【学术】智能电网的挑战性问题-北极星输配电网

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智能电网教育部重点实验室的研究人员余贻鑫、刘艳丽，在2015年第2期《电力系统自动化》杂志上撰文，智能电网发展的各个阶段，从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。指出其中关键性的障碍，可以明确如何才能最大限度地发挥其潜能，从而为国家提供广泛的社会效益和经济效益。为此，梳理出发展智能电网所面临的11个关键的挑战性问题，强调指出：计量科学和技术以及标准的制定是需要优先发展的重点领域，多学科交叉合作是发展智能电网的必然选择，法律框架和监管、市场设计以及管理改革是智能电网成功实施并获取应得效益的基本保障。

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实施智能电网发展战略不仅能使用户获得高安全性、高可靠性、高质量、高效率和价格合理的电力供应，还能提高国家的能源安全，改善环境，推动可持续发展，同时能够激励市场不断创新，从而提高国家的国际经济竞争力。简而言之，提高供电安全性、生态可持续性和经济竞争力是智能电网的3个目标。

智能电网最本质的特点是：电力和信息的双向流动性，并由此建立起一个高度自动化和广泛分布的能量交换网络;把分布式计算和通信的优势引入电网，实现信息实时交换和达到设备层次上近乎瞬时的供需平衡。

未来的电网将由集成的电力网和通信网组成。电力网是灵活的、可重构的，且电所及之处均有可靠的双向通信，由底层的智能网络代理(INA)开始这两张网高度融合。

微处理器岁月之前创建的集中规划和控制的电力基础设施，在很大程度上限制了电网的灵活性，失去了效率，致使在安全性、可靠性等几个关键方面承担着风险。所以智能电网是分布式智能的基础设施。

以智能配电网为例，它被分成许多片(Cell)，每个Cell中有许多由片内通信连接起来的INAs(如继电保护、分布式电源(DER)等)，这些代理能够收集和交流系统信息，可以对局部控制作出自主决策(如继电保护)，也可以通过Cell中的配电快速仿真与建模(DFSM)协调做出决策(如电压调节与无功优化、网络重构);同时各片之间有通信联系，由装有DFSM的配电调度中心协调各片的决策;进而输、配电调度中心之间也通过通信联络起来，装有输电快速仿真与建模(TFSM)的输电调度中心，根据整个系统的要求协调决策，实现跨地理边界和组织边界的智能控制，使整个系统具有自愈功能和强抗扰能力。

在智能电网中由于能够实时交换信息，使得大量分布式发电(含风能和太阳能等可再生能源发电)和分布式储能在电网中可以即插即用，进而还可参与运行优化;使得用户中可平移负荷，可与电网友好合作(犹如虚拟电源)，帮助电网实现需求侧管理(如削峰填谷)，并在紧急情况下支援电网运行。

通常把分布式发电、储能和需求侧管理统称为DER。如何处理数以万计的DER并应对风能和太阳能等可再生能源发电的间歇性、多变性和不确定性，同时确保电网的可靠性以及人身和设备安全，并激励市场的问题已经历史性地摆在面前。

智能电网要实现前述3个目标并具备前述的特点，所面临的挑战是极其广泛的，涉及许多技术、体制和社会问题。在其发展的各个阶段，从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。厘清其发展过程中关键性的障碍，可以帮助明确如何才能使其最大限度地发挥潜能，从而为国家提供广泛的社会和经济效益。本文试图归纳智能电网关键的挑战性问题。

1)基础设施

2)标准和协议

3)计算机网络(赛博系统)安全

4)运行和规划模型

5)负荷与电源计划安排与调度

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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