第1章 智能電網大數據現狀及挑戰

1.1 智能電網

智能電網通俗地講是指電網的智能化或智能電力，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵，用戶抵御攻擊、提供滿足高要求的用戶電能質量、支持大規模分布式等各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行等。建設智能電網將有效促進世界經濟社會發展，并更好地應對全球氣候變化和能源危機，對促進世界經濟社會可持續發展具有重要作用。智能電網的作用主要表現在如下5個方面。

（1）促進清潔、可再生能源的開發利用，減少溫室氣體排放，推動低碳經濟社會發展。

（2）優化能源結構，實現多種能源形式的互補，確保能源供應的安全穩定，減少對化石能源的依賴程度。

（3）有效提高能源輸送和使用效率，增強電網運行的安全性、可靠性和靈活性，促進在更大范圍內的能源動態平衡。

（4）推動相關領域的技術創新，促進裝備制造和信息通信等行業的技術升級，擴大就業，促進社會經濟可持續發展。

（5）實現電網與用戶的雙向互動，創新電力服務的傳統模式，為用戶提供更加優質、便捷的服務，提高人民生活質量。

隨著智能電網的發展，電網功能逐步擴展到促進能源資源優化配置、保障電力系統安全穩定運行、提供多元開放的電力服務、推動戰略性新興產業發展等多個方面。作為我國重要的能源輸送和配置平臺，智能電網從投資建設到生產運營的全過程都將為國民經濟發展、能源生產和利用、環境保護等方面帶來巨大效益，具體表現在如下幾個方面。

（1）在電力系統方面：可以節約系統有效裝機容量；降低系統總發電燃料費用；提高電網設備利用效率，減少建設投資；提升電網輸送效率，降低線損。

（2）在用電客戶方面：可以實現雙向互動，提供便捷服務；提高終端能源利用效率，節約電量消費；提高供電可靠性，改善電能質量。

（3）在節能與環境方面：可以提高能源利用效率，帶來節能減排效益；促進清潔能源開發，實現替代減排效益；提升土地資源整體利用率，節約土地占用。

（4）其他方面：可以帶動經濟發展，拉動就業；保障能源供應安全；變輸煤為輸電，提高能源轉換效率，減少交通運輸壓力。

智能電網的核心技術包括如下幾個方面。

（1）發電領域：主要包括大規模可再生能源、分布式能源、光伏發電等電源的接入和協調運行技術。

（2）輸電領域：主要包括大電網規劃技術、電力電子技術、輸電線路運行維護技術、輸電線路狀態檢修技術和設備全壽命周期管理技術等。

（3）調度領域：主要包括大電網安全穩定分析與控制技術、經濟運行技術、綜合預警和輔助決策技術、安全防御技術等。

（4）變電領域：主要包括變電站信息采集技術、智能傳感技術、實時監測與狀態診斷技術、自適應保護技術、廣域保護技術、智能電力設備技術等。

（5）配電領域：主要包括配電網安全經濟運行與控制、電能質量控制、智能配電設備研究、大規模儲能、電動汽車變電站等技術。

（6）用電領域：主要包括高級量測技術、雙向互動營銷技術、用戶儲能技術、用戶仿真技術等。

綜上所述，智能電網最終目標是建設成為覆蓋電力系統整個生產過程，包括發電、輸電、變電、配電、用電及調度等多個環節的全景實時系統。而支撐智能電網安全、自愈、綠色、堅強及可靠運行的基礎是電網全景實時數據采集、傳輸和存儲，以及累積的海量歷史多源異構數據快速分析。因而隨著智能電網建設的不斷深入和推進，電網運行和設備檢/監測產生的數據量呈指數級增長，逐漸構成了當今信息學界所關注的大數據，因此需要相應的存儲和快速處理技術作為支撐。