第37卷第6期电网技术V ol. 37 No. 6 2013年6月Power System Technology Jun. 2013
文章编号：1000-3673（2013）06-1555-07 中图分类号：TM 7 文献标志码：A 学科代码：790·625智能电网需求响应与均衡分析发展趋势
刘壮志1，许柏婷2，牛东晓1
（1．华北电力大学经济与管理学院，北京市昌平区 102206；
2．广东电网公司电力科学研究院，广东省广州市510080）
Development Tendency of Equilibrium Analysis and Demand Response for Smart Grid
LIU Zhuangzhi1, XU Baiting2, NIU Dongxiao1
(1. School of Economics and Management, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China;
2. Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080, Guangdong Province, China)
ABSTRACT: Based on the analysis on development tendency of smart grid in future，the development prospect and ultimate objective of demand response technology based on the platform of smart grid are predicted and revealed. Research results show that the open and interactive smart grid in future is favorable to the development of demand response technology. The game model of demand response among plants, power grid and power consumers based on the platform of smart grid is researched by equilibrium analysis in the game theory, and the game equilibrium of demand response under complete information is discussed while the restrictions to both power suppliers and power consumers are deregulated, and the market rules for the game of demand response are given.
KEY WORDS: smart grid; demand response; game theory; balanced analysis
摘要：对智能电网的今后未来发展态势进行了深入分析研究，展示了基于智能电网平台的需求响应技术的发展前景与最终目标，并进行了预测。研究结果表明：未来开放互动阶段的智能电网将能够有利于需求响应技术的发展。应用博弈论的均衡理论来研究基于智能电网平台的电厂-电网-用户需求响应的博弈模型，探讨了完全信息下供需放宽时的需求响应均衡博弈问题，给出了需求响应博弈市场规则。
关键词：智能电网；需求响应；博弈论；均衡分析
0 引言
坚强智能、互动协同、安全可靠、清洁经济的智能电网给需求响应(demand response，DR)带来了新的机遇和挑战。智能电网作为崭新的智能化电能服务网络，通过建立开放互通的信息系统和分布共享的信息模式，灵活地整合、调度需求侧资源，尤其强调与用户信息和电能的双向互动；通过合理的基金项目：国家自然科学基金项目(71071052)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (71071052)．方法来引导用户改变传统的用电方式，让用户更直接、更便利、更积极地参与到电网运行管理中来，根据需求响应的电价状况实时调整用电模式趋于最优；进而优化电力基础设施运行和管理，保证电力工业的稳定可靠运行[1]。
由于电能是及时消费能源，不能大规模长期有效存储，需要供给与需求保持实时平衡，需求响应就能够通过合理有效的市场机制去改变需求的时间和水平，从而达到电能合理平衡、稳定运行的目的[2]。电能的特殊性决定了电网必须通过预先规划保证系统运行的可靠性。电力系统规模的扩大、电力需求的不断增长和电力市场改革的逐步深化与发展，使电力系统日渐接近极限运行。另外，随着生态文明和环保意识的提升，电力公司正积极寻求不同于传统的方式来满足供需平衡。需求响应是智能电网框架下的重要互动资源，是需求侧管理在竞争性电力市场的最新发展，推动了电力公司与终端用户的互动，提高了需求弹性，同时为用户提供多种选择性，为多方博弈奠定了基础。智能电网能借助物联网、云计算、数据挖掘等新兴IT技术，灵活地调度、整合、管理需求侧资源，实现业务流、信息流和能量流的整体协同与双向互动，有效利用市场机制进行博弈，从而达到优化资源均衡配置的目标，可见随着智能电网技术的不断发展，需求响应将会逐步推广与发展[3]。
现在有关需求响应技术的研究主要从不同的定价策略研究需求响应技术[4-22]。本文应用博弈论的纳什均衡研究需求响应的最终目标，展示基于智能电网平台的需求响应技术的发展前景与最终目标，并给出预测，对电厂-电网-用户的市场定价均衡博弈
DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2013.06.011
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进行深入分析与建模，给出相应的市场规则。
1 智能电网的发展现状与前景
中国智能电网当前发展主要面临两大任务与挑战：一是提高配用电的质量和效益，提升用户对电能的满意度，主要侧重于配电的智能化与需求响应[3]；二是借助新能源与分布式储能设备来实现电网的清洁化与经济化运行，提高电网的安全可靠性，主要侧重于电网接纳发电的多元化与节能化。
中国智能电网的总体建设原则是将坚强电网与智能电网充分结合，更好地统筹与均衡响应电力需求与引领技术发展。坚强互联电网作为电网基础，智能电网作为技术手段，通过实现信息化、自动化来满足用户对电网互动化要求，充分发挥电网在全社会能源资源优化配置的承载作用与市场博弈的均衡作用。其中互动化就是希望做到需求响应，借助市场来实现资源的博弈均衡优化配置。
在技术上，随着飞轮储能等新型物理储能、离子电池等新型化学储能、混合动力汽车等电能负荷储能、能量替代转换技术在低压小容量应用方面取得突破和推广，智能电网的发展形态和功能特征将在配用电侧产生革新，这将给电能备用的可调性提供广阔空间，从而大大提升电网可调性。随着更多样化的储能、换能装置接入电网，传统变压器将被变频、变压装置替代，以实现灵活双向的能量传输和不同形式的能量转换，不同能源都可以电能形式通过电网得以统一生产、统一转换、统一传输、统一配用。这时，需求响应技术将非常适合于双向互动的电网，较好地实现了用户与电网的博弈均衡。一方面为电网提供了更多的负荷削峰填谷手段，另一方面也实现了能源市场的交易业务。相对而言，更多的电力用户在电能生产者与消费者角色之间转换成为常态，而电网需要在经济优质、安全可靠的输电配电基础上提供开放互动、即插即用的各类业务服务接口，从而较好地实现多方市场的公开、公平、公正，提升市场的平等透明，为需求响应技术的发展与推广奠定良好基础。
2 需求响应电力电子技术的发展
需求响应是电力市场化改革下电力需求侧管理的新方法，通过放松零售端价格管制和政策激励机制鼓励用户积极参与电力系统运行，增加需求侧资源在电力市场中的作用，并充分发挥用户侧优化资源配置的能力，引导用户减少或推迟电网运行高峰时段的电力负荷，以平衡电能供需，维护电网稳定运行。需求响应还是推迟电网升级投资和缓解系统短期容量短缺的有效方法，能够减少电价波动风险，保证市场稳定运行，降低系统高峰期电价和优化资源配置，对电力工业、环境保护、经济发展有举足轻重的作用，这也是智能电网实现电网坚强、高效、经济、清洁、安全、可靠运行，实现电网经济效益、环境效益和社会效益最大化的主要目的。
以高级计量基础设施(advanced metering infrastructure，AMI)为主的新型电力电子技术对促进用户 电网互动和支持智能电网需求响应方面起到至关重要的作用。AMI是智能电网统一的信息共享平台。AMI能够较好地支持各类需求响应功能应用。以AMI为主的技术体系构成了智能电网需求响应技术的核心组成部分，极大地促动了需求响应技术的发展。主要表现在以下方面：
1）智能电表的推广为用户与电网的互动奠定了基础，从而为需求响应技术的发展提供基础条件。智能电网与传统电网最大不同点就是智能电网强调与用户的互动性，包括业务流、信息流与能量流互动，而互动主要通过需求响应实现。智能电表的电能质量管理、计量参数改变、客户服务、预付电费购电、电价高峰和紧急事件的通知等功能为需求响应创造了基础条件。
2）智能电网的双向通信技术为需求响应的信息互动提供了前提条件。在需求响应的信息流交互主要体现在能量流供需的信息流交互。电力市场需求响应用户通过统一的信息共享平台网络了解电网的实时状况，实现电网和虚拟网络的实时同步，以便用户合理安排需求响应用电方案和响应策略，更好地节约成本，监控和了解电能使用情况；电网则可实时收集、统计与分析用户需求数据，通过数据挖掘，发现潜在商业机会与利润点，提升电网系统的经济、可靠与安全运行能力。
3）智能电网的能量端口(energy port)技术为需求响应带来了新的活力。需求响应在电能互动方面主要体现在供需之间的双向互动供电，这打破了传统的单向输送模式。在智能电网中，用户除了用电外还可以向电网供电。该技术为用户提供了自主管理电能的接口与手段，用户可自行做出选择默认，选择若干种用电定制方式，选择合理定价策略。
4）智能储能技术大大提升了需求响应中备用
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能源的利用效率。智能电网需要面临节能减排、应对全球性环境和能源危机的重大挑战。该目标的最终实现离不开电力市场用户侧资源调配，尤其是需求侧用户的大力参与。基于智能电网平台，借助智能储能技术，用户需求侧不仅可以实现电能备用、还能满足发布式发电的不确定性互补以及用户电能的转售。智能储能技术不但提高了市场多元能源利用的市场性、独立性和安全性，大大促进了用户响应，实现智能电网的真正互动，还大大减少了备用能源的压力，提高了备用能源的利用率。
5）高能效技术为需求响应提供了支撑。智能电网背景下的需求响应项目还有利于电力工业的稳定发展。高能效技术通过促进用户改变能源消耗结构与负荷形状，提高用电效率，以减少总体能量消耗和污染排放。用户通过投资，使用高能效的用电设备来提高用电效率和节省用电成本，投资者通过智能电网新的投资需求获取利润，这大大增强了需求响应中各方的互动参与性。
智能电表的技术已经相对成熟，在此基础之上可以较好地搭建双向通信与能量互动开放接口平台。通过建立新型储能与多元能量利用体系，将更加有利于促进需求响应技术的飞跃发展。需求响应电力电子技术发展路线如图1所示。
图1需求响应电力电子技术发展路线Fig. 1 The power electronic technology development
roadmap of demand response
3 需求响应信息技术的发展
智能电网需求侧是智能电网的重要方面。需求响应的推行需要智能电网平台框架下信息、通信手段作支撑。智能电网平台新兴信息技术的的发展为需求响应创造了前提条件。
1）自动需求响应通信规约。全自动需求响应作为需求响应的理想模式，通过建立集成高速的双向通信网络基础，并结合先进的传感及测量技术、设备技术、控制技术和决策支持系统等，采用市场化的价格和利益手段，依据用户用电习惯和负荷特性需求制定个性化的DR控制策略，实时响应电力供应需求，减少高峰电力负荷，达到削峰填谷、平稳电网压力、维持电网供需平衡的目的，实现电力用户和电网企业之间的双向互动过程自动化。2002年，美国加利福尼亚州大停电事故促进了需求响应技术的发展，经过近十年的发展，美国劳伦斯伯克利国家实验室需求响应研究中心提出了自动需求响应通信规约，以帮助大型工商业用户及支持设施降低能耗、削减能源成本和减少碳排放，提升电网稳定性。自动需求响应技术的发展是建立在现代信息通信技术、智能控制技术、计量技术基础上的。开放式自动需求响应通信规约作为实现自动需求响应系统的主要标准，提出了一套完整的通信数据模型理论和协议规范，以促进电网企业、电力用户及第三方服务提供商等利益主体通过需求响应价格和可靠性信号交换公共信息，达到优化电力资源、平衡电能供需的目的。
2）统一开放的分布式企业总线。电网控制系统是分布式环境的。需求响应是一个多用户并发、数据交互量巨大的电网应用，对实时性与协同性要求很高，其本身的复杂度要求平台具有强大的计算能力与协同能力，集群与网格计算技术为应用提供了强大的分布式协同计算能力。而数据引擎的实现依赖于数据总线、消息总线、服务总线技术。因此，统一开放的分布式企业总线十分关键。目前，针对分布式系统开发的企业总线技术包括SOAP、CORBA、COM/DCOM、中间件、组件技术等。结合SOAP互操作性和CORBA的强大执行能力可以在需求响应中发挥极大作用，这也将作为电网开放互动的前提基础与重要趋势。
3）统一的信息共享平台。现有电力自动化系统的电网建模与数据接入灵活度不够。随着未来源-网-荷互动运行体系逐步建立，调度对可调负荷、新能源和智能变电站的决策支撑越来越重要，很多决策趋向于整体决策，需要自动化系统提供高效的信息支撑能力。需求响应推广之后，海量信息既是电网可观测、可控、在控的必然需求，同质化管理要求对数据和信息获取也提出全新要求，因此，信息共享模式有待突破。统一的信息共享平台是核心基础。
近年来，云计算、物联网等IT领域新兴技术快速发展，这为建立统一的信息共享平台提供了基础。基于云计算的统一信息共享云平台可以动态管理成千上万台计算机的各种资源，充分整合电力系统内部的计算和存储资源，构建一个高性价比的信息处理与服务平台，使其具有海量数据的存储、处
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理和服务能力，并按需分配给上层的各类应用。利用IT新兴技术，有助于需求响应资源的全局共享和优化配置，增强对智能电网运行的支撑服务能力，推动系统建设模式和用户使用模式的转变，带动需求响应业务需求和业务模式的创新。
4）节能经济调度技术的发展。需求响应的实施，要真正发挥电能优化配置的作用，还要依赖电网节能经济调度技术。采用节能经济调度技术可以从整体上协调电能需求与供给的平衡，更加合理地进行不同时间与不同节点的价格设定，从而给需求响应价格模型提供很好的参考。近年来，电网节能经济调度取得了长足发展，为需求响应的推广实施起到了很好的辅助支撑作用。
5）网络化的用户服务支撑软件与辅助培训手段。需求响应需要用户更多地来参与电网运行，从而提升电网与用户的互动，这样就需要提供网络化公开的用户服务接口，让用户可以方便地根据需求响应变化来调整自身用电模式，并通过网络实时发布信息。此外，除了提供网络化的软件服务支撑之外，还需要给用户提供相应的辅助培训途径，提升用户对电网需求响应的理解与掌握。
现有统一的电网模型标准与开放的通信规约已经能够很好地满足电网运营一体化的要求，在现有技术的基础之上搭建能够满足数据快速共享与服务的统一企业总线将有利于信息共享，从而为多方互动提供互通渠道。而在统一企业总线基础之上，需要一个统一的信息共享平台来满足系统互联与一体化的要求，借助云计算技术搭建一体化服务的云平台是建立互动博弈市场的关键。需求响应技术只有结合电网全局一体化的经济运行调度技术才能更好地发挥其统一配置资源的作用。另外，为最终真正实现需求响应，还需要让用户多了解与认识电网市场运行的手段与意义，更好地实现用户与电网的均衡博弈，更好地增进用户对电网的了解与信任，提升用户参与电网运行的积极性与整体水平。需求响应信息技术发展路线如图2所示。
图2需求响应信息技术发展路线
Fig. 2 The information technology development roadmap
of demand response 4 智能电网平台下的电厂-电网-用户需求响应互动均衡博弈
新型的技术手段能够大大提升电力系统的管理水平，使电网的运营管理模式有所突破与进步。智能电网技术通过创新需求响应这一电力市场营销策略，引导用户主动参与电力市场竞争，让用户作为分布式能源的提供方来参与电网的需求响应竞争，实现积极有效的需求响应策略，改变传统的主要由电力公司或政府单位推动需求侧管理的不良局面，同时还能够改变电厂与电网垄断电力价格的局面，使电力市场能够在博弈中自动配置与优化资源。
需求响应以市场为驱动，注重以价格和利益等市场因素为导向，引导用户调整其负荷需求来响应市场信号。智能电网提供了双向互动的市场营销机制技术支持，参与智能电网需求响应的利益各方均可得到收益回报。随着我国电力市场化改革的不断发展，峰谷电价、阶梯电价、分时电价等多种电价制度的实施为开展需求响应提供了良好的政策支撑和市场发展环境，而在执行市场化电价模式的过程中也出现了一系列问题。用户自身对价格响应的敏感度不同，造成电力系统响应的延迟性，甚至由于用户需求响应过度出现系统峰谷倒置的现象，从而影响电力系统的正常运行。因此，通过研究自动需求响应技术，使用户能够在不影响自身用电需求的情况下，采用具有数据处理分析和执行操作功能的需求响应设备自动响应来自电网企业的电能消费需求信号。该形式能够使用户与电厂基于智能电网平台进行价格博弈，从而大大促进了需求响应的市场活力。
在实际电力市场运作中，定价是电力市场中电厂的基本行为，用户在电力市场定价过程中几乎没有参与权和话语权。电价是电厂运行成本和电力市场供求的综合反映，决定着上网发电机组数目及上网电量。从电网侧来看，科学电网定价体系为电网提供良好的运行条件，通过需求响应互动博弈来定价，能够更加合理地制定电价，优化机组出力安排。支持分布式电源的智能电网里，电厂与用户定价机制是购电方和发电商博弈后的结果。制定电价策略要考虑以下因素：一是发电成本，成本加上合理利润构成了电能的商品价值；二是市场的需求响应供求情况和电能资源的边际价格状况。因此，借助统
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一的信息共享平台可帮助用户节省用电成本，帮助电力供给与运行方挖掘市场中潜在的获利机会，并进行成本核算。因此，在智能电网统一的信息共享平台里，用户-电网-电厂三者都存在博弈关系。
1）用户与电网的博弈。电网作为电力的运营主体，而用户作为电力的消费主体，用户通过电网来获取能源消费。因此，用户与电网之间的博弈直接决定了电力市场营销价格，这一价格作为需求响应的有力杠杆，驱动了电力资源的合理优化配置，通过需求响应博弈实现电力消费价格的均衡。
2）电网与电厂的博弈。电厂作为电力市场的供给方为需求响应提供电能供给与备用保障，在需求响应中充当幕后角色，间接通过上网电价影响电网需求响应营销价格。电网通过合理的招投标机制将批发市场的电能购买上网，保证以最实惠的价格给用户，并从中谋取利润。电网与电厂的博弈主要体现在利益的均衡分配上。
3）用户与电厂的博弈。随着新能源与分布式发电技术的发展，传统的电力用户也可能成为电力的提供方，用户电能的多元化选择导致用户可以间接参与到与电厂上网价格的博弈过程中。
5 完全信息下的智能电网需求响应均衡分析模型与市场机制
在统一的智能电网平台里，在完全信息情况下，在需求响应规则机制下，如果各个交易方都采用统一、公开、公正的定价模型进行博弈，需求响应博弈结果将趋向于Nash 均衡点，即各个博弈方反应函数的交点。任何一方一旦违反了规则，偏离 了均衡点，都将使自己的利益受损。设i U 表示各 方收益函数，有如下反应函数：
0i
i
U S ?=? (1) 求得Nash 均衡点1
2
(,,...,)n
S S S S *
***=。其中S
*
表示各方策略集合，1S *表示策略集合元素，n 表示参与博弈方数目，1,2,...,i n =。
我国电网进行“厂网分离，竞价上网”改革，主要目的是通过引进电厂的竞争博弈机制，降低上网电价的要求。这属于多人非合作博弈，利用博弈论方法可以知道其存在Nash 均衡点。
通过电厂之间的博弈，在电厂与电网之间形成了一种合作博弈机制。借助电网节能经济调度技术领域中的发电控制技术，能够较好地对电能上网进
行管理调控。通过电厂之间的博弈，保证了上网电量的充足与竞争上网，使电网在博弈中由被动转换为主动，这相当于在电网的供给侧进行统一管理，从而通过合理的机制来保证电网供给的安全稳定。原有的能量管理系统能够很好地满足对电能供给侧的管理。
通过电厂与电网之间的博弈保证了电网供给侧的价格与电量均衡。但是长期以来，因为用户处于被动地位，电网与用户之间一直都只能由政府来对用电价格进行统一管理。需求侧管理不利于电网对用户的管理，很容易会导致电能资源的浪费，尤其是不利于电网对电能均衡的运行管理控制。需求响应技术能够在电网的需求侧进行灵活机动的价格机制，使电网需求侧形成了电网与用户之间的合作博弈机制，因此能够较好地让电网对用户进行合理管理。随着云服务理念在计算机领域的普及，电能可以作为一种电网服务，在统一的交易平台上进行购买交易。在统一的平台里，用户可以通过预购电来提交需求，以方便电网进行发电与负荷的平衡调控。通过引入信用与价格新机制，来鼓励用户参与需求响应。这样将会在统一的平台里形成用户与电网的良性竞争、互动博弈均衡管理模式。
在电厂价格与发电电能有所保障的前提下，需要通过合理的机制进一步提升用户的竞争地位，这样才能在需求侧形成均衡博弈的格局。随着原有传统能源的枯竭及其对环境造成的负面影响不断升级，新能源技术与新型储能技术得到了很大的发展，从而使得用户在需求响应中占据重要地位。用户可以通过搭建分布式微网与合理储存能源来优化自身的能源选择。在一体化共享信息平台里，电厂与用户能够进行电能的买卖互动交易，形成了较好的用户与电厂的均衡博弈机制。这样，原有的政府通过政策与法律手段进行需求侧管理调控的手段将逐步放开，最终形成良性的电力市场交易 机制。
在智能电网需求响应技术的前提下，对于电厂与用户，在公开公正的市场规则下，如果博弈各方都采用利益最优的策略，对于电网来说，其费用函数都是可知的，则电厂与用户的最佳定价策略选择问题就变成了二者静态博弈。设U 1、U 2分别表示用户与电厂收益函数，由博弈论可知，最佳定价点将根据参与需求响应电厂与用户双方需求响应最佳反应函数
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1
1
22
00U S U S ??=????
??=??? (2) 求得。最佳定价点为12(,)S S S ***
=，其中S *表示双
方策略集合，*1S 、*2S 分别表示用户与电厂双方策
略集合子集。
由电厂-电网-用户三方两两博弈可知，两两博弈都存在一个均衡点，故三方博弈过程中也会存在均衡点，该均衡点由市场来最终决定。
电厂之间的博弈保证了电能上网购买价格的均衡与稳定，电厂与电网之间的博弈保证了上网电能容量的均衡与稳定，用户与电网的博弈保证了电能容量的均衡与稳定，用户与用户之间、电厂与用户之间的博弈保证了电能销售价格的均衡与稳定。电厂与用户之间博弈的形成，标志着智能电网需求响应为主导的开放电力市场稳定局势最终形成。
智能电网与需求响应技术的发展，尤其是以用户主导的新能源发电技术与储能技术以及电网一体化管理的信息共享云平台和电能优化的节能经济调度技术的不断发展，给电网的管理模式带来了新的挑战，因此，需要一种创新的市场管理机制来改善电网对电厂与用户的管理。下面将基于智能电网平台与需求响应相关技术的发展，提出适合于新形势的市场监管模式。
需求响应通过设计合理的博弈游戏规则引导与制约用户-电网-电厂三者之间的博弈，使其能够较好地保证多方的利益均衡，保证电网的安全稳定运行。参照国内外的经验，可以搭建以下的市场机制来保证需求响应的实施运行。
1）电网容量市场。电网容量市场是为了保证电网安全可靠运行而形成的市场机制，主要是电网在电力批发市场基于电能期货来购买未来市场的电能。这是为电厂与电网之间的博弈而设置的市场机制。
2）虚拟电能交易市场。虚拟电能交易市场主要可以为用户超前购买电能创造条件，这是需求响应的核心，有利于控制电网与用户博弈的风险。
3）市场信用。市场信用管理机制是控制电力市场风险的最有效手段，在需求响应的实施过程中，电网需要对用户、电厂的市场信用进行管理，以防止在博弈过程中发生恶性投机行为。市场信用机制可以作为用户与电厂博弈的一种很好的监控
手段。
4）灵活的边际成本。灵活的市场边际成本是以电网为中心的需求响应机制的主要表现形式。在不同时间、不同地点，对于不同的用户与电厂，依据市场，通过博弈来均衡电能上网与消费边际成本，最好地发挥需求响应的电能优化配置作用。
6 结论
1）本文基于社会、技术与智能电网的发展态势，对智能电网的未来发展进行了深入分析研究，展示了基于智能电网平台的需求响应技术的发展前景与最终目标，并进行了预测。研究表明：未来开放互动阶段的智能电网将能够有利于需求响应技术的发展。
2）基于智能电网平台，应用博弈论的均衡理论研究电厂-电网-用户的需求响应博弈模型，并对完全信息下供需放宽条件下的需求响应均衡博弈进行了分析建模，指出在智能电网平台下存在电 厂–电网–用户三方博弈均衡点性，并制定合理的需求响应博弈市场规则。
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年中国电机工程学会年会．海口：中国电机工程学会，2010：5-10．
收稿日期：2013-03-20。
作者简介：
刘壮志(1970)，男，博士研究生，高级工程师，
研究方向为电力系统技术经济分析，主要从事配电
网及微电网技术经济评价方面的研究，E-mail：
liuzhzh@https://www.doczj.com/doc/165660289.html,；
牛东晓(1962)，男，教授，博士生导师，主要
从事电力与经济系统中的预测与决策问题的研究，刘壮志
同时也开展电力工程建设项目技术经济评价的研究。
（责任编辑杜宁）
国内外智能电网的发展现状与分析 发表时间：2016-01-11T16:36:35.487Z 来源：《电力设备》2015年6期供稿作者：邓宏赵武 [导读] 国网山西省电力公司武乡县供电公司客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。 （国网山西省电力公司武乡县供电公司 046300） 摘要：随着经济发展和市场化改革的推进，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。因此，发展智能电网就显得尤为重要，本文中笔者详细叙述了国内外智能电网的发展现状与形势，希望以此有所贡献。 关键词：国内外；智能电网；发展现状；分析 一、国内智能电网的发展现状与分析 1、国家电网公司智能电网发展现状 2009 年 5 月，在北京召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。2009 年 8 月，国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、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“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。“坚强”与“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础，“智能”是关键。强调坚强网架与电网智能化的高度融合是以整体性、系统性的方法来客观描述现代电网发展的基本特征。 电网的“坚强”与“智能”本身也相互交叉，不可拆分。坚强智能电网是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网。坚强可靠，指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；经济高效，指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；清洁环保，指促进清洁能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；透明开放，指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；友好互动，指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和用户接入，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。坚强智能电网的总体发展目标是：建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的现代电网。 2、南方电网公司智能电网发展现状 近年来南方电网公司高度重视智能电网的发展，根据国家转变经济增长方式的要求以及公司的中长期的战略发展规划，思考智能电网的发展规模以及建设的方案，研究提出了围绕南方电网核心技术，运用信现代信息技术加快传统电网的升级改造，要建设智能高效可靠的电网发展定位，明确了四个提高以及一个促进。四个提高是提高电力系统的安全稳定运行的水平；提高系统和资产的利用率；提高用户能效管理以及优质服务水平；提高资源优化配置和高效利用的能力；同时促进资源节约型环境友好型企业的发展。 四个提高是提高电力系统的安全稳定运行的水平；提高系统和资产的利用率；提高用户能效管理以及优质服务水平；提高资源优化配置和高效利用的能力；同时促进资源节约型环境友好型企业的发展。南方电网公司认为在推进智能电网建设过程汇总应注意以下几个方面： 第一，研究推进智能电网建设应符合我国国情。由于我国的能源资源分配以及南方电网公司负荷区域分配是很不合理，往往能源资源很高的地方负荷能源很高，但是低的地方负荷能源很低。为了配合电网大范围的配置实现远距离、大能源交直流混合的智能电网特征，智能电网要解决由此带来的规划以及调动包括安全运营的问题。 第二，发展智能电网是社会的共同愿望，同时也是电网发展到目前程度的必然需求。特别是南方电网的水电比例是 38%，水火对智能电网的要求是很有效的，也很高的。南方电网公司比较重视智能电网建设顶层设计，组织开展了南方电网智能电网的战略规划以及研究，同时系统描绘了推进南方电网以及智能电网研究技术、发展目标，系统建立了智能电网的标准体系，编制完成了企业智能电网技术的标准体系总的构架，要关注了新能源的接入、设备状态检测以及评估，配电网自动化，以及智能电网技术的标准，同时承担了特高压直流输电以及电动汽车充电，包括电池储能等多项国家行业标准的编制工作。 二、国外智能电网发展的形势 1、美国进行智能电网改造 2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能，防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。008年4月，美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。2009年1月，美国政府发布了《经济复兴计划进度报告》，宣布将铺设或更新约4 800 km输电线路，并在未来三年内为美国家庭安装4万多个智能电表。2009年4月，美国政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后，美国能源部长表示，政府向美国企业提供24亿美元，用于制造混合动力车和车用电池，美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具，电池可以更大地创造智能电网的应用运转空间。这意味着美国政府能源计划的下一步战略将发展智能电网产业。 2、欧洲电力企业的智能电网建设实践 目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的局部电网已经率先实现了智能化。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。欧盟为应对气候变化、对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，正在着手制定一整套能源政策。这些政策将覆盖资源侧、输送侧以及需求侧等方面，从而推动整个产业电工电气（2010 No.3）领域深刻变革，为客户提供可持续发展的能源，形成低能耗的经济发展模式。在欧洲已经有大量的电力企业在如火如荼地开展智能电网建设实践，内容覆盖发电、输电、配电和售电
智能电网发展史 1.1智能电网概念 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，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，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个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；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，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。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重
第33卷第13期电网技术V ol. 33 No. 13 2009年7月Power System Technology Jul. 2009 文章编号：1000-3673（2009）13-0001-11 中图分类号：TM7 文献标志码：A 学科代码：470·4054 智能电网的研究进展及发展趋势 张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升 （中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192） Research Status and Development Trend of Smart Grid ZHANG Wen-liang，LIU Zhuang-zhi，WANG Ming-jun，YANG Xu-sheng （China Electric Power Research Institute，Haidian District，Beijing 100192，China） ABSTRACT: The future development trend of electric power grid is smart grid, which include such features as flexible, clean, secure, economic, friendly and so on. The concept and function characteristics of smart grid are introduced in this paper firstly; then the progress of research on smart grid home and abroad as well as the relation between key technologies and smart gird are analyzed in detail, and it is pointed out that the Agent based distributed cooperation, control, simulation and decision-making, system integeration of distributed enengy, knowledge based comprehensive decision support are the key development trend of smart grid in future. The construction of smart grids in China is a very complicated system engineering, for this reason some concrete suggestions are made, such as fully taking advantages of integrated management, carrying out architectural design of smart grids in China; drafting pilot plans and implementation schemes; coordinating secure and economic operation of power generation, transmission and distribution; paying special attention to theoretical and technological innovation and application; overall considering the planning, construction, renovation and technology upgrating of power grid, to push the research and construction of smart grid in China actively and orderly. KEY WORDS: smart grid；distributed energy resource；multi-agent technology；knowledge based decision support 摘要：具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的智能电 网是未来电网的发展方向。首先介绍了智能电网的概念和功 能特点，详细分析了国内外智能电网的研究进展，对重点关 键技术与智能电网的关系进行了分析和讨论，指出基于Agent的分布式协调、控制、仿真与决策技术，分布式能源 的系统集成以及基于知识的综合决策支持是未来智能电网 技术发展的重要方向。中国特色智能电网的建设是一项高度 复杂的系统工程，为此文章提出了积极有序地推进智能电网 研究及建设的具体建议，包括：发挥一体化管理优势；开展 我国智能电网架构设计；制定试点方案及实施计划；发输配用电的协调安全与经济运行；注重理论和技术创新与应用；统筹考虑电网规划、建设、改造和技术升级等。 关键词：智能电网；分布式能源；多Agent技术；基于知识的决策支持 0 引言 随着全球资源环境压力的不断增大，社会对环境保护、节能减排和可持续性发展的要求日益提高。同时，电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力供应，能够适应多种能源类型发电方式的需要，能够更加适应高度市场化的电力交易的需要，能够更加适应客户的自主选择需要，进一步提高庞大的电网资产利用效率和效益，提供更加优质的服务。为此，以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而同地提出要建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网，将智能电网视为未来电网的发展方向。 2009年美国总统奥巴马上任伊始，就提出了以智能电网为核心的美国能源战略。奥巴马政府把减少碳排放作为国家战略，逐步建立碳排放交易体系，实施温室气体总量控制：一是大力发展可再生能源，加强用户侧管理，减少能源进口总量，保障国家能源安全；二是以建设智能电网为载体，实施新能源产业战略，实现美国经济振兴，积极应对全球气候变暖和国际金融危机；三是通过联邦经济刺激计划等手段，对符合国家智能电网发展目标的企业给予资金支持和补贴，引导企业在国家战略目标框架内开展智能电网研究与实践。2009年4月16日美国政府公布智能电网技术投资计划，希望推动智能电网的开发，将划拨34亿USD用于智能电网技术开发，划拨6.15亿USD用于智能电网的演示
南方电网2017年发展历程...Future 1月1日2016年，南方电网通过西电东送等方式，优化电能结构，最大限度消纳云南富余水电，截至2016年底，南网非电量首次占比达到50.9%，高于全国平均水平近一倍 2月7日南方电网2016年西电东送直流综合能量可用率达96.44%，连续6年达96%以上，高出近5年(2011—2015)全国平个百分点，高于2015年全国平均水平1.2个百分点 2月14日南网科研院牵头的高压直流输电控制与保护设备技术导则(IEEE1899)正式通过了IEEE理事会审批，标志着南方电流领域国际标准制定取得首次突破 2月14日南方电网公司与中国华能集团公司在北京签署战略合作框架协议，旨在进一步贯彻落实国家“一带一路”倡议，拓业务的发展空间 2月20日南方电网公司与柬埔寨皇家集团续签电网投资合作谅解备忘录 2月24日全国电力需求侧管理标准化技术委员会获批筹建，该标委会的秘书处承担单位为南网科研院，业务指导单位为中联合会，这是第一个挂靠南方电网公司的全国标准化技术委员会秘书处 3月2日南方电网广东公司批复实施《横琴自贸区供电营业规则》(以下简称《规则》)，成为南方五省区乃至全国首个自规则 3月21日南网能源公司投建的“广州超级计算中心天然气分布式能源站项目”在广州顺利投产。该项目是全国最大的地下室能源项目，也是国内第一个配套脱硝设备的分布式能源项目，获评“2016年度中国分布式能源优秀项目特等奖” 3月24日南方电网首个智能操作机器人在广东电网中山供电局110千伏安山站投入运行 4月20日中国首个货运飞船天舟一号在海南文昌航天发射场成功发射，南方电网以“零事故、零差错、零投诉”保供电成果射保供电任务 4月28日南方电网公司首次国际美元债券发行成功 5月3日南方电网公司在深圳建设的全国首个“变电站+充电站”站点——莲花山充电站投运 5月23日南方电网公司发布了《中国南方电网2016企业社会责任报告》，这也是该公司连续第10份社会责任报告，报告获五星评价 5月25日南方电网公司成功研制世界首个特高压柔性直流换流阀。这是南方电网公司承担的国家重点研发计划项目“高压直流输电关键技术研究与工程示范应用”的成果 6月7日广州电力交易中心正式印发《南方区域跨区跨省月度电力交易规则(试行)》，这是全国首个跨区跨省月度电力交
智能电网的发展趋势 摘要：随着电力系统运行环境的日趋复杂与电力体制改革的不断前进,传统电力网络亟待进一步提升,实现向智能电网的转变。智能电网为 电网的发展方向,它的内涵是由绩效目标、性能特征、关键技术与功 能实现等4个方面及其之间的关系综合体现的,它们分别规定了智能 电网的未来期望收益、应具备的特征性能力、为实现此能力而应当采用的关键性技术以及技术与具体业务需求的结合方式。通过对上述内容的详细阐述,描绘出未来智能电网的框架。 关键词：智能电网；自愈；分布式能源；电力市场 0引言 随着市场化改革的推进、数字经济的发展、气候变化的加剧、环境监管要求日趋严格与国家能源政策的最新调整,电力网络跟电力市场、用户之间的协调和交换越来越紧密、电能质量水平要求逐步提高、可再生能源等分布式发电资源数量不断增加,气候变化初露端倪,传统 网络已经难以支撑如此多的发展要求。为此人们提出了发展智能电网(SmartGrid)的设想,实现对传统电网基础上的升级换代。国外许多研究机构和企业正在积极推动智能电建设。例如知识电(IntelliGrid)、现代电网(ModernGrid)、网络智能(GridWise)与智能电网等,可是本 质内容基本相似。为了在智能电网领域寻求突破、加强联系与合作, 已形成了一个全球性联盟组织。 1智能电网概念 智能电网并非是一堆先进技术的展示,也不是一种着眼于局部的解 决方案。智能电网是以先进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础,通过引入通信、自动控制和其他信息技术,从实现对电力网络的改造,达到电力网络更加经济、可靠、安全、环保这一根本目标。为了 理解智能电网,需要站在全局性的角度观察问题,综合考虑智能电网 的4个维度,即绩效目标、性能特征、技术支撑和功能实现。 2智能电网的绩效目标与性能特征
智能电网的现状与发展趋势 付凤丽 （曲阜师范大学，山东省日照市276826） DEVLAPMENT AND ANALYSIS OF SMART GRID FU Fengli (Qufu Normal University,Rizhao 276826,Shandong Province,China) ABSTRACT:Deep analysis of the domestic smart grid，including the aspects of actuality，development an d its difi culties was put up．A contrast description on the smart grid development of the foreign countri es，such as American，Japan，Britain and Italy，was carried out．National policies and measures all indi cate that the smart grid will be built into a new development trend of the world network． KEY WORDS:sm art grid：actuality；network planning 摘要：从智能电网的现状、发展重难点及其发展的意义对国内的智能电网进行了深入的分析探讨，并对美国、日本、英国、意大利等国家的智能电网的发展进行对比描述。各国政策及措施均表明智能电网建设将成为世界电网发展的新趋势。 关键词：智能电网；现状；电网规划 1 引言 随着市场化改革推进，数字经济发展，气候变化加剧，环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。为此人们提出了智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。 智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合，形成一个新型电网，实现电力系统的智能化。智能电网可以提高能源效率，减少对环境的影响，提高供电的安全性和可靠性，减少输电网的电能损耗。 智能电网是对电网未来发展的一种愿景，即以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统为对象，应用数字信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电所有环节信息的双向交流，系统地优化电力的生产、输送和使用。 智能电网的本质就是能源替代和兼容利用，它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。它主要是通过终端传感器将用户之问、用户和电网公司之问形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时
智能电网提出背景及关键技术 一、智能电网概述 智能电网提出的技术与国家战略背景： “互联网”的普及、电子信息技术及计算机软件技术的飞速发展，大大推动了全球信息化进程。“地球村”、“数字地球”等概念逐渐体现了人类信息交流的时空跨越，速度与效率的倍增。 “物联网”应用趋势，建立人与物、物与物之间的联系，随着新一代互联网协议IPV6的部署，IP地址不再受限，为物联网扫除了网络容量的限制。 “智能电网”，电网设备的智能化、数字化与网络化为电网的信息化、互动化与自动化创造了条件。 中国最新定义为：统一坚强智能电网，（统一是前提，含统一规划、统一标准、统一建设；智能为感知、自律、自主、自愈、自学习、自适应、自调节、分析与决策，体现安全可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放） 智能电网历程（大事记要）： 2003年美国电科院首先提出《智能电网研究框架》，能源部随即发布2030智能电网计划（Grid2030计划-Itelligrid）。 2006年，欧盟智能电网论坛推出了《欧洲智能电网技术框架》-Smartgrid。 2008年，华东电网公司和华北电网公司分别提出了建设智能电网的远景和实施方案。 2009年1月，奥巴马宣布全面启动新能源与智能电网项目，全世界随之掀起了一股智能电网热潮。 2009年3月，国家电网公司首提“建设坚强智能电网”，拉开中国建设智能电网的序幕。 2009年4月17日美国白宫公布首批40多亿智能电网资助计划。 2009年4月下旬，国家电网公司组织三个智能电网考察团赴美国和欧洲考察，回国后开始组织编写国家电网智能电网综合研究报告。 2009年5月中旬，中国电科院建立智能电网研究中心。 2009年5月18日，美国商务部、能源部汇集业界主要机构与公司，讨论并通过第一批16个智能电网行业标准，美国智能电网建设进入全面启动阶段。 2009年5月21日，国网公司提出“加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的统一坚强智能电网的目标”。 2009年6月，国家电网科技部组织智能配电和数字化变电站技术研讨。下旬，国家电网总部成立“智能电网部”。 2009年7月，总投资25亿元的全国首家智能电网产业园项目在扬州正式启动，下旬，国家电网正式确认在上海世博园区建立智能电网综合示范工程。 二、国家规划与行业动态 中国在09年开始快速布局智能电网建设，有经济与政治的综合考量，一
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/165660289.html, 智能电网是未来电网发展的趋势 作者：牛震 来源：《中国科技博览》2013年第29期 摘要：阐述了智能电网的概念和特征，并简单介绍了智能电网技术的国内外发展现状，对其重要技术进行了详细分析和讨论，指出了建设智能电网在网络拓扑、通信体系、分布式电源接入、智能调度、防护系统、电力电子设备、计量体系、需求侧管理等领域需要解决的关键技术问题，强调发展智能电网对中国的重要意义。 关键词：智能电网发展趋势发展意义智能调度 中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-637-01 一、智能电网的概念 智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通讯网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，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，它可以改善电力传送和使用效率、提高电力系统的可靠性和安全性。其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 二、国内外发展现状 2003年美国从自身的国家利益出发，提出了一个大胆的战略发展计划，它对电网的运行 模式进行了明确的界定，它考虑了多种能源的输入，可以进行多种能源的产出，进行多种能源之间的转换。主要考虑的问题是国家安全和可再生能源的利用。这些基本概念为“智能电网”的提出奠定了基础。三年后即2006年，美国IBM公司提出了“智能电网”解决方案，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。通过以上几个方面达到自动监控电网，优化电网性能、防止断电、快速恢复供电的目的。奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立横跨四个时区的统一电 网，重点研发可再生能源和分布式电源并网技术，发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。由此，可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。
早在2001年，意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络。 2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（Swarm群体行为）原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。 2006年，欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》（A European Strategy for Sustainable, Competitive and Secure Energy）强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。 2006年中期，一家名叫“网点”（Grid Point）的公司开始出售一种可用于检测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。 2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。 2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略。 2008年美国科罗拉多州的波尔得（Boulder）已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。 2008年9月，Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。 2009年1月25日美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表——美国行将推动互动电网的整体革命。 2009年2月2日能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。 2009年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。 2009年2月10日，谷歌表示已经开始测试名为谷歌电表（Power Meter）的用电检测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。
智能电网及其发展态势 提纲1.智能电网定义及特征2.国外研究现状与成果3.中国智能电网研究现状与发展趋势4.智能电网关键技术介绍 1、智能电网定义及特征 1.1 智能电网的定义 ?以物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。 ?1)充分满足用户对电力的需求和优化资源配置 ?2)确保电力供应的安全性、可靠性和经济性 ?3)满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。 1.2 智能电网驱动力 美国智能电网驱动力 美国:２００３年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网. 关键点 ?改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性 ?提高能源的利用效率和技术的先进性 ?提高用户对电价的可承受能力 ?适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降低排放水平 ?提高在全球的竞争性(经济危机—产业) 欧洲智能电网驱动力 欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。 关键点 1）供电的安全性问题 ?一次能源的缺乏、 ?供电可靠性和电能质量 ?供电能力 （2）环境问题 ?京都协议 ?气候变化 ?保护自然 （3）国际电力市场 ?提供低廉的电价和提高能效 ?进行创新和提高竞争能力 ?有关垄断的规程修订 美国、欧洲智能电网驱动力 安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证 美国 ?电力需求的增长与日益老化的电网框架之间的矛盾。 ?运行成本控制与相应监管政策的不确定性的矛盾 ?环境压力不可再生能源的过度开采和利用，造成生态环境破坏和能源枯竭 ?信息化、数字化等新技术的驱动
题目智能电网的现状和发展趋势 姓名卢乾坤学号2012416464 院系工学院 专业电气工程及其自动化 指导教师蔡彬职称教授 2014 年12 月12 日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言（或绪论） (2) 一、中国智能电网的现状和发展趋势 (3) （一）中国智能电网产业研究的目的和背景 (3) 1．我国向智能电网发展的意义 (3) 2．我国开发智能电网的背景 (4) 中国智能电网技术的进展和趋势 (4) 二、国外智能电网的现状和发展趋 (4) （一）美国进行智能电网改造 (4) （二）欧盟智能电网的发展趋势 (5) （三）日本大力发展智能电网 (5) 致谢 (6) 参考文献 (7)
智能电网的现状和发展趋势 电气信息与自动化学生卢乾坤 指导老师蔡彬 摘要：从智能电网的概念和功能出发，简介我国发展智能电网的意义，发展智能电网的大背景和社会物质文化条件以及当前智能电网技术进展和趋势，要努力的方向；分别简单介绍美国、日本、欧盟对智能电网发展的重视，一系列政策的实施，以企业对智能电网的发展领域和方向以及相关科研单位对智能电网研究的方向和趋势。 关键词：智能电网、发展趋势、发展意义、技术 The Status Quo and Development Trend of the Smart Grid Student majoring in electrical information and automation LuQiankun Tutor CaiBin Abstract：Starting from the concept and function of the smart grid, the introduction, the significance of the smart grid development in China, the development of smart grid, the background and social material and cultural conditions as well as the current smart grid technology, progress and trends to direction; Simple introduction to the European Union to the attention of the smart grid development in Japan, a series of policy implementation, to enterprise and direction in the field of smart grid development, and related scientific research units of the smart grid research direction and trend Key words: smart power grids, development tendency, implication of development technique
2装备机 械 S cience & T echnology S ummarize
3 No.3 2010电网是输电网和配电网的统称，各种类型的发电厂发出的电力通过输电、变电和配电才能将其输送给电力用户使用。 随着经济全球化，能源需求持续增长，全球化石能源资源的短缺，气候变暖、环境保护问题日益严峻，世界能源发展格局正在发生重大而深刻的变化，现在“低碳经济”、“智能电网”已经成为当前经济发展的热点。 2009年9月，我国在联合国气候变化峰会上提出：大力发展可再生能源和核能，争取到2020年非化石能源占一次能源的比重达到15%。 2009年国务院常务会议决定，到2020年我国单位国内生产总值CO 2排放比2005年下降40%~45%。 电网是能源产业链的重要环节，是低碳能源开发利用的重要载体，是支撑低碳经济发展的基础设施和重要平台，也将在推进低碳经济发展中发挥关键作用。 一、什么是智能电网 1. 智能电网的远景与价值 2009年1月，美国能源部咨询公司发布了《智能电网——新能源经济的实施者》专题报告，报告指出：未来能源的焦点在能效、可再生能源、储能等方面，智能电网被定义为广义的优化能源链的 解决方案，把电力输送系统（电网）转变为更为智能、更富有柔性、更可靠、自平衡和互动的电网，从而保证经济增长、环境保护、运行效率、能源安全和消费者选择要求。智能电网是未来可支撑能源的基础，与清洁能源一起重启经济增长。 智能电网可以利用更多的系统组件的状态监测与诊断的相关信息，通过加强资产管理方法，提高现有电力资产的使用寿命，从而推迟资本投资。 通过智能电网技术的远程监控，将最终降低运营和维护的费用。 在最佳功率因数的性能和系统平衡的状态下，降低输电和配电损耗，提高电力输送效率。 通过遍及全电网的双向通信将使电力部门的远程识别、定位、隔离和快速恢复停电事故，智能电网能显著改善电能质量和可靠性。 用户可减少使用高峰负荷以节省费用，并通过分布式发电资源和储能电池，可以将多余电力反馈（出售）至电网。 从环境角度看，通过智能电网，提高能源效率和可再生能源的大量使用。 2. 智能电网与目前电网的比较（见表1） 3. 智能电网的定义 智能电网的概念提出已近10 年，到目前为止在 表1 目前电网与智能电网的比较
我国智能电网发展现状 当前，资源环境问题已经成为世界各国共同关注的焦点，人类社会对环境保护、节能减排 和可持续发展的呼声越来越高。近年来，欧美国家率先提出了”智能电网”并进行了相关研究，引起了世界各国电力工业界的广泛关注，智能电网也逐渐成为现代电网发展的新趋势 和新潮流。根据我国宏观政策和用户对电能质量的实际需要，未来的电网必须能够提供更 加安全、可靠、清洁、优质的电力供应。发展智能电网，有助于提高能源利用效率，减小环境污染，促进节能减排，实现可持续发展；同时能够保证供电的安全性与可靠性，降低输电网的电能损耗，减少用户的电费支出。可见，智能电网是我国国民经济和电力工业技术发展的必然结果。目前，虽然智能电网的建设尚处于初期研究和规划试点阶段，但其在未来必将给电力工业的变革带来巨大影响，因此对智能电网进行相关探讨尤为必要。本文 将从智能电网的定义与特点、国内研究现状及发展前景等方面进行分析，为建设国际领先、中国特色的智能电网提出积极的建议。 一、智能电网的定义与特点 由于智能电网的研究利丌发尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧 重点也不尽相同，此尉际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据门前的研究情况，智 能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制 技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一 个完全自动化的供电网络。智能电网有以下特点： (一)自愈。能够自动检测、分析故障，实现故障隔离和系统自我恢复。 (二)坚强。能够有效抵御自然灾害或人为的外力破坏，保证电网安全可靠运行。 (三)互动。用户将和电网进行自适应交互，成为电力系统的完整组成部分之一。 (四)优质。提供2l世纪所需要的优质电能，用户的电能质量将得到有效保证。 (五)经济。实现资源合理配置，提高能源利用效率，减少电能损耗，降低投资成本和运行 维护成本 (六)兼容。可以容纳集中式发电、分布式发电等多种不同类型的电源，满足用户多样化的 电力需求 (七)协调。实现电力系统标准化、规范化、精细化管理，进一步促进电力市场化。 二、国内智能电网的发展现状 近年来．我国经济发展迅速，电力需求同益增强，在电网建设与改造上投入了大量资金，电网的覆盖面、供电能力以及设备的数字化程度都有了大幅度的提高。根据我国能源资源的分布特点和国家发展战略部署，我们必须建设中国特色的坚强智能电网。
关于智能电网发展的研究论文 摘要：在全球电网逐渐不能满足用户需要的大背景下，智能电网应运而生；简要概括了智能电网相对于传统电网的特点；介绍了智能电网在世界几个典型的国家和地区的发展；最后简述了智能电网在未来的发展前景。 关键词：智能电网;发展 0 引言 在这种全球经济不断发展、用户对于电能质量的要求日益提高以及人们对环境保护愈来愈重视的背景下，人们希望建立一个更加可靠、具有较高自愈能力、与用户之间实现密切互动的现代化电网，于是智能电网应运而生。在智能电网中，可以将能源开发、发电、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其用能设施，通过数字化信息网络连接起来，并通过智能化的控制实现整个系统的优化；充分利用各种能源资源，注重低碳环保，依靠分布式能源系统、能源梯级利用系统、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能对应供能、互助功能和互补功能，将能源利用效率提高到一个全新的水平，使用户投资效益和成本达到一种合理有利的状态。本文主要以几个典型的国家和地区为例简要介绍一下智能电网的由来，特征，发展历程、现状及广阔前景。 1 智能电网的产生背景及由来 首先，自从进入信息时代，互联网的飞速发展给我们的生活带来了翻天覆地的变化，与之相比，一些国家和地区的电力网络系统并没有跟上时代发展的潮流，电能供应不够稳定，特别是几次震惊世界的大停电事件带来了巨大的经济损失，现行的电力系统压力不断加大。2003年8月14日下午，美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电，停电影响了地铁、电梯以及机场的正常运营，在一些地方造成了交通拥堵，给成千上万市民的工作和生活造成了极大不便；2005年8月25日，美国加利福尼亚州南部地区供电的一条主要输电线路出现故障，加州电力主管部门紧急启动限电措施，造成大约50万居民断电半个小时。 其次，随着经济水平的迅速提升，用户对于电能质量的要求愈来愈高。人们希望获得更可靠、更优质的电能，在目前电网中，电压跌落是最多的电能质量问
电网基本概念 在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的 中间环节，它主要由联结成网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。通常把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。简称电网。 电网发展历程 中国国家电网公司成立于2002 年12 月29 日，是经国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点单位。 近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网 6 个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。 2006 年中国电网建设保持较高规模，全国电网建设完成投资2,105.75 亿元人 民币，同比增长近38%。2006 年随着一批西电东送工程投产，中国西电东送三大通道累计已形成3,400 万千瓦的输送能力。 2007 年，全国电网建设投资2451.40 亿元，同比增加16.41%。新增220 千伏及以上输电线路回路长度4.15 万公里。截至2007 年底，全国220 千伏及以上输电线路回路长度达到32.71 万公里，同比增长14.20%。 “十一五”时期，是我国电网建设继往开来的重要5 年，一大批重大输电工程开工建设。其中，海南联网、呼辽直流、新疆与西北联网以及特高压交、直流等一批高等级、长距离、大容量的输电工程已建成投产，开启了我国大电网时代，促进了跨区电力交换能力的增强。2009 年底全国跨区电力交换能力超过2500 万千瓦，全年跨区交易电量达到1213 亿千瓦时，比2005 年增长51.1%。目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位。 到2010 年底，全国220 千伏及以上输电线路总长度达到43 万公里，变电容量19.6 亿千伏安，分别是“十五”末的1.7 倍和2.4 倍，电网规模跃居世界第一。2011年前三季度，全国电网工程完成投资2201 亿元，电网建设新增220 千伏及以上变电容量12817 万千伏安、线路长度22507 千米。2011 年1-9 月，全国跨区送电量完成1286 亿千瓦时，同比增长22.6%；全国跨省输出电量4791 亿千瓦时，同比增长8.3%。 我国智能电网建设步伐加快，特高压电网工程进展顺利。1000 千伏晋东南-南 阳-荆门特高压交流试验示范工程顺利通过国家验收，标志着特高压已不再是“试验”和“示范”阶段。2011 年10 月，皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程获国家发展改革委核准，成为继晋东南—荆门输电工程后全国第二条获准建设的特高压交流输电项目。2011年我国坚强智能电网进入全面建设阶段，在示范工程、电动汽车充换电设施、新能源接纳、居民智能用电等方面大力推进。《2013-2017年中国智能电表行业发展前景与投资预测分析报告》[2]显示，2012