备达到国际领先水平 第三阶段(2016~2020年)为引领提升阶段：至2020年，基本建成坚强智 智能电网 能电网，技术和装备全面达到国际领先水平，电网的资源配置能力、安全水平、 运行效率，以及电网与电源、用户的互动水平显著提高。 四、坚强智能电网愿景 坚强智能电网是以坚强实体电网为基础、以信息化平台为支撑、以智能化控 制为实现手段形成的统一整体，涵盖电力能源生产、输送直至消费的全部环节。 其业务范围全方位覆盖电网建设、生产调度、电能交易和技术管理等各个方面， 管理控制贯穿电网规划设计、建设、运行维护以及设备更新的全过程。智能电网 的信息流，应包括信息采集、信息传输、信息集成、信息展现以及决策应用等各 层面，通过纵向贯穿、横向贯通的网络共享平台，实现电网实时信息的交互和共 享，最终形成电力流、信息流和业务流的高度融合。未来坚强智能电网在垂直架 构上，将由智能装备层、智能生产调度层和决策管理层构成：在横向层面上，将 通过坚强骨干网架把大、中型区域电网联系起来，而大、中型区域电网则分层分 区柔性接入集中式和分布式电源以及各类终端用户。 坚强智能电网的重要意义和主要作用可概括为： (1)具备强大的资源优化配置能力。智能电网建成后，将形成结构坚强的受 端电网和送端电网，电力承载能力显著加强，形成“强交、强直”的特高压输电 网络，实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大 容量、低损耗、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升。 (2)具备良好的安全稳定运行水平。坚强智能电网的安全稳定性和供电可靠 性将进一步提升，电网运行将完全满足《电力系统安全稳定导则》的各项要求， 各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免 大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性。 (3)适应并促进清洁能源发展。在风电机组功率预测和动态建模、低电压穿 越和有功无功控制以及常规机组快速调节等领域取得突破，大容量储能技术等将 得到推广应用，清洁能源发电及其并网运行控制能力显著提升，满足能源消费结 构调整的国家战略要求，促进集中与分散开发模式并存的清洁能源大规模开发利 用，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。 (4)实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网
第一章 调度技术支持系统，满足各级电网调度和集中监控的要求，实现电网在线智能分 析、预警和决策，以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的 精益化控制。 (5)满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。建成完善的电动汽车充放电 配套基础设施网，形成科学合理的电动汽车充放电布局，满足电动汽车行业发展 网概述 和消费者的需要，电动汽车与电网的高效互动将得到全面应用。 (6)实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。建成电网资产全寿命周期管 理体系、财务管控体系和成本考核体系，实现电网资产智能规划、投资优化辅助 决策和供应商关系管理等高级应用，形成与电网资产全寿命周期管理相适应的管 理流程和工作机制，实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度 和需求侧管理，电网资产利用小时数大幅提升，电网资产利用效率显著提高。 (7)实现电力用户与电网之间的便捷互动。建成智能用电互动平台，通过营 销技术支持平台实现信息发布及查询服务、在线支付以及故障报修的全过程服 务；实现用户分类和信用等级评价，为用户提供个性化智能用电服务；建立完善 的需求侧管理、分布式电源综合利用以及电动汽车充放电管理等应用体系，满足 合理调配充电时段、分析充电需求，实现有序充放电、平衡电网负荷等应用。 (8)实现电网管理信息化和精益化。形成覆盖电网各个环节的坚强通信网络 体系，实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产 和调度应用集成等功能，全面实现电网管理的信息化和精益化。 (9)发挥电网基础设施的增值服务潜力。可实现基于电力网、互联网、电信 网、有线电视网等的融合，为用户提供社区广告、网络电视(PTV)、语音等集 成服务，为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持，拓展及提 升电网基础设施增值服务的范围和能力。 能源是人类社会文明进步的重要基础，每一次新能源的广泛使用，都带来生 产力的巨大飞跃和生活方式的重大变革。大力发展清洁能源、优化能源结构、实 现能源替代和兼容利用是本次能源革命的核心内容，而将清洁能源转换为电能是 发展清洁能源的最主要途径，可以预见，电能将在未来社会发展中占据更加重要 的位置，成为支撑人类文明发展的最主要“动力”，而坚强智能电网是实现这 目标的基础和手段。 发展清洁能源，建设坚强智能电网，电能将逐步成为能源的核心表现形式。 能源消费结构的变革，必将引发社会生产体系发生重大变革，新兴技术将不断衍 15
生发展，进而推动新兴产业的演化形成。同时，坚强智能电网已不仅仅是电力能 源的输送网络，更是实现信息化社会乃至智能化生活的重要基础和关键环节，透 能电网技术 明开放的智能电网将实现电力流和信息流的高度融合，为整个社会提供信息沟通 共享的基础平台。 建设坚强智能电网，具有巨大的经济、环境和社会效益。对于电力系统而言， 能够提高电网资产利用效率，提升电网输送能力，降低输电损耗，提高供电可靠 性和电能质量，减少停电损失。同时，通过改善电力负荷曲线，降低峰谷差，可 以减小电源和电网建设投资。对于用户而言，能够提高终端用电设备的能源利用 效率，获得更加优质、便捷的服务，促进节约用电，减少电费支出。在环境方面， 有利于促进清洁能源的开发利用，优化电源结构，减少温室气体排放：有利于提 高能源利用效率，减少化石能源消耗，降低污染物排放；有利于推动电动汽车等 产业发展，增加终端电能消费，实现减排效益。对于相关产业而言，电力工业属 于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大、产业链长等特点，建设坚强智能 电网，有利于促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，为占领世界相关领域 的技术制高点提供平台，同时促进新产品开发和新服务市场的形成，进而有力地 推动经济发展方式的转变及和谐社会的建设。 16
第二章智能电网基础技术 智能电网基础技术主要包括传感与量测技术、电力电子技术、超导技术、电 网仿真技术、可视化技术、控制决策技术以及信息通信技术等。这些技术支撑智 能电网各种应用功能的实现。本章将介绍这些基础技术的现状、原理及未来展望。 第一节传感与量测技术 智能电网是一个极其复杂的大系统，根据现代控制理论，要对一个系统实施 有效控制，必须首先能够观测这个系统。传感与量测技术在智能电网系统监测、 分析、控制中起着基础性作用，提高了智能电网的可观测性，如图2-1所示。 系统干扰 系统规划 系统操作 未测响应 白动控耐 智能电网 测量响应 决策过程 信息 传感、量测 图2-1智能电网传感与量测技术的基础性作用示意图 相对于传统的电力系统，智能电网在传感与量测技术领域将有更大的突破， 基于微处理器及光纤技术的智能传感器具有性价比高、尺寸小、工程维护性好、 电磁兼容性好、数据交换接口智能化等优点。基于卫星时钟同步及高速通信网络 技术，可实现大电网的同步相量测量，提高广域电力系统动态可观测性，为提高 电网的安全可靠性、避免大电网连锁反应提供了坚实的信息基础。 传感与量测技术将在智能电网中得到广泛应用，涉及新能源发电、输电、配
电、用电等众多领域 一、传感器 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或 装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号的转换元件以 及相应的电子线路组成。 传感器主要通过静态和动态特性两个基本特性来准确、快速地响应被测量的 各种变化。 传感器的静态特性是指传感器在静态工作状态下的输入/输出特性。静态工作 状态是指传感器的输入量恒定或缓慢变化，而输出量也达到相应的稳定值时的工 作状态，这时输出量仅为输入量的确定函数。传感器的静态特性是通过其静态指 标表示的，在选用传感器时应重点关注测量范围、量程、分辨率和阙值等静态指 标。 传感器的动态特性是指在被测量的物理量随时间变化的情况下，其输出跟随 输入量的变化特性，用动态指标来表示。在传感器的动态响应特性中应重点关注 其零状态响应特性或强迫响应特性。 智能电网使用的传感器包括传统传感器、光纤传感器以及新兴的智能传感器 等。传统传感器包括电流/电压传感器、气体传感器、超高频传感器、温湿度传感 器、压力传感器、振动传感器、噪声传感器、风速和风向传感器等。本部分重点 介绍光纤传感器、智能传感器及新技术展望。 (一)光纤传感器 光纤传感器是一种把被测量转变为可测的光信号的装置，以光作为敏感信息 的载体，以光纤作为传递敏感信息的媒质，由光发送器、敏感元件、光接收器、 信号处理系统以及光纤组成。由光发送器发出的光源经光纤引至敏感元件，光的 某一特性受到被测量的调制后，已调光经接受光纤耦合到光接收器，使光信号变 为电信号，最后经信号处理得到期待的被测量。 光纤传感器与传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器 是以机电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。光纤传感器更稳定、 更可靠、更准确，而且不受电磁干扰、体积小、重量轻、可挠曲、灵敏度高、动 态范围大、电绝缘性能好，在易燃易爆、强腐蚀、强电磁场等恶劣环境中能够稳 定工作