日本智能电网的发展机制分析_陈志恒

2013年第4期（总第190期）

现代日本经济

Contemporary Economy of Japan

NO．4．2013

（Vol．190）

能源环保

日本智能电网的发展机制分析

陈志恒A万可B

（A．吉林大学东北亚研究中心，吉林长春130012；

B．吉林大学东北亚研究院，吉林长春130012）

【摘要】近年来，发展智能电网成为世界主要国家能源战略的重点内容之一。福岛核事故发生以后，日本加速了智能电网的发展进程。目前，日本在智能电网的战略规划、推广机制、技术研究、项目示范与国际合作、标准制定等多个方面都进行了积极的探索，并取得了一定的进展，其推进措施与机制对我国智能电网的发展具有启示和借鉴意义。从长远来看，我国应该重视智能电网的市场化战略定位，创新智能电网项目的推广模式，拓展智能电网技术研究领域以及积极开拓海外市场。

【关键词】日本；智能电网；可再生能源；电力体制改革；发展机制

【中图分类号】F433．136．6【文献标识码】A【文章编号】1000－355X（2013）04－0035－08【收稿日期】2012－12－07

【基金项目】2010年度教育部人文社科规划基金项目“可持续发展的低碳经济路径探索：日本构筑低碳社会研究”

（10YJA790028）

2011年度国家社科基金项目“低碳经济全球博弈与我国的对策研究”（11BJY060）

2012年度教育部人文社科重点研究基地重大项目“中、日、俄油气资源竞争与合作研究”（12JJD810004）

【作者简介】陈志恒（1968－），男，吉林省四平市人，经济学博士，吉林大学东北亚研究中心教授，博士生导师。

万可（1983－），女，吉林省长春市人，吉林大学东北亚研究院博士研究生。

2002年2月，国务院印发《电力体制改革方案》（国发［2002］5号文件，简称“5号文件”），标志着我国电力体制改革正式启动。电改10年是我国以电力为中心的能源产业进行可持续性战略转型的关键10年，其间，我国电力事业取得了一系列令人瞩目的成就并实现了规模化发展，但与此同时，传统集中式一体化的电力供应模式与现代分布式电力需求模式之间的矛盾日益突出。当前，面对新一轮信息技术和能源技术的整合，全球能源产业正经历着技术变革的重大战略机遇，世界主要国家纷纷将智能电网（Smart Grid）作为发展可再生能源，打破传统电力垄断经营，推动电力市场化改革的突破口。新的历史时期，我国已将智能电网纳入国家“十二五”发展规划作为战略新兴产业重点推广和发展，然而，和前沿国家相比，我国智能电网的研究和实践水平均相对落后。日本与我国类似，电力行业高度垄断，市场化阻力较大，福岛核事故发生以后，面对前所未有的电力市场化改革压力，日本加速了发展智能电网的进程。如今，日本智能电网已在战略规划、推广机制、技术研究、项目示范与国际合作、标准制定等多个方面取得进展，其推进措施与机制值得我国借鉴。

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一、电网“智能化”的背景与内涵

电力在能源系统中居于中心地位，能源战略的核心是电力的发展。随着经济社会发展对能源的依赖程度越来越高，尤其是以化石能源为主导的消费结构在较长时期内不会发生根本性的转变，能源结构性、安全性和可持续性问题已经成为世界各国普遍关注的核心和焦点。英国石油公司（BP）发布的《2030世界能源展望》指出，电力行业是全球能源增长、改善能源供需矛盾和应对气候变化的关键动力。未来10年，电力行业将持续引领一次能源增长：全球用于发电的能源消费在2011 2030年期间将增长49%（平均每年增长2．1%），占全球一次能源消费增长的57%。与此同时，随着新一代能源技术的开发和应用，电力行业的转型正逐步成为新能源和可再生能源大规模替代化石能源的重要推动力：电力行业的燃料结构实现多元化，超过一半的消费增长来自非化石燃料；可再生能源占增长量的27%，略微超过煤炭（26%）和天然气（21%）。［1］这一发展前景，依托于当下全球范围内已然兴起的能源技术革命，①即由互联网技术与可再生能源开发推动的信息技术与能源体系的相互融合。

近年来，为了突破能源发展瓶颈，真正走能源可持续发展之路，借助信息通信技术（ICT）的突破和快速发展，各国能源战略机制的重点逐步由集中式化石燃料向分散式可再生能源转变，智能电网发展正是实现这一转变的重要途径。智能电网改变了传统电网受制于化石能源集中式分布的单项垂直一体化的输配电模式，采用先进的微电网和分散式储能技术，解决了水电、风电和太阳能等分散式可再生能源并网发电的稳定性问题，通过实现通信网络和能源网络的双向互联，进一步加强了电网面向电力需求侧（DSM）的管理，为整个电力系统提供了更广泛的兼容性、更灵活的响应性和更持久的稳定性。发展智能电网对世界各国推动本国电力市场化改革、保障能源安全、优化能源资源配置、降低电力运行成本、维护电力系统的安全稳定、抢占新能源技术制高点具有重要的战略意义。

美国政府于2007年颁布《能源独立与安全法案》（EISA2007）标志着智能电网正式成为美国国家战略，随后政府逐年加大对智能电网研究与建设的投入力度。2009年，奥巴马政府将智能电网确立为美国新能源产业战略的核心，大力推动智能电网基于国家战略框架内的研究与实践。欧盟在2010年发布的《欧洲电网计划2010 2018年路线图》中构建并明确了欧洲智能电网未来的发展战略框架。日本政府自福岛核事故以来将智能电网发展作为推动日本电力体制改革和大力发展可再生能源的重要途径。2013年3月，我国颁布的《能源发展“十二五”规划纲要》明确提出要推进智能电网建设。

由于各国电力行业发展水平、侧重点和技术路线不同，关于智能电网，国际上并没有统一的概念，但其核心内涵是一致的。从电力技术角度看，国际能源署（IEA）给出的定义较为准确地概括了其共性：“智能电网是使用数字和其他先进技术来监视和管理所有发电来源电力的运输，以满足最终用户不同电力需求的电力网络。智能电网通过统筹所有发电端，电网运营商，终端用户以及电力市场利益相关者的需求和能力，尽可能高效地操控系统的各个部分，在最大限度降低成本和对减弱环境影响的同时，提高系统的可靠性、灵活性和稳定性。”［2］从发展的角度来看，受技术条件、商业价值、投资和政策框架的制约，世界各国传统电网向智能电网“进化”，大致都需要经过由能源单向传输到能源与信息双向传输、由垂直一体化结构到网络化结构、由能源一次性输出到储存性输出、由垄断化运营模式到市场化运营模式的渐进过程。

①又称为“能源互联网革命”。

二、日本电力系统及智能电网发展的目标与定位

（一）日本电力系统概况

当前，日本电力工业的基础是独立于各自固定区域垂直垄断的十大私营电力公司，包括北海道电力

公司（Hokuden ）、

东北电力公司（Tohokuden ）、东京电力公司（TEPCO ）、中国电力公司（CEPCO ）、北陆电力公司（HEPCO ）、中部电力公司（Chuden ）、关西电力公司（KEPCO ）、四国电力公司（Yonden ）、九州电力

公司（Kyuden ）和冲绳电力公司（Okiden ），被称之为“一般电气事业”。除十大电力公司外，日本

“独立发电公司”（IPP ）也可以参与发电侧竞争，在逐步进行零售市场化改革的过程中，装机在200万千瓦以上

的企业将所发电力出售给电力公司，

还可通过电力公司的输电线路进行供电，被称之为“趸售电力事业”；“特定规模电力企业”（PPS ）主要面向电力自由化用户，是按特定需求供电的企业，只能借助十大电力公司电网进行供电。［3］［4］

从整体上看，日本电网系统基本实现全国联网，主体分布由东西两部分构成，频率分别为50赫兹

和60赫兹。基于德国制发电设施建造的东部电网包含有北海道、

东北、东京3家电力公司电网，其中东北和东京电网由500千伏的输电线路相连，东北和北海道电网由250千伏的直流输电线路相连。基于美国制发电设施建造的西部电网包含有北陆、中部、中国、关西、四国、九州6家电力公司电网，其中各电

网间由500千伏输电线路相连。［5］日本东西电网之间通过信浓、

佐久间和清水3个变频站（FCF ）实现频率转换和互连。

（二）电网智能化的战略目标与发展定位

作为世界能源消费大国，资源贫乏的日本一次能源供应的96%依赖于国外进口；即便将核能算作

是国内能源，

这一比例也高达80%左右。经历了20世纪70年代的两次石油危机，日本高度重视提高能源的利用率和保障能源供应的安全，通过增加天然气、煤炭与核能的供应比例，形成了多元化的能源供应结构（Energy Mix ）。尽管如此，石油仍是日本一次能源供应的主体，约90%左右需要从局势不稳定

的中东地区进口。此外，

日本电力需求占能源总需求的比例为40%，岛国的性质决定日本大部分电力只能源自国内。再者，在世界范围内控制温室气体排放的背景下，日本国内外面临着不小的节能减排压

力。［6］基于此，日本早在1992年提出所谓能源安全（Energy Security ）、经济发展（Economic Growth ）和环境保护（Environment Protection ）三位一体协调发展的能源政策，并于2002年确立其为日本能源政策的基本纲领和指导方针。［7］

在“3E ”能源政策的引导下，日本智能电网以积极发展可再生能源（尤其是大幅提高太阳能发电比重，重夺日本在太阳能领域的前沿地位），降低发电成本，维持日本在蓄电池、新能源汽车等技术领域的

国际领先优势，

提高日本的国际新能源市场核心竞争力为目标而逐步得到推广。由于日本电网本身就具备了相当优良的稳定性和自适应性，加之开发可再生能源的成本较高，因此智能电网发展之初在日本国内并没有引起足够的重视。然而，在福岛核事故发生以后，日本的能源安全和能源效率备受公众质疑。基于此事件的影响，以大力发展可再生能源和推动电力体制改革为契机和动力，智能电网成为日本新经济振兴的突破口和增长点。

2011年6月，日本于第十三次新时代能源和社会系统讨论会上正式提出了较为完整的“日本版智

能电网”

体系化理念，具体明确了日本智能电网发展的战略目标和重点任务，形成了包含国家、区域和城镇（家庭）3个层面的体系架构。从国家层面上，推动可再生能源并网发电，强调构建能抵御灾害风险的坚强输配电网络，实现由集中式向分布式控制系统的转变，并且重视开拓海外市场；从区域层面上，完

7

3第4期陈志恒，万可：日本智能电网的发展机制分析

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善能源管理系统，打破区域电力垄断，维持区域电力的供需平衡；从城镇（家庭）层面，发展“智能社区”等城市和家庭信息智能化建设项目，拓展电力智能化服务。［8］2011年12月27日，日本经济产业省（ME-TI）提出了日本新一轮电力改革的4条基本思路，其中一条明确指出要构建需求侧参与管理的下一代智能电力系统。2013年4月2日，日本内阁通过了此次新一轮电力改革方案，这意味着智能电网发展将对即将启动的日本电力体制改革发挥重要作用。

日本智能电网的具体定位包括以下6个方面：1）可以进一步引入可再生能源的系统；2）充分利用信息和通信技术的智能系统；3）及时和灵活反映用户需求的系统；4）部署新能源服务的系统；5）高效和稳定运行的系统；6）建立在技术层面上具有国际竞争力的系统。［9］

三、日本智能电网发展的推进机制

（一）官产研结合的推广机制

目前，日本智能电网采取的是由经济产业省牵头，政府与企业、科研机构等民间力量联合组织开展技术研发和实证示范工程项目的推广机制（见图1）。在此过程当中，日本政府所承担的责任仅仅是政策监管和营造良好的商业环境，主要的推动者是成立于1980年的独立行政法人机构———日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）。作为日本规模最大的核心性研究开发机构，NEDO的主要任务是推动先进技术的研究和开发、新能源及节能技术的普及推广和发展国际合作项目。2010年4月，为了进一步凝聚政府、企业和科研机构等多方力量，应对单方面无法解决的战略和实施问题，把握世界范围智能电网发展的新机遇，制定智能电网发展路线图和国际化标准体系，推动智能电网技术发展公共资金的使用信息共享，NEDO组织成立了日本智能社区联盟（JSCA）。JSCA组织成员涵盖了日本信息和通信、汽车、电气机械、建筑和贸易等各个与智能电网相关行业的企业、组织、公共部门以及研究机构，截止至2013年4月该组织共计包含414个成员。

图1日本智能电网的组织体系

资料来源：JSCA website。

（二）以市场为导向的技术研发机制

为了巩固在技术领域的领先优势和进一步提升国际市场竞争力，日本智能电网发展在具体操作层

面上十分重视采用商业运作模式将其先进技术进行应用和推广。面向全球市场来定位和发展，就是以

广泛的用户需求和前沿的商业价值为导向，

广泛开展技术应用和建设实证示范工程，以此检验和展示技术成果和推广价值。采用这种机制的风险较高且需要耗费大量的成本，前提是日本已经拥有了先进的生态系统技术，其中包括可再生能源技术在内，如太阳能发电、风力发电、电动汽车、低功耗节能家电、存储解决方案和配电自动化系统等。日本政府和民间加大技术投资力度，看重的是未来智能电网发展蕴

藏的商业价值和投资回报。Zpryme 发布的“智能电网”研究报告指出，日本的发电量以每年1．2%的速

度增长，预计在2016年达到1090亿千瓦时。［10］2002年至2010年间，日本投入大量资金在原本就很先

进的传输基础设施上，进一步提升了电网的输电和送电能力。福岛核事故以后，按照日本政府指示，东京电力公司计划通过面向国内外招标到2019年总计安装17万块家庭智能电表，这一目标仅仅是未来10年日本建设更加智能化的电网，降低电力成本13亿美元蓝图的一部分。由日本十大电力公司组建的日本电气事业联合会（FEPC ）预计到2020年采用太阳能发电的智能电网需要政府投资超过1亿美元。日本智能电网技术的市场价值在2016年预计将达到74亿美元。日本政府设定的远期目标是：到2020年日本能源供给的10%来自可再生能源。据估计，截止到2030年，智能电网计划将总共耗资860

亿美元。与此同时，据日本经济产业省预计，“2020年，智能电网预估市场价值为36000亿日元（折合

440亿美元），至少能为国内创造40万个新的就业岗位。

”（三）以“智能社区”建设为核心的示范机制

从智能电网向电力系统化范围扩展，“智能城市（Smart City ）”和“智能社区（Smart Community ）”具

有更广泛的社会背景。智能社区是智能城市在概念上的拓展，是延伸到其他类型电力系统的智能电网

基础设施系统，

它集成了多种能源供应的基础设施系统，使其优化运行于某一区域内，最大限度地实现可再生能源资源的整合。从大规模的风电设施到小规模的楼宇光伏发电设施和节能住宅管理系统。这个概念不仅涵盖了现有的基础设施系统，如电、水、交通、天然气、废物和热，还扩展到未来的基础设施系统，如氢和电动汽车充电。系统整合的目标是在保障电力可持续性、安全性和可靠性供应的前提下，通

过应用先进的信息和通信技术，

取得如创造就业机会、提供更好的社会服务、减少资本投资等更大的经济和社会效益。

日本经济产业省于2009年11月成立了内部跨部门项目团队“新时代能源和社会系统委员会”

。2010年1月，该团队发表了关于新一代能源流通和社会体系的阶段性报告，并在此报告的基础上，以探索日本智能电网及智能城市的未来形态为目标，公开招募智能城市示范区，最终确定在横滨市、丰田市、京都府和北九州市等4个地区开展示范性实验。按照2010 2014年的五年计划，日本在4个示范区内对智能电网及智能城市的相关技术、结构、商业模式等进行实证检验，具体包括能源使用的可视化、家电

及热水器控制，

供应方根据能源需求状况促使消费者进行消费调整的需求响应，电动汽车（EV ）与家庭的结合，蓄电系统的优化设计，EV 充电系统以及交通系统等。通过这些技术和系统的集成，构建区域能

源管理系统（CEMS ），

以实现区域内能源的整体优化使用。4个示范项目的实施，不仅是在进行技术性测试，而且试图创造能提供新型服务的新型商业模式，并为智能电网国际标准化提供必要的实证依据。2010年4月，日本智能社区联盟（JSCA ）宣布成立，将“智能城市”的概念提升为“智能社区”

。（四）以国际标准制定为目标的国际合作机制

尽管日本智能电网技术尤其是蓄电池技术等居于世界领先水平，但制定国际统一标准的话语权基本还是被美国主导。为此，日本高度重视智能电网的国际合作，特别是对美合作，借此推动国际标准的

制定和开发。2010年1月，日本经济产业省下设的“新一代能源系统国际标准化研究会”在《关于新一

93第4期陈志恒，万可：日本智能电网的发展机制分析

04现代日本经济总第190期

代能源系统国际标准化》研究报告中指出了能源系统标准化的重要战略意义。同时，研究会还发布了《智能电网国际标准化路线图》，明确提出日本将在智能电网的7大重点领域和26个重大技术攻关项目中积极争取获得国际标准制定话语权。日美智能电网合作标志性项目始于2009年2月日本宣布参与的美国新墨西哥政府的智能电网实验计划（New Mexico Green Grid Initiative，GGI）。该项目正式启动时间为2012年9月，将持续到2014年，是由新能源产业技术综合开发机构（NEDO）、美国公共事业部洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）和新墨西哥州州政府协同运作的，包括日立、富士通、三菱电机、夏普、松下等多家日本公司参与的国际电网示范项目，旨在研究和测试应用太阳能技术满足住宅的电力需求，同时也希望借项目合作降低对其开发国际标准的阻力。2012年3月20日，日本智能社区联盟（JS-CA）与美国智能电网互操作工作组（SGIP）共同签署了合作意向书，同意日美在智能电网国际标准化制定方面开展合作、针对国际性智能电网标准提案进行初步研究、加强智能电网技术研发和示范项目有关情况的信息共享。

三、日本智能电网发展对我国的启示

近年来，我国电力行业发展迅速，电力需求逐年上升，预计到2020年全社会用电量将达到8 10万亿千瓦时，电力装机总量将超过20万亿千瓦，两项指标较2012年均翻1倍。但与此同时，我国电力需求与供给之间的矛盾及其反映出的深层次的10年电改所遗留和累积下来的电力体制弊端，也愈加凸显和激化。为突破行业发展瓶颈，紧跟世界能源发展趋势，我国大力推动智能电网发展，虽然在相关研究和实证领域取得了一系列成果，但从整体来看进展缓慢，和前沿国家相比还存在着一定差距。同为电力行业高度垄断的国家，日本在智能电网领域发展迅速，其做法和经验给我国智能电网发展带来诸多有益的启示，主要可以概括为4个方面。

其一，我国智能电网发展应该加强市场战略定位，着眼于长远的经济和社会利益。与我国侧重电力的“输送”、“效率”和“配置”导向相比，日本智能电网的战略规划更多强调的是“需求”、“服务”和“竞争力”。从电力行业逐步走向市场化以及面临的激烈国内外竞争形势来看，我国智能电网的战略定位应借鉴日本，更加重视市场因素，这将会引导技术未来朝向能为普通用户和民众带来切实利益的方向发展，而不仅仅停留在提高国家和区域整体能源输送效率和保障能源供应安全问题的宏观战略层面上。当前，我国正遭遇能源供给的瓶颈，急需解决能源供需矛盾和大范围远距离输电的问题，因此构建以“特高压为骨架”的“坚强智能电网”成为我国能源战略的重要任务之一。然而，从更为长远的角度看，智能电网能为我国的经济和社会发展创造更多的市场价值。国家电网公司“十二五”智能电网建设发展目标中包含有市场方向的战略定位：“到2015年，形成智能电网运行控制和双向互动服务体系”、“用户多样化服务能力显著提升”。但是，在国家电网公司制定的发展战略和规划体系中，缺少对我国智能电网市场价值的预估。相比之下，日本智能电网的发展战略中却明确量化了其建设成本、投资和市场价值等目标。

其二，我国政府应引导并鼓励组建非官方能源管理组织负责智能电网项目推广，支持民营资本进入配电领域。作为一个能源管理组织，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）对整合官产研三方力量共同推动日本智能电网项目合作发挥了很大的作用。相比较日本的组织推广机制，我国主要靠政府和兼具政企贸科身份于一体的国家电网公司负责开展战略规划、政策制定、技术研发、项目招标和推广、标准制定等工作。这种集权式的管理和推广模式，降低了企业和民间力量参与智能电网建设和投资的积极性，不利于智能电网技术的创新和进步。因此，我国有必要借鉴日本的模式，由政府牵头组建非官

方的能源管理组织或机构，并由这样的组织或机构负责智能电网技术开发和实证项目的开展。与此同

时，

我国还应该允许民营资本适当进入配电领域，实现投资主体多元化，优化智能电网投资结构，加快推进智能电网的项目实施。并且将这类有关引入和扩大投资的任务也交由能源管理组织来完成，对资金实行专业、透明和公正的管理。

其三，我国应重视电网用户侧相关技术研究，创新智能电网商业模式，增加相关实证和示范项目。从智能电网技术而言，我国同日本的差距有3个方面：一是技术水平；二是商业模式；三是项目实证。首

先，

我国智能电网的技术水平整体上落后于日本，主要原因是我国供电侧相关技术研究只集中在重点领域，而对非重点领域和用户侧相关技术研究不够重视（见表1）。其次，由于我国智能电网技术被大型电力企业垄断和主导，因此和日本相比，我国不具备灵活的、能有效应对市场需求变化的商业模式。最后，尽管我国重视智能电网的示范项目建设，但由于受到技术水平和商业模式的限制，目前已经开展的项目大多是与政府合作的样板工程，实证效果可能远低于预期。

表1智能电网输电侧相关技术引入进展情况的比较智能电网技术

日本欧洲美国中国韩国广域监测系统

△◎◎◎◎可再生能源协同控制

○◎－－－超导输电

○－◎－－高压直流输电

◎◎◎◎－电力电子应用设备

○◎◎○－电压控制设备

◎－－－－系统用蓄电池

◎◎◎○◎功率调节技术

◎○－－－AMI 智能电表◎◎◎◎◎

注：◎：确定引入，开展实证；○：讨论引入必要性；△：当前不计划引入；－：不明。

资料来源：新エネルギー産業技術総合開発機構．再生可能エネルギー技術白書―新たなエネルギー社会の実現に向けて［J ］．エネルギーフォーラム，2010，（12）：615－616。

其四，我国应积极参与和开发海外项目，把握和立足全球智能电网技术前沿，力争国际标准制定的话语权。我国近年来积极开展国际合作。首个进入实质性建设的智能电网工程――中新天津生态城智能电网综合示范工程于2010年4月全面启动。这一工程是中国和新加坡两国政府间有关智能电网的战略性合作示范项目，于2011年底前全部建成。此外，中美双方也积极开展清洁能源合作，在第二届中

美清洁能源务实合作战略论坛期间，

共签署13项合作协议，覆盖了包含智能电网在内的多个领域，总额超过200亿美元。我国国际合作项目大多只限于国内，海外项目和日本相比较少，在争夺智能电网相关技术话语权方面更是不占优势。2010年12月，国家能源局正式成立了国家智能电网标准化总体推进

组，

积极开展智能电网相关技术标准的制定工作，但被认证的国际标准较少。我国在国际标准制定方面，应该借鉴日本的模式：一方面组织开发领先的智能电网技术；另一方面积极参与国际合作，尤其是拓展海外智能电网项目，在将本国先进技术推向国际市场的同时，及时把握全球智能电网技术发展的前沿，并且努力争取获得国际标准制定的话语权。

参考文献：

［1］British Petroleum （BP ）．BP energy outlook 2030［R ］．London ：BP ，2012：2－3．

［2］International Energy Agency （IEA ）．Technology Roadmap ：Smart Grids ［R ］．Paris ：IEA ，2011：6－7．

［3］井志忠．“后福岛时代”的日本电力产业政策走向［

J ］．现代日本经济，2012，（1）：14－20．［4］林伯强．2012中国能源发展报告［R ］．北京：北京大学出版社，2012：432－436．

［5］雷鸣．日本与德国新能源产业结构转型的比较分析［

J ］．现代日本经济，2013，（1）：79－86．14第4期陈志恒，万可：日本智能电网的发展机制分析

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［6］The Federation of Electric Power Companies of Japan（FEPC）．Electricity Review Japan［J］．Tokyo：FEPC，2013：1－3．［7］尹晓亮．战后日本能源政策［M］．北京：社会科学文献出版社，2011：202－203．

［8］国网能源研究院．国内外智能电网发展分析报告2012［R］．北京：中国电力出版社，2012：33－35．

［9］新エネルギー産業技術総合開発機構．再生可能エネルギー技術白書―新たなエネルギー社会の実現に向けて［J］．エネルギーフォーラム，2010，（12）：618－621．

［10］Zpryme Research＆Consulting．Japan：Tsunami Wakens the Smart Grid in［J/OL］．Zpryme Smart Grid Insights，http：// smartgridresearch．org/standard/japan－tsunami－wakens－the－smart－grid/，2012－03－13．

责任编辑孙慧宗

An Analysis of Development Mechanism of Japan＇s Smart Grid

CHEN Zhi－heng A WANG Ke B

（A．Center for Northeast Asian Studies，Jilin University Jilin，Changchun，130012，China；

B．Northeast Asian Studies College，Jilin University Jilin，Changchun，130012，China）Abstract：Recently，developing smart grid becomes one of key elements of world major countries＇energy strat-egies．After the Fukushima nuclear accident，Japan accelerated the process of smart grid development．Cur-rently，Japan makes positive exploration and makes some progress on strategy planning，promotion mecha-nism，technology research，demonstration projects and international cooperation，standard setting．Japan＇s pro-motion measurements and mechanism have implications for China．In the long run，China should value smart grid marketization location，innovate in the promotion mode of smart grid，expand the technology research fields of smart grid and actively explore the overseas markets．

Key Words：Japan；Smart Grid；Renewable Energy；Reformation of Electric Power System；Development Mechanism

国内外智能电网的发展现状与分析

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

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

智能电网重点研究的十项关键技术教学提纲

北极星自动化网讯:在日前举办的中国智能电网高峰论坛上，中国电力科学院总工程师印永华介绍了中国电网新技术应用展望，印永华提到：电力系统是一个技术密集型的行业，新技术的应用与电力系统发展是密切相关的，也是推动电网发展的强大动力。我们国家现在的电网发展已经进入了一个新的发展阶段，建成了一个特高压的骨干网架，根据电网电压协调发展的坚强智能电网正在稳步推进。要实行电网智能话发展，存在很多技术性问题和挑战。 中国电力科学院总工程师印永华 要解决风电场大规模并网，给电力系统安全稳定性评估分析及对策等问题。解决变电站自动化调度中心自愈能力。分布式发电并网、需求式管理。攻克新型直流输电、大规模储能，超导电力等技术问题。在电力市场方面，要解决市场体系设计、电价机制设计、电力发展机制等问题。 印永华同时讲到，目前我国智能电网研究主要关注以下十项关键技术上： 1.特高压交、直流输电技术 （1）2011年12月份，特高压科技工程顺利投入运行，特高压交流输电技术顺利通过了500万千瓦的输电能力考验，具备了大电源在集体外送输电工程中往外运送的条件，我们一期工程最大只能输送240万千瓦左右的能力，经过扩建以后，增加了变压器，输送能力超过了500万千瓦12月8日12时~15时，工程在电网全接线运行方式下，稳定运行在500万千瓦水平，平均功率518.7万千瓦。其中14时12分~48分，进行了超500万千瓦功率运行实验，平均功率533.8万千瓦。 （2）大容量特高压开关 我国在国际上率先建立了63千安特高压开关的试验能力，并首次研制成功电力等级最高、电流开断能力最强的特高压开关，实现了世界高压开关试验和制造技术的重大突破。 （3）特高压升压变压器 能源基地大型发电机组通过特高压升压变压器直接接入电网，有利于提高电源送出通道输送能力，发挥特高压大容量书店的优势。特高压升压变压器属世界首次研制，国网公司组织三大变压器厂联合攻关，在世界上首次研制成功额定容量100万千伏安的双柱特高压变压器，代表了国际同类设备制造的最高水平。 （4）特高压同塔双回输电技术 特高压同塔双回路的走廊宽度与两个单回路相比，可以从140米下降至80米，结合后续特高压工程，对特高压同塔双回输电的关键技术进行了深入研究，功课了过电压绝缘配合、导线排列、雷电防护、潜供电流、杆塔设计等关键技术。目前，已在安徽淮南—上海特高压输电工程中得到应用。 （5）特高压可控高抗技术 采用可控高抗技术，能够动态补偿输电系统的柔性输电功率，调节系统电压，可以限制系统的高电压，提高系统的安全性。特高压可控高抗技术在世界上属于首次研制。目前已经全面突破系统集成等关键技术。 （6）±1100kV特高压直流输电技术 ±1100kV特高压直流输电关键技术研究已经取得重大进展，技术规范已正式发布，为全面开展设备研制和成套设计和试验打下了坚实的基础。 （7）特高压多段直流输电技术

南方电网2017年发展历程

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

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

A国内外智能电网的发展现状与分析

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

智能电网及其关键技术

科技讲座与创新实践 课程论文 论文题目智能电网及其关键技术 班级电气13-4 学号 姓 名叶腾 成绩

摘要：电网是经济社会发展的重要的基础设施，然而，近些年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生着巨大的变化。电网负荷快速的增长，大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响，极端气候环境对电网安全稳定工作提出了很多的新挑战。本文通过对智能电网的发展历史，应用前景，涉及的关键技术以及我国智能电网的发展进行分析，来解决电力系统中常见的一些问题。 关键词：智能电网：特点：关键技术 1 智能电网的概念和特点及其发展历史 智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。 尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特征可归结为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。 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，建立美国横跨四个时区的统一电网；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。可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个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。 第三个是我国能源专家武建生提出的"互动电网"."互动电网"是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，主要解决三个问

智能电网提出背景及关键技术

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

智能电网大数据平台及其关键技术研究

智能电网大数据平台及其关键技术研究 智能电网是大数据的重要技术应用领域之一。智能电网大数据结构复杂、种类繁多，具有分散性、多样性和复杂性等特征，这些特征给大数据处理带来极大的挑战。智能电网大数据平台是大数据挖掘的基础，通过智能电网大数据平台可实现智能电网全数据共享，为业务应用开发和运行提供支撑。 引言 智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通信技术、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，见图1。它涵盖发电、输电、变电、配电、用电和调度等各个环节，对电力市场中各利益方的需求和功能进行协调，在保证系统各部分高效运行、降低运营成本和环境影响的同时，尽可能提高系统的可靠性、自愈性和稳定性。随着智能电网的发展，电网在电力系统运行、设备状态监测、用电信息采集、营销业务系统等各个方面产生和沉淀了大量数据，充分挖掘这些数据的价值具有重要的意义。 图1 智能电网示意图 大数据是近年来受到广泛关注的新概念，一般是指无法在可容忍的时间内用传统的IT技术、软硬件工具和数学分析方法，对其进行感知、获取、管理、处理和分析的数据集合。智能电网被看作是大数据应用的重要技术领域之一。目前许多学者正在进行智能电网大数据研究，包括发展战略研究、大数据技术研究、应用研究等。

智能电网大数据应用众多，涉及电网安全稳定运行、节能经济调度、供电可靠性、经济社会发展分析等诸多方面，进行智能电网大数据分析需要统一智能电网大数据，并且由于应用众多，对计算、存储、网络等性能提出了较高要求，因此需要构建面向智能电网应用的统一大数据处理平台。本文首先分析智能电网大数据特点以及业务应用需求，接着结合业务应用介绍大数据关键技术，进而提出智能电网大数据平台和应用框架。 1智能电网大数据概述 1.1智能电网大数据特点 根据数据来源的不同，可以将智能电网大数据分为电力企业内部数据和电力企业外部数据。电力企业内部数据源主要包括广域量测系统(WAMS)、数据采集与监控系统(SCADA)、在线监测系统、用电信息采集系统、生产管理系统、能量管理系统、配电管理系统、客户服务系统、财务管理系统等;电力企业外部数据源包括气象信息系统、地理信息系统、互联网数据、公共服务部门数据、社会经济数据等。这些数据分散放置在不同地方，由不同单位/部门管理，具有分散放置、分布管理的特性。 智能电网大数据结构复杂、种类繁多，除传统的结构化数据外，还包含大量的半结构化、非结构化数据，如客户服务中心信息系统的语音数据，设备在线监测系统中的视频数据与图像数据等。这些数据的采样频率与生命周期也各不同，从微秒级、分钟级、小时级，一直到年度级，见图2。 图2 智能电网数据采用频率和生命周期 1.2大数据业务需求分析 智能电网大数据业务应用根据对象不同可分为面向电力公司运行管理、面向电力用户服务、面向政府部门辅助决策等3类。面向电力公司运行管理类应用包括电力系统稳定性分析与控制、输变电设备故障诊断与状态检修、配电网运行状

智能电网的发展历程

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

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

智能电网关键技术的分析与探讨的毕业设计论文

电力毕业设计(论文) 题目 智能电网关键技术的分析与探讨

智能电网关键技术的分析与探讨 摘要 21世纪电力供应面临环境压力、购电能力、安全可靠和高效利用等重大挑战。以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而地提出要建设灵活、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。智能电网已成为近年来国内外有关未来电网发展趋势的热门话题。 文章简要分析了智能电网研究背景情况，智能电网的概念、特性以及国内外发展现状。重点研究了智能数字变电站、分布式能源和可再生能源接入相关技术。其中数字变电站部分首先分析研究了数字变电站的系统结构，主要研究了数字电流互感器的原理和特性及发展的新方向，然后设计了以罗氏线圈为电流传感头的数字采集系统。分布式能源部分首先研究了分布式发电技术，包括太阳能发电技术和风能发电技术。然后分析了几种储能技术，重点分析了超导储能和超级电容器储能技术的原理，接着分析了并网的问题和解决方法，最后对智能电网的发展前景进行了展望，并总结了其技术优势和存在的问题。 关键词：智能电网数字变电站分布式能源可再生能源微网

THE ANALYSIS AND DISCUSSION OF SMART GRID’S KEY TECHNOLOGY Abstract In the 21th century electricity supply is facing with great challenges such as environmental pressures, the capacity of electricity purchase ,safety ,reliability and efficient use.Different countries and organizations such as US and UE put forward to built a flexible clean safe economical power grid and make smart grid the future power grid’s direction. Smart grid has become a hot topic of the development trend of power grid at home and abroad . The paper briefly analyze the research background of smart grid its concept features and current development status. It focuses on the intelligent digital substation technology and the link technology distributed energy and renewable energy .The first part analyze and research the digital substation system’s architecture .It mainly research digital current transformer’s principle features and the new development direction .Then it designs a digital acquisition system which make Rogowiski circle as the current sending head. The second part studies distributed generation technology including soar power generation and wind power generation technology. Then it analyze several energy storage technologies focusing on the analysis of the super conducting energy storage and super capacitor energy storage principles . Then it discusses the problem and solution of linking to the power grid. Finally it draws the development of smart grid’ prospect and summarizes its technical advantages and problems. Key words: smart grid; digital substation; distributed energy resource; renewable energy resource; micro-network

智能电网的现状和和发展趋势

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

智能电网的网络通信架构及关键技术

2010年第8期·智能电网技术及装备专刊 16 智能电网的网络通信架构及关键技术 徐 磊 （华北电力大学控制与计算机工程学院，北京 102206） 摘要 建设具有广域状态可感知可自愈的智能电网离不开可靠安全的网络通信体系，本文针对智能电网在分布式状态可感知、先进的电表计量基础设施（AMI ）以及需求响应等方面的需求特点，梳理了服务于智能电网的网络技术体系，从两方面对支撑智能电网的网络通信关键技术进行了分析并提出了建议：一是承载电力系统多业务平台的骨干网技术，提出了业务隔离和流量工程的部署策略；二是电力系统远程监测和交互控制的分布式传感器网络，针对嵌入式平台的资源限制，探讨了智能结点协议栈的两种实现模式。 关键词：智能电网；网络QoS ；传感器网络；IPv6；IEEE802.15.x Communication Network Framework and Key Technologies for Smart Grid Xu Lei (North China Electric Power University, Control and Computer Eng. Inst., Beijing 102206) Abstract A reliable and secure communication network infrastructure is crucial for Smart Grid. This paper focuses on the requirements characteristics of Smart Grid in distributed wide-area awareness, Advanced Metering Infrastructure (AMI) and demand response etc. Based on the analysis of challenges that network communication technology faces and measurements it should take, a communication network technological framework served for Smart Grid is proposed here, solutions included in this framework covers two aspects, one is backbone network for power system multi-services platform, traffic separation and traffic engineering provision policies are proposed in this aspect; the other is sensor network for power system remote monitor and interactive control, two protocol stack models are discussed here. Key words ：smart grid ；etwork QoS ；sensor network ；IPv6；IEEE802.15.x 1 引言 建设信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网（Smart Grid ，SG ）要求健壮的网络通信支 撑平台，分布式状态可感知能力、先进的电表计量 基础设施（AMI ）以及实时的需求响应等功能，这些都对现有的网络平台提出了更高的要求。智能电网的网络通信平台为电力行业的生产运行、输电、配电、市场业务等多个领域提供服务，需求的多样性决定了其构成的复杂性，智能电网的网络支撑体系将是一个融合了多种网络技术的综合平台，有多种网络成分构成，既需要骨干网，又需要接入网和多种驻地网，既依赖于企业专网，也离不开公共的因特网，在技术上，将融合成熟的TCP/IP 、MPLS 、工业以太网和新型的无线传感器网络和物联网，涉及多种网络协议。 因此，有必要对智能电网的网络通信架构进行 研究，明确不同应用领域的关键网络技术。 2 智能电网的框架与概念参考模型 中国的智能电网建设提出了以特高压电网为骨干网架，以坚强智能电网为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的发展路线，强调各个领域电力流、信息流和业务流的融合，因此，智能电网的框架中各个关键领域的沟通，必然是由网络通信为桥梁实现的。 2009年9月，美国国家标准与技术研究所（NIST ）提出了关于智能电网互操作标准的框架与路线图，明确了推进标准化工作的8个优先发展领