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摘 要 当今社会，智能电网已成为一个热门话题。文章定义的特征是智能电网，目标，研发线，关键技术和困难，就如何引入新的系统组件、新的传感和测量技术、先进的控制方法、先进的接口、快速模拟事件、自适应控制和协调等热点问题展开讨论。
关键词 智能电网；智能电表；需求响应；多智能体
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0008-02
在当前的时代背景下，将环境保护与能源安全连结起来进行安全生产，不仅可以降低能源消耗和环境污染，而且可以保护岌岌可危的生态环境。正是在这样的时代要求下，智能电网的概念应运而生。这个概念一经推出就引起了广泛的关注。于是，美国IBM公司在2006年提出了智能电网解决方案。同时，美国总统奥巴马在其经济复苏计划中也提出了智能电网建设计划。这使得智能电网的概念逐渐受到各国的关注。然而就定义和具有特征的智能电网，驱动程序和目标，研发路线，关键技术和困难等，也没有达成一致的意见。本文着重对多智能电网的几个问题，展开分析和讨论。
1 智能电网的内涵和目标
至今还尚未给出一个统一的定义，英语中的智能电网和使用高频词是“IntelliGrid”和“智能电网”。其中，欧洲“智能电网战略文件”通过了“智能电网”的基础定义。其指出智能电网可以定义为一个网格，这个网格能够整合所有的电网并将用户连接起来。目的是为了提高能源的利用率和电的可靠性和安全性、减少输电网的电能损耗以及保护环境和节约能源。智能电网的智能性和先进行表现在它的监视、通信、控制以及自我修复技术，同时它还能提供新型产品和服务。智能电网的优点在于它可以在任何尺寸和不同技术水平发电机之间进行连接和操作。智能电网对电网用户的优化系统运行有重要的意义，它可以提供更多的信息。智能电网与消费者之间，丰富完善了整个供电系统，智能电网将提供更高的可靠性，安全的电力供应。
1.1 节约能源，保护环境
为应对全球能源短缺与环境污染的挑战，促进整个社会对环境保护以及可持续的发展的关注，能源安全和环境保护成为智能电网的首要目标，这也是智能电网发展的推动力。例如，欧洲智能电网文献指出：欧洲联盟认识到智能电网的重要性，充分认识到只有使用可靠，灵活的网格，它才可能达到20 | 20 | 20个进球。其中20 | 20 | 20个目标，是指欧盟在2020年要达到一个目标，即：利用可再生能源是高于20% ，二氧化碳排放量低于20%，20%以上的能源效率。因此，文獻： 20 | 20 | 20个进球延长至20 | 20 | 20 | 60的目标应该是适当的，60%是指60%的欧洲电网需要智能电网的部署，到2020年，成为电网配置中一个重要的部分。人们对智能电网的期望值正在上升。
1.2 智能电网本身的目标
智能电网本身的目标是指在智能电网运行过程中，要科学管理电力市场的发展。要达到的目标，主要内容应包括：
保持电力供应的安全性和可靠性，从而保证信息的完整性以及互操作性；
确保集中发电能够实现最佳利用率；
分布式发电的启用以及可再生能源的使用；
引入市场机制，提供竞争环境，从而促进和鼓励需求方的参与，提高以用户为中心方法的使用力度，并允许将新服务推向市场。
2 智能电网的主要特征
2.1 自愈
灵活的网络拓扑智能电网，当电网出现故障时（包括灾难性的失败），模拟事件的快速启动故障隔离，以避免或减少停电的范围。断裂带，分布式发电，分布式储能和需求响应资源提供能量分布，包括配套服务，而不是被动地坐下来，“离线整定，实时动作”保护或稳定装置开发运行自己的补救措施。
2.2 供给和需求的互动
通过供应和需求，双向沟通上下，提供电力及市场信息，并且用户可以连接到网络内部住宅智能电表，以方便供需双方的相互作用，以确保所有中小用户的需求。积极响应电力DR，网格化管理，积极参与市场竞争，改变他们的管理方式，获得相应的经济效益，而不是被动的，按照以前一成不变的价格收费。
2.3 促进节能减排的发展
为了能应对能源和环境的挑战，在市场经济的作用下，利用分布的风能，太阳能，地热能等可再生能源，能源储存和分配相应的插电式电动汽车等发展迅速，在这种情形下网格节点和不确定因素显著增加。智能电网的研究和开发，以达到节约能源和各种分布式发电进入电网和市场的主动监测和管理，而不是仅仅作为处理负载效应和负载管理的一种方式。
2.4 协调和自适应控制
在受市场经济调控的环境下，智能电网属于使用毛发分布的各个方面，无论是正常状态下的集中/分布式发电优化、市场化运作。还是在故障隔离或应急网络重构中，都无疑涉及到集中控制系统（EMS/DMS等），协调和分布式控制系统（继电器/本地无功功率补偿/稳定补救装置等）自适应问题，而不是只需一个集中控制系统“履行自己的职责”，一个分布式控制系统“离线整定，实时动作”就可以完成的。
2.5 资产优化管理
智能电网可以实现资产的规划、建设、运行和维护整个生命周期的优化管理和运用市场机制。通过供给和需求的互动，促进节能减排。以提高发电的效率和降低网络的损耗。要解决的负荷率不高，只需处置好设备闲置，提高资产利用率，降低运营成本，减少或推迟投资等问题，而不仅仅是一个设备管理的问题。
3 智能电网的驱动背景
3.1 可再生能源的推动
无论是对能源安全以及环境保护，还是对提管理水平和业绩提高的考虑，可再生能源都已经成为世界瞩目的能源发展方向。例如，在2008年8月，美国的32个州以及哥伦比亚特区都已经建立可再生能源配额制的目标。同时，这些占美国的电力消耗近一半的分量。到2010年，加州能源供应的20%都来自可再生能源，而到2020年这一比例将达到33%之高。在使用的过程中，风能发电是可再生能源中占比最高的，然而太阳能发电是增长最快的，随着太阳能技术的发展和进步它将会逐渐赶上甚至超过风能发电。随着电力需求的增长，为维持电网的安全运行，就需要一个科学合理的解决方案，这构成了未来电网面临的挑战。 3.2 电动汽车的分销网络上的影响
因为考虑到有利于控制排放和降低运输成本，外部插件式混合动力汽车将会有很大的发展前景。或将使得分销网络负荷明显增加。并且，在分销网络中，很多循环没有额外的备用容量，也不具备监控及自动化能力。因此，在当前电动车辆大量使用的情况下，正确使用分销网络将会是一件非常重要的事情。
3.3 需求变化的影响
通过实施节能措施，先进的计量基础设施（AMIS）以及智能家电将会大量出现，社会需求随之发生变化。例如，一类智能家电终端设备将有可能看到一个分布网络拥塞和动态定价，也可以通过当地的宏观调控对消费需求进行控制。系统操作员可以对电网进行监控，直接对电网进行管理或通过价格信号来实现管理需求。这需要对电网经营策略进行改变来体现。
4 智能电网所需的技术支撑
4.1 电网基础设施建设
为了实现智能电网，对现有电网设施进行优化和改善并建立新的电网基础设施是关键的两个环节。这主要包括：对新的资产管理以及输配电网络规划方法进行科學研究，通过对网络基础设施以及超导技术进行创新，同时，加强和改造现有的高压电线，从而促使电力系统在可接受的水平范围内逐步得到提高。
4.2 建设大型间歇式集成发电网
正如前面所提到的，利用风能和太阳能等可再生能源发电具有良好的发展前景。但受自然环境和天气状况等方面的影响，这些新能源是间歇性发电的，对电网的挑战是比较大的。所以，对它应该配置大型间歇性集成电网。今后的研究方向应该是安全性和操作效率高，以维持合适的网格。
4.3 网络技术
为了使电网的利用达到最佳值，网络技术就应该包括：使用广域监视，使广域控制系统与静止无功补偿相结合，从而形成闭环，达到最大限度地利用可用传输容量以及降低干扰的可能性；发展的经济调度功能（满足动态约束）以大面积的分布式同步状态来评估实时电力系统安全状况。使电网运营商所掌握的传统知识（如电力系统控制知识）的同时，试图使电力市场及监管人员掌握新知识，共同研究协调的配套服务，包括平衡市场一体化和控制区协调、平衡市场的整合，提高电力系统的安全性和改善市场的流动性就显得尤为重要。
参考文献
[1]王明俊.自愈电网与分布能源[J].电网技术，2007，31（6）：1-7.
[2]崔毅敏，李福岭.浅谈智能电网和智能网络[J].电力信息化，2008，6（11）：32-34.
[3]Chen-Ching Liu.Strategic power infrastructure defense[C].IEEEPower Engineering Society General Meeting，USA，2004.
关键词 智能电网；智能电表；需求响应；多智能体
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0008-02
在当前的时代背景下，将环境保护与能源安全连结起来进行安全生产，不仅可以降低能源消耗和环境污染，而且可以保护岌岌可危的生态环境。正是在这样的时代要求下，智能电网的概念应运而生。这个概念一经推出就引起了广泛的关注。于是，美国IBM公司在2006年提出了智能电网解决方案。同时，美国总统奥巴马在其经济复苏计划中也提出了智能电网建设计划。这使得智能电网的概念逐渐受到各国的关注。然而就定义和具有特征的智能电网，驱动程序和目标，研发路线，关键技术和困难等，也没有达成一致的意见。本文着重对多智能电网的几个问题，展开分析和讨论。
1 智能电网的内涵和目标
至今还尚未给出一个统一的定义，英语中的智能电网和使用高频词是“IntelliGrid”和“智能电网”。其中，欧洲“智能电网战略文件”通过了“智能电网”的基础定义。其指出智能电网可以定义为一个网格，这个网格能够整合所有的电网并将用户连接起来。目的是为了提高能源的利用率和电的可靠性和安全性、减少输电网的电能损耗以及保护环境和节约能源。智能电网的智能性和先进行表现在它的监视、通信、控制以及自我修复技术，同时它还能提供新型产品和服务。智能电网的优点在于它可以在任何尺寸和不同技术水平发电机之间进行连接和操作。智能电网对电网用户的优化系统运行有重要的意义，它可以提供更多的信息。智能电网与消费者之间，丰富完善了整个供电系统，智能电网将提供更高的可靠性，安全的电力供应。
1.1 节约能源，保护环境
为应对全球能源短缺与环境污染的挑战，促进整个社会对环境保护以及可持续的发展的关注，能源安全和环境保护成为智能电网的首要目标，这也是智能电网发展的推动力。例如，欧洲智能电网文献指出：欧洲联盟认识到智能电网的重要性，充分认识到只有使用可靠，灵活的网格，它才可能达到20 | 20 | 20个进球。其中20 | 20 | 20个目标，是指欧盟在2020年要达到一个目标，即：利用可再生能源是高于20% ，二氧化碳排放量低于20%，20%以上的能源效率。因此，文獻： 20 | 20 | 20个进球延长至20 | 20 | 20 | 60的目标应该是适当的，60%是指60%的欧洲电网需要智能电网的部署，到2020年，成为电网配置中一个重要的部分。人们对智能电网的期望值正在上升。
1.2 智能电网本身的目标
智能电网本身的目标是指在智能电网运行过程中，要科学管理电力市场的发展。要达到的目标，主要内容应包括：
保持电力供应的安全性和可靠性，从而保证信息的完整性以及互操作性；
确保集中发电能够实现最佳利用率；
分布式发电的启用以及可再生能源的使用；
引入市场机制，提供竞争环境，从而促进和鼓励需求方的参与，提高以用户为中心方法的使用力度，并允许将新服务推向市场。
2 智能电网的主要特征
2.1 自愈
灵活的网络拓扑智能电网，当电网出现故障时（包括灾难性的失败），模拟事件的快速启动故障隔离，以避免或减少停电的范围。断裂带，分布式发电，分布式储能和需求响应资源提供能量分布，包括配套服务，而不是被动地坐下来，“离线整定，实时动作”保护或稳定装置开发运行自己的补救措施。
2.2 供给和需求的互动
通过供应和需求，双向沟通上下，提供电力及市场信息，并且用户可以连接到网络内部住宅智能电表，以方便供需双方的相互作用，以确保所有中小用户的需求。积极响应电力DR，网格化管理，积极参与市场竞争，改变他们的管理方式，获得相应的经济效益，而不是被动的，按照以前一成不变的价格收费。
2.3 促进节能减排的发展
为了能应对能源和环境的挑战，在市场经济的作用下，利用分布的风能，太阳能，地热能等可再生能源，能源储存和分配相应的插电式电动汽车等发展迅速，在这种情形下网格节点和不确定因素显著增加。智能电网的研究和开发，以达到节约能源和各种分布式发电进入电网和市场的主动监测和管理，而不是仅仅作为处理负载效应和负载管理的一种方式。
2.4 协调和自适应控制
在受市场经济调控的环境下，智能电网属于使用毛发分布的各个方面，无论是正常状态下的集中/分布式发电优化、市场化运作。还是在故障隔离或应急网络重构中，都无疑涉及到集中控制系统（EMS/DMS等），协调和分布式控制系统（继电器/本地无功功率补偿/稳定补救装置等）自适应问题，而不是只需一个集中控制系统“履行自己的职责”，一个分布式控制系统“离线整定，实时动作”就可以完成的。
2.5 资产优化管理
智能电网可以实现资产的规划、建设、运行和维护整个生命周期的优化管理和运用市场机制。通过供给和需求的互动，促进节能减排。以提高发电的效率和降低网络的损耗。要解决的负荷率不高，只需处置好设备闲置，提高资产利用率，降低运营成本，减少或推迟投资等问题，而不仅仅是一个设备管理的问题。
3 智能电网的驱动背景
3.1 可再生能源的推动
无论是对能源安全以及环境保护，还是对提管理水平和业绩提高的考虑，可再生能源都已经成为世界瞩目的能源发展方向。例如，在2008年8月，美国的32个州以及哥伦比亚特区都已经建立可再生能源配额制的目标。同时，这些占美国的电力消耗近一半的分量。到2010年，加州能源供应的20%都来自可再生能源，而到2020年这一比例将达到33%之高。在使用的过程中，风能发电是可再生能源中占比最高的，然而太阳能发电是增长最快的，随着太阳能技术的发展和进步它将会逐渐赶上甚至超过风能发电。随着电力需求的增长，为维持电网的安全运行，就需要一个科学合理的解决方案，这构成了未来电网面临的挑战。 3.2 电动汽车的分销网络上的影响
因为考虑到有利于控制排放和降低运输成本，外部插件式混合动力汽车将会有很大的发展前景。或将使得分销网络负荷明显增加。并且，在分销网络中，很多循环没有额外的备用容量，也不具备监控及自动化能力。因此，在当前电动车辆大量使用的情况下，正确使用分销网络将会是一件非常重要的事情。
3.3 需求变化的影响
通过实施节能措施，先进的计量基础设施（AMIS）以及智能家电将会大量出现，社会需求随之发生变化。例如，一类智能家电终端设备将有可能看到一个分布网络拥塞和动态定价，也可以通过当地的宏观调控对消费需求进行控制。系统操作员可以对电网进行监控，直接对电网进行管理或通过价格信号来实现管理需求。这需要对电网经营策略进行改变来体现。
4 智能电网所需的技术支撑
4.1 电网基础设施建设
为了实现智能电网，对现有电网设施进行优化和改善并建立新的电网基础设施是关键的两个环节。这主要包括：对新的资产管理以及输配电网络规划方法进行科學研究，通过对网络基础设施以及超导技术进行创新，同时，加强和改造现有的高压电线，从而促使电力系统在可接受的水平范围内逐步得到提高。
4.2 建设大型间歇式集成发电网
正如前面所提到的，利用风能和太阳能等可再生能源发电具有良好的发展前景。但受自然环境和天气状况等方面的影响，这些新能源是间歇性发电的，对电网的挑战是比较大的。所以，对它应该配置大型间歇性集成电网。今后的研究方向应该是安全性和操作效率高，以维持合适的网格。
4.3 网络技术
为了使电网的利用达到最佳值，网络技术就应该包括：使用广域监视，使广域控制系统与静止无功补偿相结合，从而形成闭环，达到最大限度地利用可用传输容量以及降低干扰的可能性；发展的经济调度功能（满足动态约束）以大面积的分布式同步状态来评估实时电力系统安全状况。使电网运营商所掌握的传统知识（如电力系统控制知识）的同时，试图使电力市场及监管人员掌握新知识，共同研究协调的配套服务，包括平衡市场一体化和控制区协调、平衡市场的整合，提高电力系统的安全性和改善市场的流动性就显得尤为重要。
参考文献
[1]王明俊.自愈电网与分布能源[J].电网技术，2007，31（6）：1-7.
[2]崔毅敏，李福岭.浅谈智能电网和智能网络[J].电力信息化，2008，6（11）：32-34.
[3]Chen-Ching Liu.Strategic power infrastructure defense[C].IEEEPower Engineering Society General Meeting，USA，2004.