智能电网-助推绿色用电服务新技术

智能电网，助推绿色用电服务新技术摘要：通过对国内外开展智能用电的研究与实践，分析了国内用电服务技术存在的问题和差距。并结合中国智能电网的发展计划，分别从用电业务体系、量测控制、信息通信、客户服务体系、需方响应、检验检测等技术进行了探讨，展望了未来更多先进技术在智能用电中的应用。关键词：智能电网；智能用电；智能电表；交互终端；需方响应坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化是智能电网的重要特征。建设智能电网不仅仅是传统电网和特定系统的升级和改造，而且需要实现需方响应，系统和用户的双向互动。因此需要先进的传感通信技术、高级量测技术、分析和辅助决策技术、可视化技术等作为保证。 智能用电是中国坚强智能电网的重要组成部分。智能用电和电力用户关系最为紧密，智能用电建设的好坏直接关系到电网的能源使用效率，经济运行和有序用电。对电网建设、节能环保，电能质量管理产生深远的影响。 1、国内外已经开展的研究和实践1.1 国外研究现状目前，世界发达国家基于发展新能源、节能减排、提高电网运营效率、改善供电服务质量等需要，陆续开展了智能用电服务的研究和实践，并取得了阶段性成效。（1）明确了智能用电服务发展目标。2006年，欧盟理事会发布了能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略，提出了智能用电服务的目标：1）以客户为中心，提供高附加值的电力服务，满足灵活的能源需求；2）将分布发电和可再生能源集成到电网中，进行本地能源管理，减少浪费和排放；3）通过自动电表管理系统，实现当地用电需求调整和负荷控制；4）通过开发和使用新产品、新服务，实现对需求自由化的响应。2009年，美国发布了智能电网建设发展评价指标体系，提出智能电网的6个特性：（1）基于充分信息的客户参与；（2）能够容纳所有的发电和储能装置；（3）允许新产品、新服务和新市场的引入；（4）根据客户需求提供不同的电能质量；（5）优化资产利用效率和电网运行效率；（6）电网运行更具柔性，能够应对各类扰动袭击和自然灾害。 （2）拟定了智能用电服务实施计划。2008年，法国电力公司拟更换2700万只普通电表为智能电表，使客户能自动跟踪自身用电情况，并能进行远程控制。2009年，美国发布复苏计划尺度报告，包括为4000万美国家庭安装智能电表，实现远程管理及读表等功能；地中海岛国马耳他公布了和IBM达成的建立一个“智能公用系统”的协议，计划更换2 万只普通电表为互动式电表，实现电厂实时监控用电，并制定不同的电价奖励节电客户。根据英国政府披露的计划，到2020年，每个英国家庭都将安装智能电表，实现远程抄表和动态控制用电设备，并将客户利用风力或太阳能所发的电卖给电网。（3）开展了系列负荷响应控制实践。2001年，意大利的电力公司改造和安装3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络。2008年，美国科罗拉多州的波尔得市宣布成为全美第一个智能电网城市，主要通过为全部家庭安装智能电表，使客户可以获得电价信息，自动调整用电时间，并可优先使用风电和太阳能等清洁能源；变电站则可采集每户的用电信息，并且在问题发生时重新配备电力。截止2008年，法国超过1000万客户可以通过网站、邮件、电话、专门的电子接收装置，获得最大关键峰荷电价信息，实时调整用电方式。（4）开展了分布式能源接入等实践。目前，丹麦正在博恩霍尔姆岛试验用汽车电池解决间歇风电问题，通过汽车电网（Vehicle-to-grid，V2G）技术，允许建设更多的风力涡轮机，而且不让电网崩溃。法国电力公司（EDF）高度重视并承担了电动汽车充电技术研究、标准制定及基础设施建设工作,为电动汽车提供便利的能源供应服务。如波尔多市电动汽车200多辆，但公共充电站却超过250个。美国、澳大利亚、加拿大、日本、英国、德国等近20个发达国家已经开展绿电机制项目，美国绿色电力占总用电量2%左右，荷兰有20%的家庭使用绿色电力。1.2国内研究现状国内开展智能用电服务的体系研究虽然较晚，但国网公司在智能用电服务相关技术领域已展开了大量的研究和实践，一些研究应用已达到了国际先进水平。（1）建成了系列自动化、信息化系统。公司负荷管理和低压集中抄表系统已覆盖客户900多万户，其中：专变客户63.7万户，覆盖率超过50%；其余为部分工商业客户和居民客户的试点建设。在11个网省公司上线运行了横向涵盖电力营销所有业务和服务节点,纵向贯通从公司总部、网省公司、地市公司、基层单位到电力客户的营销业务应用系统。建成营销分析与辅助决策系统，实现报表自动生成、指标监管等功能（2）开展了用电服务关键技术的研究。公司营销部牵头组织启动电力用户用电信息采集系统建设研究。推动并牵头修订了电能信息采集与管理系统、多功能电能表和多功能电能表通信协议等电力行业标准，发布了12个智能电表的公司企业标准，统一了11类静止式电能表的型式、功能及技术规范。正在开展数字化变电站计量溯源项目研究。正在开展电动汽车充放电系统相互影响、电能计量等相关问题的研究。开展了电动汽车充电站设计与接入、钠硫和液流电池储能等技术研究。在北京、沈阳等地建立了智能用电小区的智能家居应用试点。（3）试点实施了系列负荷响应措施。2004年以来，电力供应紧张的网省公司，依托行政手段和电力负荷管理系统，开展各级有序用电预案科学编制和可靠实施。北京公司促成政府出台尖峰电价、蓄热蓄冷电价、可中断负荷电价等激励措施，通过经济手段引导客户避峰。上海公司试行了绿色电力认购机制，支持新能源产业的发展。公司积极推广电动汽车、热泵和蓄能技术等电能替代技术，提高了电能在终端能源消费的比重，目前已达20.2%。（4）推出了若干互动式服务举措。2008年10月，公司提出了适用于不同客户群体的抄表及电费收缴模式，制定了抄表及电费收缴工作标准和自助服务终端建设规范，开展了电费联名卡可行性研究。开展供电客户服务标准化体系研究，规范了6个服务渠道、16个服务项目、35个客户服务流程，确定了30条客户服务质量标准。公司系统大部分网省（直辖市）公司分别建立了95598客户服务网站和呼叫中心，为客户提供专业化互动服务。2、国内存在的问题和差距我国在用电服务技术整体发展上与国外先进水平和我国建设坚强的智能电网的要求相比，还存在一定差距，一些问题也有待深入研究、分析和积极应对。（1）在用电服务业务体系建设方面，各类系统与客户之间的互动功能尚不充分，系统功能需进一步开发和整合，相关专业信息系统尚未全面实现数据共享，还不能完全适应智能化用电服务的要求。未建立一体化营销自动化系统的运维组织机构和常态资金保障。（2）在用电服务技术装备方面，原有的大客户负荷管理和低压集中抄表系统建设标准化程度偏低，技术方案和功能实现存在较大差异，电能表及采集终端型式多样、智能化水平不高。同时，海量信息传输技术和安全保障技术有待取得重大突破和实用化检验。（3）在信息通信方面，尽管我国的智能用电通信技术研究具有一定的技术优势，但在支撑用电服务体系运行的通信网络和信息网络建设方面，面向用户侧的通信网络资源不足，需要进一步加强多种通信技术手段的研究，解决相关技术瓶颈。（4）在客户服务体系方面，缺乏对客户个性化、差异化服务需求的响应，服务内容的深度和广度有待进一步拓展，互动手段有待丰富。现有的管理标准、业务标准和技术标准部分多基于传统营销模式，难以适应智能化用电快速发展对用电服务模式带来的新变化。（5）在需求侧管理方面，由于政府配套政策不完善，专项资金投入不足，影响了实施进度。在用能系统能效评测、仿真技术和装备研发及系统建设应用方面，与国外还有一定的差距。光伏并网发电系统技术规范及标准体系不完善，缺少相应的检测和评估手段。（6）在智能家居方面，并没有真正的走向普通家庭，推广缓慢，还停留在较浅的层面上，用户个性化的真实需求被掩盖，智能系统产品链中的社会化服务滞后也是造成目前状况的一个重要原因。（7）在分布式电源接入方面，包括分布式电源接入的优化控制和分布式电源综合利用管理，以用电信息采集系统所采集的分布式电源接入与监控设备有关数据为依托，实现分布式电源的智能化管理，可为配网、调度相关系统提供信息。实现客户侧分布式电源智能调配以及客户发电信息分析处理；满足分布式电源的接入需求，实现终端客户分布式电源的“即插即用”；满足分布式电源的电能质量、供电可靠性和电力安全的要求；带动分布式电源的快速、有序、健康地发展。3、智能用电下的新技术智能用电技术涵盖了高速实时通信、智能电表、智能采集、双向交互和需方响应等多方面的技术，是计算机应用技术、现代通信技术、高级量测技术、控制理论和图形可视化等学科交叉的技术集群。3.1用电业务体系电费回收风险自动监控技术。研究精益化的电费核算技术自动计算电费，实时监测帐户余额，自动生成客户交费提示，自动进行风险等级评估，自动发布风险预警信息；通过与社会信用的信息交互，动态评价客户综合信用等级。智能分析决策技术。构建智能决策分析平台，对各类供用电数据信息进行自动统计、归类、查询和分析，对各项营销及用电服务指标进行自动比对、分析和预测，自动生成营销策略和指标，为经营管理提供决策依据，为国家电力能源政策、节能减排政策调整提供全面、准确、多角度的辅助决策信息。3.2量测控制技术是为电力客户提供智能化高级计量服务与管理的专业应用系统。通过高级量测、通信和控制等技术，以用电信息采集子系统为数据支撑，满足各类客户(包括分布式电源、储能装置、电动汽车等)计量计费、信息交互、实时监测、智能控制的要求。3.3信息通信技术远程通信网原则上应采用光纤通信方式为主，在不具备条件的情况下，也可采用其它通信方式作为补充。技术上宜采用IP技术体制，具备动态路由迂回能力和较高的生存性，在满足有关信息安全要求前提下，可采用IP虚拟专网方式。远程通信网应具备较高的带宽和传输速率，能保障大量数据通信的双向、及时、安全、可靠传输。满足智能用电服务体系对无线通信的要求。信息通信安全防护技术。制定对应的安全防护规范，采用完善的边界防护、网络防护、主机防护、应用防护等防护技术和措施，确保智能用电服务体系的安全可靠。3.4客户服务体系（1）电费双向自动结算技术。随着分布式电源的不断介入以及充放电站的建设，需要在传统电费结算技术的基础上进行扩展，在双向计量的基础上研究电费双向自动结算技术，实现不同时段客户与电力供应商之间互供电量、电费的自动结算，并自动生成帐单信息实时传输供用双方。（2）多渠道自助服务和缴费技术。研究包括网上营业厅、实体营业厅、客户服务热线在内的多渠道自助服务技术，解决多种形式自助缴费方式的关键技术问题，支撑预付费控制功能，防范欠费风险，开展多形式用电信息定制技术研究，全面体现互动特征。（3）智能业扩报装技术。实现多渠道的跨区域客户报装受理，自动生成低压客户供电方案，辅助生成高压客户供电方案。利用手持终端设备，建立业扩报装现场勘查、工程验收等环节与营销支持系统的实时联络。（4）客户故障自动诊断与处理技术。实现对计量装置的24小时在线监测，主动进行远程服务或现场检查，自动判断故障范围和停电设备产权，及时告知客户故障情况，提供自动寻找替代供电线路、启动自备应急电源等应急供电服务。实时定位抢修车辆，优化抢修派工，提供快速抢修服务。（5）在线安全用电技术。实时在线管理重要客户安全用电情况，自动判别客户重要程度分级，依据客户供电方式、自备应急电源配备等信息，自动分析检测重要客户供用电安全隐患，生成供用电安全隐患治理建议方案，在线跟踪、监督隐患整改情况。利用状态监测等技术手段，为客户提供设备状态信息，及时告知潜在风险。3.5需方响应技术需方响应技术通过电力用户接收电力企业发布用电信息，及时响应用电负荷变化的措施，以达到削峰填谷，减少负荷波动的目的。其主要特征如下： 通过用户改变自己的用电方式主动参与市场竞争，获得相应的经济利益，而不象以前那样被动地按所定价格行事。 电力企业基于负荷特征召唤用户接入或退出分布式电源，制定有客户参与需方响应的补偿结算机制。 用户可得到连续即时的计量信息，负荷信息。用户可得到获得连续即时的电价信息。 对参与市场的用户提供实时电价，并实现同实时电价相结合的自动负荷控制。为系统调度、规划和运行提供精确的系统负荷信息，在新一代的智能设备和高级服务之间实现信息共享。3.6检测检验技术（1）智能用电系统检测检验技术。针对智能用电服务体系的建设所需要的大量支持系统，建立相应的检测检验标准和检测平台的建设工作，研究系统的相关检测检验技术。（2）智能用电装置检测检验技术。针对大量各种智能用电装置，建立智能用电装置的检测检验标准，研究相关的检测检验技术和手段。（3）智能用电仿真技术。建立智能用电模拟环境，研究智能用电的网架模型构架方式：研究基于智能需求侧响应和双向分布式电源接入技术的负荷预测和需求响应仿真技术、仿真算法等。4、智能用电技术未来发展展望未来的智能电表将实现模块化，使电表更换更加方便，并安全可靠;电表功能多样化。通过多功能控制器可实现智能控制，如可在电费便宜时段控制洗衣机和空调的开启;可实现用户计算机控制，可控制电表的一些功能，对家中电器进行管理。 用户侧储能技术也是智能用电发展的重要内容。通过召唤用户在电力负荷低谷时段存储电能，在负荷高峰时释放电能，有效调节电力负荷的波动，提高负荷利用率。用户的储能设备包括超级储能电池，超级储能线圈等。 智能用电中同步测