物联网在智慧天津中的应用

　　3.2.2 智能电网

　　现代文明的重大进步往往以各种网络系统的建立为标志，从20世纪初的铁路和公路网络到后来的电力网络（统称物理网络），以及通信网络（信息网络），无不反映了网络系统带给人们的方便、快捷和高效。传统电网是以“发电、输电、配电和用电”这种单一流向的供电模式，以电能的生产和使用为基本目标。然而，在这个过程中，有56.2%的能源被浪费，而仅在电力生产过程中就有平均68.8%的能源损失，电力传输和分配过程中还有约5%的能源损失，浪费惊人。进入到21世纪，随着通信网络技术的不断发展，各种不同媒介的物理网络出现了和信息传输的通信网络之间的相互融合、共同促进、共同发展的趋势，这也就是“物联网”的趋势。

　　在电力与供电领域，信息通信技术和电力电子技术已经成为现代电网技术发展的重大推动力，美国政府在2009年宣布的首批16个电网行业标准中，有9项是关于ICT的技术标准的。通过ICT与电力设备、元件，乃至系统的融合，使发电、输电、配电和用户紧密地联系在一起，形成一个能源互动、信息共享的整体。图3-23展示了电力系统（E）向电力信息系统（E+I）的演变。

　　智能电网的定义：智能电网（Smart Grid），简单地说就是物理电网的智能化，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、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术及先进的BI和决策支持技术的应用，实现物理电网的高效和互动的电力供应和增值服务，优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，同时提供清洁能源等其他能源的并网，满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等，充分满足用户对电力的需求。

　　图3-25至图3-27展示了一个典型的智能电网的构成和运作模型及其所现的功能。

　　图3-29展示了未来智能电网的典型通信架构。其中实线是电力线，虚线是通信网络，通信设施（尤其是主干网）和目前的“数字化电网”并无本质的区别，不过智能电网需要实现对末端的用能设备的精细化监控，需要对这些设备实现“最后一公里”的“双向”对接，对通信基础设施提出了更高的要求。

　　如上所述，智能电网的愿景之一就是要实现对一些关键的用电末端设备的联网监控， 例如，供电公司可以把所服务区域的所有家庭的高耗电设备（如洗衣机/烘干机，空调等）联网，如图3-30所示，在电能需求峰值期间远程“关闭”或限制这些设备的使用，确保整个电力系统及电力供应平稳进行。

　　未来智能电网技术应包括以下一些主要内容：可观测，先进的相量测量（PMU，Phasor Measurement Unit）和广域测量技术（WAMS，Wide Area Measurement System）、先进的三维、动态、可视化调度技术；可再生能源发电、电源接入和并网技术， 业界又称“Ne t Metering”（不过这些内容涉及一些税收方面的政策法规有待完善）。目前，我国已跃居成为世界第二大风能市场，还是世界上最大的太阳能光伏设备制造者，众多的电力用户希望把自己产生的绿色电力输送到电网上，不过由于电网不配套或难于调控，只好停机或部分停机，造成能源白白流失。例如，据不完全统计，全国各主要风力发电企业2009年丢失的电量超过15亿千瓦时，约占风电总发电量的12%。

　　} 高级计量，包括AMI（Advanced Metering Infrastructure）和AMR（Automatic Meter Reading）等技术。

　　} 需求响应（Demand Response）和需求侧管理（DSM， Demand Side Management）。

　　自适应，先进的配电自动化，高级配电运行（ADO， Advanced Distribution Operations）使“自愈”（Self Healing） 成为可能。

　　} 分布式发电技术DG（Distributed Generation）或DER（Distributed Energy Resources），管理权力下放，实现供电者和用电者的互动管理，提高消费的透明度。

　　} 电力储能技术（包括蓄电池、混合动力电动汽车（V2G， Vehicle to Grid理念））等。

　　} 高级分析与决策支持，实现数据到信息的转换。

　　实现智能电网愿景的关键之一是测量Measuring）和感知（Sensing）技术，图3-38从另一个侧面（电表的发展）展示了智能电网的发展。据Gartner研究预测，2007年至2012年，智能电表行业将有高达20亿美元的销售收入，未来5年，预计将安装大约1.5亿支电表。由此可见，我们有充分的理由相信，智能电网将带动一大批与“物联技术”相关的产业的蓬勃发展，潜力巨大。