第1章 智能电网大数据现状及挑战

1.1 智能电网

智能电网通俗地讲是指电网的智能化或智能电力，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励，用户抵御攻击、提供满足高要求的用户电能质量、支持大规模分布式等各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行等。建设智能电网将有效促进世界经济社会发展，并更好地应对全球气候变化和能源危机，对促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。智能电网的作用主要表现在如下5个方面。

（1）促进清洁、可再生能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济社会发展。

（2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定，减少对化石能源的依赖程度。

（3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性，促进在更大范围内的能源动态平衡。

（4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。

（5）实现电网与用户的双向互动，创新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。

随着智能电网的发展，电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面。作为我国重要的能源输送和配置平台，智能电网从投资建设到生产运营的全过程都将为国民经济发展、能源生产和利用、环境保护等方面带来巨大效益，具体表现在如下几个方面。

（1）在电力系统方面：可以节约系统有效装机容量；降低系统总发电燃料费用；提高电网设备利用效率，减少建设投资；提升电网输送效率，降低线损。

（2）在用电客户方面：可以实现双向互动，提供便捷服务；提高终端能源利用效率，节约电量消费；提高供电可靠性，改善电能质量。

（3）在节能与环境方面：可以提高能源利用效率，带来节能减排效益；促进清洁能源开发，实现替代减排效益；提升土地资源整体利用率，节约土地占用。

（4）其他方面：可以带动经济发展，拉动就业；保障能源供应安全；变输煤为输电，提高能源转换效率，减少交通运输压力。

智能电网的核心技术包括如下几个方面。

（1）发电领域：主要包括大规模可再生能源、分布式能源、光伏发电等电源的接入和协调运行技术。

（2）输电领域：主要包括大电网规划技术、电力电子技术、输电线路运行维护技术、输电线路状态检修技术和设备全寿命周期管理技术等。

（3）调度领域：主要包括大电网安全稳定分析与控制技术、经济运行技术、综合预警和辅助决策技术、安全防御技术等。

（4）变电领域：主要包括变电站信息采集技术、智能传感技术、实时监测与状态诊断技术、自适应保护技术、广域保护技术、智能电力设备技术等。

（5）配电领域：主要包括配电网安全经济运行与控制、电能质量控制、智能配电设备研究、大规模储能、电动汽车变电站等技术。

（6）用电领域：主要包括高级量测技术、双向互动营销技术、用户储能技术、用户仿真技术等。

综上所述，智能电网最终目标是建设成为覆盖电力系统整个生产过程，包括发电、输电、变电、配电、用电及调度等多个环节的全景实时系统。而支撑智能电网安全、自愈、绿色、坚强及可靠运行的基础是电网全景实时数据采集、传输和存储，以及累积的海量历史多源异构数据快速分析。因而随着智能电网建设的不断深入和推进，电网运行和设备检/监测产生的数据量呈指数级增长，逐渐构成了当今信息学界所关注的大数据，因此需要相应的存储和快速处理技术作为支撑。