智能電網(wǎng)時(shí)代的電企信息化分析
智能電網(wǎng)下，無(wú)論是從電能流的方向還是從企業(yè)業(yè)務(wù)鏈遞進(jìn)方向，每個(gè)環(huán)節都伴隨有大量數據生成、被采集、處理，供分析應用，并最終以不同的形態(tài)展示在用戶(hù)面前。信息化的理念和技術(shù)將在這些環(huán)節實(shí)現智能化目標的過(guò)程中充分發(fā)揮作用。
2009年5月，國家電網(wǎng)公司宣布正式對外界公布了“堅強智能電網(wǎng)”計劃。智能電網(wǎng)計劃的啟動(dòng)將帶動(dòng)電網(wǎng)生產(chǎn)運行、經(jīng)營(yíng)管理、客戶(hù)服務(wù)以及社會(huì )能源利用模式的重大變革。信息化作為智能電網(wǎng)的重要特征，其發(fā)展趨勢、建設方向將成為電網(wǎng)企業(yè)以及IT業(yè)界共同關(guān)注的問(wèn)題。
一、智能電網(wǎng)的構成
目前，全球對智能電網(wǎng)尚未形成一個(gè)統一的概念，各國在智能電網(wǎng)的建設內容方面也各具特色。根據現階段智能電網(wǎng)的建設特征和目標分析來(lái)看，智能電網(wǎng)的建設主要由以下幾個(gè)部分構成：
1、靈活的分布式電源
智能電網(wǎng)的優(yōu)勢之一是兼容性，即支持大電源的集中式接入，又能夠接入更多分布式的清潔能源，如光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電等。分布式電源的并網(wǎng)運行對配電網(wǎng)的潮流控制提出了新的要求，智能電網(wǎng)將提供新的保護方案、電壓控制技術(shù)和儀表來(lái)滿(mǎn)足雙向潮流的需要。集中和分布式能源的同時(shí)接入將提高電力系統的可靠性和效率，提供對電網(wǎng)峰荷電力的支持；同時(shí)，當大電網(wǎng)遭到嚴重破壞時(shí)，這些分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng)向醫院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶(hù)提供應急供電。
2、堅強的骨干網(wǎng)架
國家電網(wǎng)公司提出全面建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)是符合中國國情的智能電網(wǎng)建設目標。通過(guò)一個(gè)統一的、共同的平臺對電網(wǎng)進(jìn)行全面的協(xié)調、規劃和運行，以大型能源基地為依托，建設由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流構成的特高壓電網(wǎng)，形成電力“高速公路”，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，在全國范圍內實(shí)現資源優(yōu)化配置。同時(shí)，通過(guò)高級調度中心建設、大電網(wǎng)運行控制技術(shù)和靈活輸電等智能電網(wǎng)技術(shù)和裝備研發(fā)，來(lái)保障在長(cháng)距離、大負荷輸電的情況下電網(wǎng)的穩定性。
3、高級的配電自動(dòng)化
與輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)的靈活性、自動(dòng)化分析和控制水平還不足。高級配電自動(dòng)化建設將成為智能電網(wǎng)的重要構成部分。高級的配電自動(dòng)化將包含系統的監視與控制、配電系統管理功能和與用戶(hù)的交互，實(shí)現對負荷的管理以及電價(jià)實(shí)時(shí)定價(jià)。配網(wǎng)自動(dòng)化通過(guò)與智能電網(wǎng)的其他組成部分的協(xié)同運行，既可改善系統監視、無(wú)功與電壓管理、降低線(xiàn)損，提高資產(chǎn)使用率，也可輔助優(yōu)化人員調度和維修作業(yè)安排等。
4、可通信的電力設備
在目前的電網(wǎng)設備中，除了部分的二次設備可以實(shí)現遠程操作外，大部分的電力設備之間的信息傳輸基本上是單向方式，而未來(lái)智能電網(wǎng)將會(huì )形成一種新的通信和交互機制，實(shí)現電網(wǎng)設備間的信息交互，以此為依托可以大幅度提高電網(wǎng)的智能性。利用智能電網(wǎng)的互動(dòng)性，能夠實(shí)現雙向的傳輸數據，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度，可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，遇到電力供應的高峰期之時(shí)，能夠在不同區域間進(jìn)行及時(shí)調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個(gè)電力系統運行的優(yōu)化管理，提高電網(wǎng)運行的穩定性和可靠性。
5、實(shí)時(shí)的電網(wǎng)監測與控制
完善的智能電網(wǎng)需要建立涵蓋從發(fā)電、輸電網(wǎng)到配網(wǎng)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監控系統，能夠通過(guò)傳感器實(shí)現實(shí)時(shí)地（秒到毫秒級延遲）全面查看電網(wǎng)狀態(tài)，監控電網(wǎng)運行，通過(guò)建立電力傳感器系統和更新電力體系的自動(dòng)控制系統，電網(wǎng)性能信息能夠通過(guò)被集成的SCADA系統，提供自動(dòng)、接近實(shí)時(shí)的電網(wǎng)電力控制能力，解決預測、檢測和修復電力系統的安全運營(yíng)問(wèn)題。從而可以通過(guò)完善的智能電網(wǎng)監控和調度，實(shí)現盡早地發(fā)現故障，采取正確的措施來(lái)快速隔離問(wèn)題，避免代價(jià)高昂的斷電現象，保障電網(wǎng)安全和用電可靠性，實(shí)現電網(wǎng)自愈功能。管理系統效率日趨復雜，這也需要集成分散的決策機制，即將智能集成入電網(wǎng)，從而實(shí)現電網(wǎng)管理的優(yōu)化，大幅度減少斷電現象。
6、互動(dòng)的終端解決方案
智能電網(wǎng)區別于傳統電網(wǎng)的另外一個(gè)特點(diǎn)是“互動(dòng)”，與最終端的電力消費者能夠雙向互動(dòng)，獲得最優(yōu)化的供用電方案將會(huì )極大地改變現有的用電行為，提升客戶(hù)滿(mǎn)意度。與用戶(hù)進(jìn)行互動(dòng)的最基本要求是，電網(wǎng)企業(yè)能夠實(shí)時(shí)采集和跟蹤客戶(hù)端的用電信息，進(jìn)行負荷的控制，分析并采取最經(jīng)濟、穩定的供電方案；同時(shí)終端設備能夠將實(shí)時(shí)電價(jià)、電量等信息傳導給用戶(hù)。因此，在智能電網(wǎng)的建設中，智能計量裝置的應用將成為實(shí)現供用電雙方互動(dòng)的基礎設備。通過(guò)智能計量裝置，供電企業(yè)能夠實(shí)時(shí)采集客戶(hù)信息，與智能計量裝置集成的管理軟件能夠獲取這些數據進(jìn)行分析，掌握負荷信息，對配電做出調解；根據用電信息，供電企業(yè)可以計算實(shí)時(shí)電價(jià)、預測電價(jià)走勢，并通過(guò)用戶(hù)終端智能家電來(lái)調節電器用電方案。
二、信息化的定位
智能電網(wǎng)建設將開(kāi)啟電網(wǎng)的一次重大革新，而信息化則是這次革新中不可或缺的重要內容和變革手段，信息化與電力工業(yè)的深度融合也將隨著(zhù)智能電網(wǎng)的建設體現得更加充分。
國家電網(wǎng)公司在對智能電網(wǎng)概念的界定中提到，“智能電網(wǎng)將是具有信息化、數字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統一的堅強智能電網(wǎng)”，信息化作為“四化”突破口的重要性凸顯。電網(wǎng)企業(yè)信息化建設起步較早，在生產(chǎn)調度自動(dòng)化的基礎上，各專(zhuān)業(yè)應用逐漸發(fā)展起來(lái)，形成了由信息網(wǎng)絡(luò )、基礎軟硬件、應用系統、數據資源、集成平臺、信息安全、IT管理與服務(wù)等方面組成的信息化體系。目前，電網(wǎng)企業(yè)信息化已經(jīng)進(jìn)入了建設與應用并行推進(jìn)的階段。在基礎設施方面，光纖主干通信網(wǎng)絡(luò )鋪設完成，為設備間實(shí)現基于數字通信的交互提供了信息通道。在人才培養方面，電網(wǎng)企業(yè)的調度中心、信息主管部門(mén)通過(guò)多年的調度自動(dòng)化、管理信息化的建設培養了一大批熟悉電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)和IT技術(shù)的人才隊伍。當前的電力企業(yè)信息化應用正在從專(zhuān)業(yè)化應用向企業(yè)信息一體化應用方向轉變，在這個(gè)過(guò)程中，電網(wǎng)業(yè)務(wù)數字化的程度已經(jīng)有大幅度的提高。當前電網(wǎng)信息化建設歷程是智能電網(wǎng)建設的必經(jīng)之路，電網(wǎng)企業(yè)信息化的成果給未來(lái)智能電網(wǎng)的建設奠定了良好的基礎。
三、信息化發(fā)展趨勢
在智能電網(wǎng)建設框架下，信息化建設將隨著(zhù)電網(wǎng)應用需求的提升而面臨新的發(fā)展要求。
1、信息化將滲透到業(yè)務(wù)價(jià)值鏈的各環(huán)節
目前，電網(wǎng)企業(yè)信息化建設主要關(guān)注營(yíng)銷(xiāo)收費、企業(yè)資源管理以及辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域，而在調度管理、電網(wǎng)優(yōu)化、生產(chǎn)管理、需求側管理方面的應用水平則普遍滯后。智能電網(wǎng)的建設將覆蓋從電源、輸配電、售電和用電管理的各個(gè)環(huán)節，信息化也將成為各業(yè)務(wù)環(huán)節實(shí)現智能化的手段，信息化部門(mén)需要為更多新的業(yè)務(wù)需求提供支撐和服務(wù)，如提供基于智能設備的應用功能、為設備安全交互提供可監測的數字寬帶網(wǎng)絡(luò )等。信息化部門(mén)也需要更加深入業(yè)務(wù)，緊跟智能電網(wǎng)建設帶來(lái)的業(yè)務(wù)變革。
2、管理信息化與自動(dòng)化將結合緊密
在建設智能電網(wǎng)的環(huán)境下，調度自動(dòng)化與管理信息化的結合將更加緊密。由于大批的智能設備、儀器儀表、傳感器等將被置入各級電網(wǎng)以及終端用戶(hù)側，屆時(shí)將有大量的設備狀態(tài)數據、生產(chǎn)實(shí)時(shí)數據、負荷數據在各類(lèi)設備之間、系統之間傳遞，企業(yè)的生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)決策都需要依賴(lài)這些數據來(lái)完成，管理決策信息也需要有效地反饋到電網(wǎng)運行中，并進(jìn)行調節。信息化部門(mén)將需要提供自動(dòng)化與管理信息化交互的平臺，為更多實(shí)時(shí)數據的安全傳輸、科學(xué)管理和分析應用提供環(huán)境和工具。
3、面向服務(wù)的信息一體化架構是發(fā)展方向
目前，電力企業(yè)信息化建設正在從專(zhuān)業(yè)級應用向企業(yè)級應用轉變，信息集成建設成為當前電力企業(yè)解決信息孤島，實(shí)現信息資源共享的重要手段。智能電網(wǎng)建設將加快企業(yè)信息一體化的進(jìn)程。
智能電網(wǎng)的基礎是電網(wǎng)業(yè)務(wù)的全數字化，信息資源能夠得到充分地共享和應用，實(shí)現業(yè)務(wù)的協(xié)同化運作，因此信息一體化架構將成為智能電網(wǎng)下的電網(wǎng)企業(yè)信息化架構。由于未來(lái)會(huì )有各種類(lèi)型的智能設備在不同時(shí)期進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，并且基于智能電網(wǎng)的環(huán)境會(huì )有各種應用需求產(chǎn)生，因此需要企業(yè)的信息集成平臺是一個(gè)面向服務(wù)的、能夠提供標準化接口的平臺，兼容分散式和集中式的信息系統。
4、技術(shù)引領(lǐng)與業(yè)務(wù)驅動(dòng)并重，信息化與業(yè)務(wù)創(chuàng )新深度融合
智能電網(wǎng)的建設將會(huì )促使電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行大量的業(yè)務(wù)創(chuàng )新和管理創(chuàng )新。信息技術(shù)的發(fā)展將帶動(dòng)業(yè)務(wù)與管理創(chuàng )新能力的提升，促使企業(yè)研發(fā)更多新的應用和面向用戶(hù)的增值服務(wù)；同時(shí)，管理能力的創(chuàng )新也將對信息技術(shù)提出更高的要求。二者互相促進(jìn)，形成良性發(fā)展螺旋式上升的狀態(tài)。
在這樣的環(huán)境下，信息化將不僅僅扮演業(yè)務(wù)支撐的角色，而是需要完全參與到企業(yè)業(yè)務(wù)創(chuàng )新的過(guò)程中，通過(guò)引進(jìn)新的信息技術(shù)，不斷地挖掘智能電網(wǎng)的應用價(jià)值。
四、智能電網(wǎng)信息化體系分析
賽迪顧問(wèn)智能電網(wǎng)研究團隊認為，智能電網(wǎng)的信息化體系實(shí)際上是從信息化架構層級、電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、業(yè)務(wù)類(lèi)型三個(gè)不同的維度，對建設體系進(jìn)行劃分和組合。智能電網(wǎng)下，無(wú)論是從電能流的方向還是從企業(yè)業(yè)務(wù)鏈遞進(jìn)方向，每個(gè)環(huán)節都伴隨有大量數據生成、被采集、處理，供分析應用，并最終以不同的形態(tài)展示在用戶(hù)面前。信息化的理念和技術(shù)將在這些環(huán)節實(shí)現智能化目標的過(guò)程中充分發(fā)揮作用。
在這樣的體系結構下，信息化建設將主要有以下的內容。
1、穩健的通訊網(wǎng)絡(luò )設施和高性能的數據處理設備
智能電網(wǎng)的運行依賴(lài)于大量數據采集、傳輸、計算分析，穩健的通信網(wǎng)絡(luò )是智能電網(wǎng)的基礎。智能電力設備將通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據通信和互動(dòng)，實(shí)施自動(dòng)故障識別、對已經(jīng)發(fā)生的擾動(dòng)做出響應等。
基于通訊網(wǎng)絡(luò )設施，大量的數據在各設備、系統之間進(jìn)行傳輸和計算，對數據的處理能力和計算效率提出了更高的要求，分布式計算技術(shù)和網(wǎng)格計算服務(wù)器的應用將應運而生。
2、集成的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監控信息與管理信息
電網(wǎng)運行數據和設備運行狀態(tài)數據的采集、分析為整個(gè)電網(wǎng)運行控制和管理決策提供支持。目前，電網(wǎng)企業(yè)信息化比較領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)通過(guò)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數據平臺等技術(shù)手段實(shí)現了電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息與管理信息的單向交互，為進(jìn)一步科學(xué)管理電網(wǎng)運行提供了支撐。業(yè)務(wù)管理人員通過(guò)對設備狀態(tài)數據的分析，能夠對設備資產(chǎn)實(shí)施全生命周期跟蹤管理，對設備進(jìn)行有效地評估和風(fēng)險控制，最大化程度提高設備的使用效率，實(shí)現電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。
3、基于企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)的信息化集成平臺
智能電網(wǎng)強調需要建立高速的信息通道，使數據在業(yè)務(wù)流引擎的驅動(dòng)下，在電網(wǎng)設備運行、電網(wǎng)調度以及各業(yè)務(wù)系統間有序流動(dòng)，包括電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行數據、電網(wǎng)拓撲結構數據、計量數據、用戶(hù)數據以及外部應用系統數據，從而實(shí)現信息集成，形成跨部門(mén)、跨系統、跨應用的業(yè)務(wù)協(xié)同環(huán)境。電網(wǎng)企業(yè)可以通過(guò)建立企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)，集成分散式和集中式的應用系統。同時(shí)，為了不同系統和不同主體能夠相互識別與交換信息、協(xié)調運行，接口協(xié)議和通用信息模型(CIM)等標準規范必不可少。當然，要達到系統之間的無(wú)縫銜接，還必須界定各個(gè)系統的軟、硬件組成，明確它們相互之間的接口。
4、新一代電網(wǎng)的業(yè)務(wù)功能開(kāi)發(fā)和應用創(chuàng )新
智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)功能的開(kāi)發(fā)與應用創(chuàng )新是智能電網(wǎng)價(jià)值的根本體現。智能電網(wǎng)的功能開(kāi)發(fā)可以覆蓋電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)流、電能流的各個(gè)環(huán)節。從目前的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢來(lái)看，與智能電網(wǎng)相關(guān)的業(yè)務(wù)需求基本有：電網(wǎng)的優(yōu)化、系統模擬和方針、設備資產(chǎn)的全生命周期管理、設備狀態(tài)的檢測與遠程診斷、電力交易撮合、營(yíng)銷(xiāo)與配電一體化管理、需求側管理、智能家電應用解決方案、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)績(jì)效分析等。智能電網(wǎng)的業(yè)務(wù)功能將隨著(zhù)業(yè)務(wù)的發(fā)展和需求的增長(cháng)不斷地豐富完善。
5、縱深的信息安全防御體系
堅強是智能電網(wǎng)的基礎，堅強不僅僅是要求骨干網(wǎng)架的安全穩定、抗攻擊性強，對智能電網(wǎng)運行所依賴(lài)的整個(gè)信息環(huán)境的安全也同樣有嚴格的要求，建立一套覆蓋物理層到應用層的縱深信息安全防御體系是對堅強智能電網(wǎng)的基礎支撐。
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