PDF《智能电网信息系统体系结构研究》

supporting platform layer, including sensing &

measurement, data &

storage, analytics &

decision, control &

execution;

application layer, including generation-side, grid-side and demand-side three types of application. The architecture interacts with physical, cyber, and application systems

2 计算机学报20??年with highly integrated information, energy, and business flows. Related techniques are summarized in details. Future research directions on information technology for smart grids are also proposed. Key words Smart Grid;

information system architecture;

sensor networks;

advanced measurement infrastructure;

information-centric networking;

data storage;

wide-area monitoring and control.

1 引言 随着现代通信、 计算、 网络和控制技术的发展, 信息技术运用领域的不断开拓,信息与能源技术的 结合已然成为一种发展的必然趋势,而这种结合也 催生了一个新的概念,智慧能源[1],即利用先进的 信息技术,提升能源管理水平,实现能源进一步的 精密化调控.由于电网在能源领域的基础性,智能 电网方面的研究成为其中的核心. 传统电网在能源利用效率,环保性等方面的问 题比较突出. 据文献[2],

2008 年北美电力系统的能 源使用效率约为 1/3,发电和输配电的能源损耗却 占到 2/3. 同时, 65%以上的电力均来自于化石能源 (煤、天然气) ,对于环境污染较大.为解决这些 问题,未来智能电网将改进现有电网的运行结构, 基于新能源构建的大量分布式发电设施将被引入 电网系统,电力的供应将多元化;

同时电力终端的 用电模型也将变得更加弹性.未来智能电网将表现 出与许多分布式计算系统相类似的特性,智能电网 的研究将与计算网络系统的联系更加紧密. 传统电力系统目前面临着一系列问题,如峰值 使用时的D电荒‖、信息获取的不及时及造成的设备 利用率低.在这样背景下智能电网技术应运而生, 智能电网和传统电力系统之间的区别如图

1 所示: 智能电网主要解决以下几个方面的问题: 保证电网安全、稳定和可靠性的同时提高设备 利用率.由于电网系统高度耦合,调度控制不当, 单一故障可引发连锁故障,甚至引起大面积停电事 故和设备损坏,从而导致不可估量的直接和间接损 失,故电网系统对于可靠性的要求非常高.智能电 网的智能调度就是要在保证安全可靠的基础上解 决广域信息的采集、传递、分析和处理问题. 实现发电与用电的互动.电网的基本特征是发 电与用电的平衡.从终端用户的角度讲,用户可以 通过智能电力终端获取到电网的运行参数(比如电 力的成本,自己各种设备的用电量) ,从而对自己 的电力使用情况进行调整.而对于电网系统来说, 则可以根据用电设备的用电信息构建精确的负荷 模型,有效地提高供电效率.传统电网的建设基于 发―输―变―配―用的单向思维,大量冗余造成浪 费,智能电网可以靠与负荷互动来削峰填谷和减少 热备用.如果测量和通信问题(指令下行仅数十毫 秒)得到解决,通过控制达到瞬间平衡,那么迄今 靠D试探‖来达到平衡的各种稳定措施都可以重新设 计. 间歇式可再生能源的接入.新能源主要是指风 电和光伏发电,我国的风电发展整体呈现大规模开 发、远距离传输、高电压等级集中接入为主,分散 接入为辅的特点;