深度分析：智能电网时代的电企信息化

 

2009年5月，国家电网公司宣布正式对外界公布了“坚强智能电网”计划。智能电网计划的启动将带动电网生产运行、经营管理、客户服务以及社会能源利用模式的重大变革。信息化作为智能电网的重要特征，其发展趋势、建设方向将成为电网企业以及IT业界共同关注的问题。

 

一、智能电网的构成

 

目前，全球对智能电网尚未形成一个统一的概念，各国在智能电网的建设内容方面也各具特色。根据现阶段智能电网的建设特征和目标分析来看，智能电网的建设主要由以下几个部分构成：

 

1、灵活的分布式电源

 

智能电网的优势之一是兼容性，即支持大电源的集中式接入，又能够接入更多分布式的清洁能源，如光伏发电、风电、水电等。分布式电源的并网运行对配电网的潮流控制提出了新的要求，智能电网将提供新的保护方案、电压控制技术和仪表来满足双向潮流的需要。集中和分布式能源的同时接入将提高电力系统的可靠性和效率，提供对电网峰荷电力的支持；同时，当大电网遭到严重破坏时，这些分布式电源可自行形成孤岛或微网向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户提供应急供电。

 

2、坚强的骨干网架

 

国家电网公司提出全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网是符合中国国情的智能电网建设目标。通过一个统一的、共同的平台对电网进行全面的协调、规划和运行，以大型能源基地为依托，建设由1000 千伏交流和±800 千伏、±1000 千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。同时，通过高级调度中心建设、大电网运行控制技术和灵活输电等智能电网技术和装备研发，来保障在长距离、大负荷输电的情况下电网的稳定性。

 

3、高级的配电自动化

 

与输电网相比，配电网的灵活性、自动化分析和控制水平还不足。高级配电自动化建设将成为智能电网的重要构成部分。高级的配电自动化将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互，实现对负荷的管理以及电价实时定价。配网自动化通过与智能电网的其他组成部分的协同运行，既可改善系统监视、无功与电压管理、降低线损，提高资产使用率，也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。

 

4、可通信的电力设备

 

在目前的电网设备中，除了部分的二次设备可以实现远程操作外，大部分的电力设备之间的信息传输基本上是单向方式，而未来智能电网将会形成一种新的通信和交互机制，实现电网设备间的信息交互，以此为依托可以大幅度提高电网的智能性。利用智能电网的互动性，能够实现双向的传输数据，实行动态的浮动电价制度，可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理，提高电网运行的稳定性和可靠性。

 

5、实时的电网监测与控制

 

完善的智能电网需要建立涵盖从发电、输电网到配网的电网实时监控系统，能够通过传感器实现实时地（秒到毫秒级延迟）全面查看电网状态，监控电网运行，通过建立电力传感器系统和更新电力体系的自动控制系统，电网性能信息能够通过被集成的SCADA 系统，提供自动、接近实时的电网电力控制能力，解决预测、检测和修复电力系统的安全运营问题。从而可以通过完善的智能电网监控和调度，实现尽早地发现故障，采取正确的措施来快速隔离问题，避免代价高昂的断电现象，保障电网安全和用电可靠性，实现电网自愈功能。管理系统效率日趋复杂，这也需要集成分散的决策机制，即将智能集成入电网，从而实现电网管理的优化，大幅度减少断电现象。

 

6、互动的终端解决方案

 

智能电网区别于传统电网的另外一个特点是“互动”，与最终端的电力消费者能够双向互动，获得最优化的供用电方案将会极大地改变现有的用电行为，提升客户满意度。与用户进行互动的最基本要求是，电网企业能够实时采集和跟踪客户端的用电信息，进行负荷的控制，分析并采取最经济、稳定的供电方案；同时终端设备能够将实时电价、电量等信息传导给用户。因此，在智能电网的建设中，智能计量装置的应用将成为实现供用电双方互动的基础设备。通过智能计量装置，供电企业能够实时采集客户信息，与智能计量装置集成的管理软件能够获取这些数据进行分析，掌握负荷信息，对配电做出调解；根据用电信息，供电企业可以计算实时电价、预测电价走势，并通过用户终端智能家电来调节电器用电方案。

 

二、信息化的定位

 

智能电网建设将开启电网的一次重大革新，而信息化则是这次革新中不可或缺的重要内容和变革手段，信息化与电力工业的深度融合也将随着智能电网的建设体现得更加充分。

 

国家电网公司在对智能电网概念的界定中提到，“智能电网将是具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网”，信息化作为“四化”突破口的重要性凸显。电网企业信息化建设起步较早，在生产调度自动化的基础上，各专业应用逐渐发展起来，形成了由信息网络、基础软硬件、应用系统、数据资源、集成平台、信息安全、IT管理与服务等方面组成的信息化体系。目前，电网企业信息化已经进入了建设与应用并行推进的阶段。在基础设施方面，光纤主干通信网络铺设完成，为设备间实现基于数字通信的交互提供了信息通道。在人才培养方面，电网企业的调度中心、信息主管部门通过多年的调度自动化、管理信息化的建设培养了一大批熟悉电力生产业务和IT技术的人才队伍。当前的电力企业信息化应用正在从专业化应用向企业信息一体化应用方向转变，在这个过程中，电网业务数字化的程度已经有大幅度的提高。当前电网信息化建设历程是智能电网建设的必经之路，电网企业信息化的成果给未来智能电网的建设奠定了良好的基础。

 

三、信息化发展趋势

 

在智能电网建设框架下，信息化建设将随着电网应用需求的提升而面临新的发展要求。

 

1、信息化将渗透到业务价值链的各环节

 

目前，电网企业信息化建设主要关注营销收费、企业资源管理以及办公自动化等领域，而在调度管理、电网优化、生产管理、需求侧管理方面的应用水平则普遍滞后。智能电网的建设将覆盖从电源、输配电、售电和用电管理的各个环节，信息化也将成为各业务环节实现智能化的手段，信息化部门需要为更多新的业务需求提供支撑和服务，如提供基于智能设备的应用功能、为设备安全交互提供可监测的数字宽带网络等。信息化部门也需要更加深入业务，紧跟智能电网建设带来的业务变革。

 

2、管理信息化与自动化将结合紧密

 

在建设智能电网的环境下，调度自动化与管理信息化的结合将更加紧密。由于大批的智能设备、仪器仪表、传感器等将被置入各级电网以及终端用户侧，届时将有大量的设备状态数据、生产实时数据、负荷数据在各类设备之间、系统之间传递，企业的生产管理和经营决策都需要依赖这些数据来完成，管理决策信息也需要有效地反馈到电网运行中，并进行调节。信息化部门将需要提供自动化与管理信息化交互的平台，为更多实时数据的安全传输、科学管理和分析应用提供环境和工具。

 

3、面向服务的信息一体化架构是发展方向

 

目前，电力企业信息化建设正在从专业级应用向企业级应用转变，信息集成建设成为当前电力企业解决信息孤岛，实现信息资源共享的重要手段。智能电网建设将加快企业信息一体化的进程。

 

智能电网的基础是电网业务的全数字化，信息资源能够得到充分地共享和应用，实现业务的协同化运作，因此信息一体化架构将成为智能电网下的电网企业信息化架构。由于未来会有各种类型的智能设备在不同时期进入网络环境，并且基于智能电网的环境会有各种应用需求产生，因此需要企业的信息集成平台是一个面向服务的、能够提供标准化接口的平台，兼容分散式和集中式的信息系统。

 

4、技术引领与业务驱动并重，信息化与业务创新深度融合

 

智能电网的建设将会促使电网企业进行大量的业务创新和管理创新。信息技术的发展将带动业务与管理创新能力的提升，促使企业研发更多新的应用和面向用户的增值服务；同时，管理能力的创新也将对信息技术提出更高的要求。二者互相促进，形成良性发展螺旋式上升的状态。

 

在这样的环境下，信息化将不仅仅扮演业务支撑的角色，而是需要完全参与到企业业务创新的过程中，通过引进新的信息技术，不断地挖掘智能电网的应用价值。

 

四、智能电网信息化体系分析

 

赛迪顾问智能电网研究团队认为，智能电网的信息化体系实际上是从信息化架构层级、电网产业链、业务类型三个不同的维度，对建设体系进行划分和组合。智能电网下，无论是从电能流的方向还是从企业业务链递进方向，每个环节都伴随有大量数据生成、被采集、处理，供分析应用，并最终以不同的形态展示在用户面前。信息化的理念和技术将在这些环节实现智能化目标的过程中充分发挥作用。

 

在这样的体系结构下，信息化建设将主要有以下的内容。

 

1、稳健的通讯网络设施和高性能的数据处理设备

 

智能电网的运行依赖于大量数据采集、传输、计算分析，稳健的通信网络是智能电网的基础。智能电力设备将通过通信网络进行数据通信和互动，实施自动故障识别、对已经发生的扰动做出响应等。

 

基于通讯网络设施，大量的数据在各设备、系统之间进行传输和计算，对数据的处理能力和计算效率提出了更高的要求，分布式计算技术和网格计算服务器的应用将应运而生。

 

2、集成的电网实时监控信息与管理信息

 

电网运行数据和设备运行状态数据的采集、分析为整个电网运行控制和管理决策提供支持。目前，电网企业信息化比较领先的企业已经通过生产实时数据平台等技术手段实现了电网实时信息与管理信息的单向交互，为进一步科学管理电网运行提供了支撑。业务管理人员通过对设备状态数据的分析，能够对设备资产实施全生命周期跟踪管理，对设备进行有效地评估和风险控制，最大化程度提高设备的使用效率，实现电网的经济运行。

 

3、基于企业服务总线的信息化集成平台

 

智能电网强调需要建立高速的信息通道，使数据在业务流引擎的驱动下，在电网设备运行、电网调度以及各业务系统间有序流动，包括电网实时运行数据、电网拓扑结构数据、计量数据、用户数据以及外部应用系统数据，从而实现信息集成，形成跨部门、跨系统、跨应用的业务协同环境。电网企业可以通过建立企业服务总线，集成分散式和集中式的应用系统。同时，为了不同系统和不同主体能够相互识别与交换信息、协调运行，接口协议和通用信息模型(CIM)等标准规范必不可少。当然，要达到系统之间的无缝衔接，还必须界定各个系统的软、硬件组成，明确它们相互之间的接口。

 

4、新一代电网的业务功能开发和应用创新

 

智能电网业务功能的开发与应用创新是智能电网价值的根本体现。智能电网的功能开发可以覆盖电网企业业务流、电能流的各个环节。从目前的研究进展和发展趋势来看，与智能电网相关的业务需求基本有：电网的优化、系统模拟和方针、设备资产的全生命周期管理、设备状态的检测与远程诊断、电力交易撮合、营销与配电一体化管理、需求侧管理、智能家电应用解决方案、企业生产经营绩效分析等。智能电网的业务功能将随着业务的发展和需求的增长不断地丰富完善。

 

5、纵深的信息安全防御体系

 

坚强是智能电网的基础，坚强不仅仅是要求骨干网架的安全稳定、抗攻击性强，对智能电网运行所依赖的整个信息环境的安全也同样有严格的要求，建立一套覆盖物理层到应用层的纵深信息安全防御体系是对坚强智能电网的基础支撑。