wù)(頻率控制、 電壓控制、備用和黑啟動(dòng))、參與可中斷供電合同或峰谷電價(jià)計(jì)劃、在平衡市場(chǎng)中競(jìng)價(jià)增減出力以及 緩解輸配電阻塞等。但一般只有兆瓦級(jí)以上的大用戶(hù)、或是多個(gè)同行企業(yè)通過(guò)集總代理才直接參與 需求競(jìng)價(jià)，小用戶(hù)則是通過(guò)其供電商作為代理間接參與需求競(jìng)爭(zhēng)。
顯然，供需互動(dòng)的雙向服務(wù)，除電力市場(chǎng)應(yīng)開(kāi)放到配用分開(kāi)的零售競(jìng)爭(zhēng)外，由于用戶(hù)具有大、 中、小之別，分散發(fā)電能力從大用戶(hù)的自備電廠(chǎng)到千家萬(wàn)戶(hù)的光伏電池，包括電動(dòng)汽車(chē)在內(nèi)的儲(chǔ)能 設(shè)備更是五花八門(mén)，用戶(hù)設(shè)備的系統(tǒng)集成又是多式多樣。如此等等，給入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易帶來(lái)諸 多復(fù)雜問(wèn)題。如用戶(hù)與電網(wǎng)之間、增加了中間服務(wù)商或集總代理，間歇性功率不穩(wěn)的可再生能源分 布式發(fā)電、 不能以功率 kW 只能用能量 kWH 進(jìn)行市場(chǎng)交易， 為數(shù)眾多的電動(dòng)汽車(chē)充放電入網(wǎng)管理和 市場(chǎng)交易、必須用戶(hù)、服務(wù)商和電力公司有關(guān)各方單獨(dú)組網(wǎng)等。
4、 集支撐應(yīng)用于一體的智能設(shè)備
上述支撐系統(tǒng)和各種應(yīng)用的一體化和智能化進(jìn)一步發(fā)展，推動(dòng)智能設(shè)備的問(wèn)世。智能設(shè)備包括 用戶(hù)側(cè)的智能電器，以及電網(wǎng)側(cè)的智能電力交換設(shè)備和系統(tǒng)。其共同特點(diǎn)是：集支撐與應(yīng)用于一體， 即插即用。
4.1 用戶(hù)側(cè)的智能電器
如上所述，表后用戶(hù)用電設(shè)備的優(yōu)化管理，主要是在智能電表的支撐下，通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)常規(guī) 電器進(jìn)行智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。如峰值高電價(jià)期間對(duì)空調(diào)、熱水器等進(jìn)行中斷調(diào)整，低谷期間對(duì)包括電 動(dòng)汽車(chē)在內(nèi)的儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行充電等。
智能電網(wǎng)環(huán)境下，用電設(shè)備正在從被動(dòng)調(diào)整走向智能化的自動(dòng)調(diào)整。如對(duì)電網(wǎng)友好的空調(diào)、熱 水器等智能電器，感知電網(wǎng)頻率下降時(shí)自動(dòng)對(duì)溫度整定值或啟停時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，而勿需外部指令。 智能電器的理念，同樣適用于各行各業(yè)的用電設(shè)備。如非線(xiàn)性用電設(shè)備感知諧波、異步用電設(shè)備感 知無(wú)功過(guò)大時(shí)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)取?br /> 應(yīng)該說(shuō)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)電器的智能化，并不存在技術(shù)上的難點(diǎn)。問(wèn)題是必須市場(chǎng)機(jī)制(實(shí)時(shí)電價(jià)、 諧波無(wú)功超標(biāo)罰款等)的激勵(lì)，否則用戶(hù)不會(huì)掏錢(qián)來(lái)購(gòu)買(mǎi)這些較貴的增值產(chǎn)品。
4.2 電網(wǎng)側(cè)的智能電力交換設(shè)備
電網(wǎng)側(cè)的智能電力交換設(shè)備，由于應(yīng)用涉及面廣，遠(yuǎn)比用戶(hù)側(cè)的智能電器復(fù)雜得多。特別是在 智能電網(wǎng)環(huán)境下，大量可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電的入網(wǎng)管理和市場(chǎng)交易，引發(fā)了接口、變 壓、保護(hù)、監(jiān)視、調(diào)整和控制等諸多問(wèn)題。但正因?yàn)槿绱耍闻c眾多相關(guān)應(yīng)用于一體的智能電 力交換設(shè)備，由于投入產(chǎn)出的高“性?xún)r(jià)比”而備受關(guān)注。一種稱(chēng)為智能電力交換機(jī)/器/站的技術(shù)創(chuàng)新 設(shè)備，即將在我國(guó)問(wèn)世。
和常規(guī)電磁感應(yīng)原理不同，智能電力交換設(shè)備采用電力電子技術(shù)變壓、實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)之間 的電力交換。并在電力系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)之上、利用信息通信技術(shù)，連接有關(guān)設(shè)備和裝置實(shí)現(xiàn)電力和信 息的雙向流動(dòng)。和前述支撐系統(tǒng)不同的是，智能電力交換設(shè)備還同時(shí)納入接口、保護(hù)、監(jiān)視、調(diào)整、 控制，以及無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理、甚至故障錄波等有關(guān)應(yīng)用，集一次二次、支撐應(yīng)用于一體。
可以預(yù)期，隨著大量可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充放電、及其相應(yīng)配變臺(tái)區(qū)的出現(xiàn)，投入產(chǎn)出 性?xún)r(jià)比較高的智能電力交換機(jī)/器/站，將在用戶(hù)、中間服務(wù)商、和電力公司不同層次得到廣泛應(yīng)用。 這也是為什么這種智能電力設(shè)備，視應(yīng)用規(guī)模不同而可分別稱(chēng)為交換機(jī)、交換器、或交換站的原因。
理論上說(shuō)，智能電力交換設(shè)備可往更高電壓等級(jí)發(fā)展。但受限于電子元件的工作電壓水平和市 場(chǎng)的大小，當(dāng)前，仍以中低壓的配用電領(lǐng)域?yàn)橹鳌?br /> 5、 結(jié)語(yǔ)
(1)全面覆蓋發(fā)輸配用和電力市場(chǎng)、含括一二次系統(tǒng)的智能電網(wǎng)，由于在發(fā)輸配用之間沒(méi)有必然的先后順序聯(lián)系，既可從上到下、也可從下到上進(jìn)行研發(fā)實(shí)施。
(2)配用電領(lǐng)域的智能配電網(wǎng)，充分體現(xiàn)有別于常規(guī)電網(wǎng)的幾個(gè)主要特征，既填補(bǔ)智能電網(wǎng)供 需互動(dòng)的主要空白、又奠定整個(gè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，投入產(chǎn)出的高性?xún)r(jià)比也較明顯，因而往往成為優(yōu) 先研發(fā)實(shí)施的首選。此外，由于全球的共同關(guān)注和參與，配用電領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的智能電器和智能電 力交換設(shè)備不時(shí)涌現(xiàn)，而益發(fā)備受關(guān)注。
(3)智能配電網(wǎng)主要解決量大面廣含可再生能源在內(nèi)的各種類(lèi)型分散發(fā)電、以及插入式電動(dòng)汽 車(chē)進(jìn)入電網(wǎng)和市場(chǎng)后所引發(fā)的各種問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)自愈功能所需的快速仿真決策和分布能源的系統(tǒng)集成， 以及供需互動(dòng)雙向服務(wù)所需的智能電表研發(fā)和應(yīng)用等。
(4)研發(fā)智能配電網(wǎng)的諸多難點(diǎn)中，分布式控制系統(tǒng)(繼電保護(hù)、就地?zé)o供補(bǔ)償?shù)?的再整定 或自適應(yīng)，以及表前表后的分布式智能控制，既量大面廣而又難度較大，但兩者均可采用多智能體 (Multi-Agent)技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。
(5)智能電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施，是一個(gè)跨世紀(jì)的系統(tǒng)工程。智能配電網(wǎng)的搭建，將填補(bǔ)智能電網(wǎng)供需互動(dòng)主要空白，奠定整個(gè)智能電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);此外，考慮到智能電網(wǎng)是從傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展而來(lái)， 研發(fā)智能配電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)采取充分發(fā)揮傳統(tǒng)電網(wǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)作用，與跟蹤技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展并重的方針。為此，首先應(yīng)建設(shè)好電網(wǎng)和用戶(hù)各結(jié)點(diǎn)之間電力和信息雙向流動(dòng)的支撐系統(tǒng)，支持表前電網(wǎng)側(cè)和表后用戶(hù)側(cè)、當(dāng)前的增效應(yīng)用和今后的潛在應(yīng)用，并跟蹤智能設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
(6)行業(yè)聚焦關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)智能配電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施。由北極星電力網(wǎng)主辦，北極星智能電網(wǎng)在線(xiàn)承辦的“2012智能配電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì)”將就未來(lái)我國(guó)智能配電網(wǎng)的發(fā)展，邀請(qǐng)這一領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者、企業(yè)高層以及相關(guān)電力部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)，共聚一堂，進(jìn)行深入探討。本次研討會(huì)將與2012年國(guó)內(nèi)最大電力電工展同期舉辦，屆時(shí)，各路商家、學(xué)者、媒體云集，對(duì)配電網(wǎng)這一領(lǐng)域的最近技術(shù)與解決方案將實(shí)現(xiàn)激情碰撞，助力智能配電網(wǎng)市場(chǎng)的進(jìn)一步升溫!
