文档介绍：白皮书
智能电网
电力基础设施在减少温室气体排放量
方面发挥的作用
作者
Christian Feisst
Dirk Schlesinger
Wes Frye
思科互联网商业解决方案部
2008 年 10 月
思科互联网商业解决方案部(IBSG)
白皮书
智能电网
电力基础设施在减少温室气体排放量方面发挥的作用
简介
世界上大多数电力系统都是在主要能源价格相对不是十分昂贵时构建的。确保电网可靠性的主要方法是在系统中始
终保持多余电能,其中电力从中央电厂单向流向消费者。对电力系统投资的目的应是满足不断增长的需求,而不
是从根本上改变系统运作的方式。虽然创新和技术使其他工业领域都产生了重大变化,但电力系统的大部分依然
保持着数十年来的运作模式。缺乏资金,以及 40 年甚至更长时间的资产使用寿命使系统效率日益低下,不稳定性
逐渐上升。
气候的变化、燃料成本的飞升、过时的电网基础设施,以及全新的发电技术改变了所有相关人士的观念:
●发电造成了大约 25% 的全球温室气体排放量,公用事业公司也在对电力系统的未来走向进行重新思考。
●可再生、分布式发电将对减少温室气体排放发挥更加重要的作用。
●需求方管理将提高能效,降低总耗电量。
●实时监控电网性能将提高电网可靠性和利用率,减少灯火管制,并优化电网的投资回报。
这些供需方面的变化需要一个全新、更加智能的系统,来管理日趋复杂的电网。
在意识到这些问题后,能源企业开始将信息和通信技术(ICT)集成入电力基础设施,使电力系统实现“智能化”。接
近实时的信息使公用事业公司能够将整个电力系统作为一个集成框架加以管理,主动地检测和响应各个地区和设备
的电力需求、供应、成本、质量和温室气体排放量的变化。同样,更为出色的信息也使消费者能够管理能源使用,满
足其需求。正如美国前副总统阿尔·戈尔所说,“就像互联网的推出引发了强大的信息经济问世一样,电力网络或智
能电网的开发将促使动态、全新、可再生能源经济的诞生。”1
智能电网潜在的环境和经济优势是不容忽视的。西北太平洋国家实验室近期对家庭利用智能电网技术监控和调整家
中能耗的情况进行了调查。结果表明,家庭用户每年的电费平均降低了 10%。如果该方案广泛部署的话,每年能
够将公用电网高峰负载降低 15%,这相当于超过 100 千兆瓦的电量,而为了获取这些电量,在美国未来 20 年内就
需要建设 100 座大型燃煤发电厂。此举将节省新电厂和电网投资达 2000 亿美元,相当于减少了 3000 万路面行驶
车辆。2
改进的机遇
一个由出色技术支持的电力系统将更加高效,不仅能够减少温室气体排放,还能提高电力可靠性。具体来说,智能
电网能够:
●通过自动关闭家庭、办公室和工厂中的指定设备,减少电力使用高峰电量
●提供能耗的即时反馈,减少浪费
●鼓励厂商生产“智能”设备,减少能源使用
●隔离电网中的干扰因素,检测并防止电力灯火管制
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图 1 智能电网的主要应用
可再生能源集成集成维护汽车电网
智能电网应用
电网监控/ 管理智能计量需求方管理
分布式智能电网管理
(能源智能、安全、统一控制平面)
智能电网平台
联网 IP 电网
来源:思科 IBSG,2008 年
智能电网的主要应用包括:
●智能电网平台:支持核心电网自动化
连接电网中所有相关节点对于收集电网状态信息是十分重要的。过去,只是收集高压电网和部分中压电网的信息,而
现在全面查看电网状态正变得日益重要。管理人员能够发现所有地区的电网损耗,并能更好地管理可再生能源,它
们通常能向以前未监控的地区供电。管理系统效率日趋复杂,这也需要集成分散的决策机制,即将智能集成入电网,
从而实现电网管理的优化,大幅度减少断电现象。
●电网监控和管理:利用收集的信息
如果采取正确的措施来快速隔离问题,代价高昂的断电现象即可避免。公用事业公司正在安装传感器以接近实时地
(秒到毫秒级延迟)监控电网,尽早地发现故障。这些监控系统将从起始的输电网扩展至配电网。电网性能信息被集
成入公用事业公司的 SCADA 系统,提供自动、接近实时的电网电力控制能力。
●集成维护:延长资产生命周期
从中长期来看,收集信息能够优化电网资产的维护战略。由于使用、年限和许多其他因素的不同,资产状况可能存
在很大差异。固定周期式的传统维护策略不再适用。管理人员能够对资产进行持续监控,关键问题可被提早发现。借
助全新通信技术,现场技术人员能够获得关键资产状态信息,确保问题得以及时解决。这一全新的维护方法能够显