智能電網時代的電企信息化分析
智能電網下，無論是從電能流的方向還是從企業(yè)業(yè)務鏈遞進方向，每個環(huán)節(jié)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)展示在用戶面前。信息化的理念和技術將在這些環(huán)節(jié)實現智能化目標的過程中充分發(fā)揮作用。
2009年5月，國家電網公司宣布正式對外界公布了“堅強智能電網”計劃。智能電網計劃的啟動將帶動電網生產運行、經營管理、客戶服務以及社會能源利用模式的重大變革。信息化作為智能電網的重要特征，其發(fā)展趨勢、建設方向將成為電網企業(yè)以及IT業(yè)界共同關注的問題。
一、智能電網的構成
目前，全球對智能電網尚未形成一個統(tǒng)一的概念，各國在智能電網的建設內容方面也各具特色。根據現階段智能電網的建設特征和目標分析來看，智能電網的建設主要由以下幾個部分構成：
1、靈活的分布式電源
智能電網的優(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、風電、水電等。分布式電源的并網運行對配電網的潮流控制提出了新的要求，智能電網將提供新的保護方案、電壓控制技術和儀表來滿足雙向潮流的需要。集中和分布式能源的同時接入將提高電力系統(tǒng)的可靠性和效率，提供對電網峰荷電力的支持；同時，當大電網遭到嚴重破壞時，這些分布式電源可自行形成孤島或微網向醫(yī)院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶提供應急供電。
2、堅強的骨干網架
國家電網公司提出全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網是符合中國國情的智能電網建設目標。通過一個統(tǒng)一的、共同的平臺對電網進行全面的協(xié)調、規(guī)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，形成電力“高速公路”，促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)，在全國范圍內實現資源優(yōu)化配置。同時，通過高級調度中心建設、大電網運行控制技術和靈活輸電等智能電網技術和裝備研發(fā)，來保障在長距離、大負荷輸電的情況下電網的穩(wěn)定性。
3、高級的配電自動化
與輸電網相比，配電網的靈活性、自動化分析和控制水平還不足。高級配電自動化建設將成為智能電網的重要構成部分。高級的配電自動化將包含系統(tǒng)的監(jiān)視與控制、配電系統(tǒng)管理功能和與用戶的交互，實現對負荷的管理以及電價實時定價。配網自動化通過與智能電網的其他組成部分的協(xié)同運行，既可改善系統(tǒng)監(jiān)視、無功與電壓管理、降低線損，提高資產使用率，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
在目前的電網設備中，除了部分的二次設備可以實現遠程操作外，大部分的電力設備之間的信息傳輸基本上是單向方式，而未來智能電網將會形成一種新的通信和交互機制，實現電網設備間的信息交互，以此為依托可以大幅度提高電網的智能性。利用智能電網的互動性，能夠實現雙向的傳輸數據，實行動態(tài)的浮動電價制度，可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區(qū)域間進行及時調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理，提高電網運行的穩(wěn)定性和可靠性。
5、實時的電網監(jiān)測與控制
完善的智能電網需要建立涵蓋從發(fā)電、輸電網到配網的電網實時監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過傳感器實現實時地（秒到毫秒級延遲）全面查看電網狀態(tài)，監(jiān)控電網運行，通過建立電力傳感器系統(tǒng)和更新電力體系的自動控制系統(tǒng)，電網性能信息能夠通過被集成的SCADA系統(tǒng)，提供自動、接近實時的電網電力控制能力，解決預測、檢測和修復電力系統(tǒng)的安全運營問題。從而可以通過完善的智能電網監(jiān)控和調度，實現盡早地發(fā)現故障，采取正確的措施來快速隔離問題，避免代價高昂的斷電現象，保障電網安全和用電可靠性，實現電網自愈功能。管理系統(tǒng)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，從而實現電網管理的優(yōu)化，大幅度減少斷電現象。
6、互動的終端解決方案
智能電網區(qū)別于傳統(tǒng)電網的另外一個特點是“互動”，與最終端的電力消費者能夠雙向互動，獲得最優(yōu)化的供用電方案將會極大地改變現有的用電行為，提升客戶滿意度。與用戶進行互動的最基本要求是，電網企業(yè)能夠實時采集和跟蹤客戶端的用電信息，進行負荷的控制，分析并采取最經濟、穩(wěn)定的供電方案；同時終端設備能夠將實時電價、電量等信息傳導給用戶。因此，在智能電網的建設中，智能計量裝置的應用將成為實現供用電雙方互動的基礎設備。通過智能計量裝置，供電企業(yè)能夠實時采集客戶信息，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)可以計算實時電價、預測電價走勢，并通過用戶終端智能家電來調節(jié)電器用電方案。
二、信息化的定位
智能電網建設將開啟電網的一次重大革新，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智能電網的建設體現得更加充分。
國家電網公司在對智能電網概念的界定中提到，“智能電網將是具有信息化、數字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅強智能電網”，信息化作為“四化”突破口的重要性凸顯。電網企業(yè)信息化建設起步較早，在生產調度自動化的基礎上，各專業(yè)應用逐漸發(fā)展起來，形成了由信息網絡、基礎軟硬件、應用系統(tǒng)、數據資源、集成平臺、信息安全、IT管理與服務等方面組成的信息化體系。目前，電網企業(yè)信息化已經進入了建設與應用并行推進的階段。在基礎設施方面，光纖主干通信網絡鋪設完成，為設備間實現基于數字通信的交互提供了信息通道。在人才培養(yǎng)方面，電網企業(yè)的調度中心、信息主管部門通過多年的調度自動化、管理信息化的建設培養(yǎng)了一大批熟悉電力生產業(yè)務和IT技術的人才隊伍。當前的電力企業(yè)信息化應用正在從專業(yè)化應用向企業(yè)信息一體化應用方向轉變，在這個過程中，電網業(yè)務數字化的程度已經有大幅度的提高。當前電網信息化建設歷程是智能電網建設的必經之路，電網企業(yè)信息化的成果給未來智能電網的建設奠定了良好的基礎。
三、信息化發(fā)展趨勢
在智能電網建設框架下，信息化建設將隨著電網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)務價值鏈的各環(huán)節(jié)
目前，電網企業(yè)信息化建設主要關注營銷收費、企業(yè)資源管理以及辦公自動化等領域，而在調度管理、電網優(yōu)化、生產管理、需求側管理方面的應用水平則普遍滯后。智能電網的建設將覆蓋從電源、輸配電、售電和用電管理的各個環(huán)節(jié)，信息化也將成為各業(yè)務環(huán)節(jié)實現智能化的手段，信息化部門需要為更多新的業(yè)務需求提供支撐和服務，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(jiān)測的數字寬帶網絡等。信息化部門也需要更加深入業(yè)務，緊跟智能電網建設帶來的業(yè)務變革。
2、管理信息化與自動化將結合緊密
在建設智能電網的環(huán)境下，調度自動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以及終端用戶側，屆時將有大量的設備狀態(tài)數據、生產實時數據、負荷數據在各類設備之間、系統(tǒng)之間傳遞，企業(yè)的生產管理和經營決策都需要依賴這些數據來完成，管理決策信息也需要有效地反饋到電網運行中，并進行調節(jié)。信息化部門將需要提供自動化與管理信息化交互的平臺，為更多實時數據的安全傳輸、科學管理和分析應用提供環(huán)境和工具。
3、面向服務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，實現信息資源共享的重要手段。智能電網建設將加快企業(yè)信息一體化的進程。
智能電網的基礎是電網業(yè)務的全數字化，信息資源能夠得到充分地共享和應用，實現業(yè)務的協(xié)同化運作，因此信息一體化架構將成為智能電網下的電網企業(yè)信息化架構。由于未來會有各種類型的智能設備在不同時期進入網絡環(huán)境，并且基于智能電網的環(huán)境會有各種應用需求產生，因此需要企業(yè)的信息集成平臺是一個面向服務的、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(tǒng)。
4、技術引領與業(yè)務驅動并重，信息化與業(yè)務創(chuàng)新深度融合
智能電網的建設將會促使電網企業(yè)進行大量的業(yè)務創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。信息技術的發(fā)展將帶動業(yè)務與管理創(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的增值服務；同時，管理能力的創(chuàng)新也將對信息技術提出更高的要求。二者互相促進，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)務支撐的角色，而是需要完全參與到企業(yè)業(yè)務創(chuàng)新的過程中，通過引進新的信息技術，不斷地挖掘智能電網的應用價值。
四、智能電網信息化體系分析
賽迪顧問智能電網研究團隊認為，智能電網的信息化體系實際上是從信息化架構層級、電網產業(yè)鏈、業(yè)務類型三個不同的維度，對建設體系進行劃分和組合。智能電網下，無論是從電能流的方向還是從企業(yè)業(yè)務鏈遞進方向，每個環(huán)節(jié)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)展示在用戶面前。信息化的理念和技術將在這些環(huán)節(jié)實現智能化目標的過程中充分發(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(wěn)健的通訊網絡設施和高性能的數據處理設備
智能電網的運行依賴于大量數據采集、傳輸、計算分析，穩(wěn)健的通信網絡是智能電網的基礎。智能電力設備將通過通信網絡進行數據通信和互動，實施自動故障識別、對已經發(fā)生的擾動做出響應等。
基于通訊網絡設施，大量的數據在各設備、系統(tǒng)之間進行傳輸和計算，對數據的處理能力和計算效率提出了更高的要求，分布式計算技術和網格計算服務器的應用將應運而生。
2、集成的電網實時監(jiān)控信息與管理信息
電網運行數據和設備運行狀態(tài)數據的采集、分析為整個電網運行控制和管理決策提供支持。目前，電網企業(yè)信息化比較領先的企業(yè)已經通過生產實時數據平臺等技術手段實現了電網實時信息與管理信息的單向交互，為進一步科學管理電網運行提供了支撐。業(yè)務管理人員通過對設備狀態(tài)數據的分析，能夠對設備資產實施全生命周期跟蹤管理，對設備進行有效地評估和風險控制，最大化程度提高設備的使用效率，實現電網的經濟運行。
3、基于企業(yè)服務總線的信息化集成平臺
智能電網強調需要建立高速的信息通道，使數據在業(yè)務流引擎的驅動下，在電網設備運行、電網調度以及各業(yè)務系統(tǒng)間有序流動，包括電網實時運行數據、電網拓撲結構數據、計量數據、用戶數據以及外部應用系統(tǒng)數據，從而實現信息集成，形成跨部門、跨系統(tǒng)、跨應用的業(yè)務協(xié)同環(huán)境。電網企業(yè)可以通過建立企業(yè)服務總線，集成分散式和集中式的應用系統(tǒng)。同時，為了不同系統(tǒng)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(guī)范必不可少。當然，要達到系統(tǒng)之間的無縫銜接，還必須界定各個系統(tǒng)的軟、硬件組成，明確它們相互之間的接口。
4、新一代電網的業(yè)務功能開發(fā)和應用創(chuàng)新
智能電網業(yè)務功能的開發(fā)與應用創(chuàng)新是智能電網價值的根本體現。智能電網的功能開發(fā)可以覆蓋電網企業(yè)業(yè)務流、電能流的各個環(huán)節(jié)。從目前的研究進展和發(fā)展趨勢來看，與智能電網相關的業(yè)務需求基本有：電網的優(yōu)化、系統(tǒng)模擬和方針、設備資產的全生命周期管理、設備狀態(tài)的檢測與遠程診斷、電力交易撮合、營銷與配電一體化管理、需求側管理、智能家電應用解決方案、企業(yè)生產經營績效分析等。智能電網的業(yè)務功能將隨著業(yè)務的發(fā)展和需求的增長不斷地豐富完善。
5、縱深的信息安全防御體系
堅強是智能電網的基礎，堅強不僅僅是要求骨干網架的安全穩(wěn)定、抗攻擊性強，對智能電網運行所依賴的整個信息環(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的基礎支撐。
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