智能電網(wǎng)時代的電企信息化分析
智能電網(wǎng)下，無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，每個環(huán)節(jié)都伴隨有大量數(shù)據(jù)生成、被采集、處理，供分析應(yīng)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(shù)將在這些環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化目標(biāo)的過程中充分發(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(qiáng)智能電網(wǎng)”計劃。智能電網(wǎng)計劃的啟動將帶動電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)營管理、客戶服務(wù)以及社會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(shè)方向?qū)⒊蔀殡娋W(wǎng)企業(yè)以及IT業(yè)界共同關(guān)注的問題。
一、智能電網(wǎng)的構(gòu)成
目前，全球?qū)χ悄茈娋W(wǎng)尚未形成一個統(tǒng)一的概念，各國在智能電網(wǎng)的建設(shè)內(nèi)容方面也各具特色。根據(jù)現(xiàn)階段智能電網(wǎng)的建設(shè)特征和目標(biāo)分析來看，智能電網(wǎng)的建設(shè)主要由以下幾個部分構(gòu)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(yùn)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(hù)方案、電壓控制技術(shù)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(wǎng)峰荷電力的支持；同時，當(dāng)大電網(wǎng)遭到嚴(yán)重破壞時，這些分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng)向醫(yī)院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶提供應(yīng)急供電。
2、堅強(qiáng)的骨干網(wǎng)架
國家電網(wǎng)公司提出全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)是符合中國國情的智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)。通過一個統(tǒng)一的、共同的平臺對電網(wǎng)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)、規(guī)劃和運(yùn)行，以大型能源基地為依托，建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流構(gòu)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發(fā)，在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時，通過高級調(diào)度中心建設(shè)、大電網(wǎng)運(yùn)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)，來保障在長距離、大負(fù)荷輸電的情況下電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
3、高級的配電自動化
與輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)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(shè)將成為智能電網(wǎng)的重要構(gòu)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(xiàn)對負(fù)荷的管理以及電價實時定價。配網(wǎng)自動化通過與智能電網(wǎng)的其他組成部分的協(xié)同運(yùn)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(chǎn)使用率，也可輔助優(yōu)化人員調(diào)度和維修作業(yè)安排等。
4、可通信的電力設(shè)備
在目前的電網(wǎng)設(shè)備中，除了部分的二次設(shè)備可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作外，大部分的電力設(shè)備之間的信息傳輸基本上是單向方式，而未來智能電網(wǎng)將會形成一種新的通信和交互機(jī)制，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)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)的互動性，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的傳輸數(shù)據(jù)，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(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，遇到電力供應(yīng)的高峰期之時，能夠在不同區(qū)域間進(jìn)行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口，從而達(dá)到對整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
5、實時的電網(wǎng)監(jiān)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)實時監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過傳感器實現(xiàn)實時地（秒到毫秒級延遲）全面查看電網(wǎng)狀態(tài)，監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)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(wǎng)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(wǎng)電力控制能力，解決預(yù)測、檢測和修復(fù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)營問題。從而可以通過完善的智能電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度，實現(xiàn)盡早地發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，保障電網(wǎng)安全和用電可靠性，實現(xiàn)電網(wǎng)自愈功能。管理系統(tǒng)效率日趨復(fù)雜，這也需要集成分散的決策機(jī)制，即將智能集成入電網(wǎng)，從而實現(xiàn)電網(wǎng)管理的優(yōu)化，大幅度減少斷電現(xiàn)象。
6、互動的終端解決方案
智能電網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)電網(wǎng)的另外一個特點是“互動”，與最終端的電力消費(fèi)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(xiàn)有的用電行為，提升客戶滿意度。與用戶進(jìn)行互動的最基本要求是，電網(wǎng)企業(yè)能夠?qū)崟r采集和跟蹤客戶端的用電信息，進(jìn)行負(fù)荷的控制，分析并采取最經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的供電方案；同時終端設(shè)備能夠?qū)崟r電價、電量等信息傳導(dǎo)給用戶。因此，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，智能計量裝置的應(yīng)用將成為實現(xiàn)供用電雙方互動的基礎(chǔ)設(shè)備。通過智能計量裝置，供電企業(yè)能夠?qū)崟r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(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握負(fù)荷信息，對配電做出調(diào)解；根據(jù)用電信息，供電企業(yè)可以計算實時電價、預(yù)測電價走勢，并通過用戶終端智能家電來調(diào)節(jié)電器用電方案。
二、信息化的定位
智能電網(wǎng)建設(shè)將開啟電網(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(nèi)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(wǎng)的建設(shè)體現(xiàn)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(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的堅強(qiáng)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(shè)起步較早，在生產(chǎn)調(diào)度自動化的基礎(chǔ)上，各專業(yè)應(yīng)用逐漸發(fā)展起來，形成了由信息網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)軟硬件、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)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(shè)與應(yīng)用并行推進(jìn)的階段。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，光纖主干通信網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)完成，為設(shè)備間實現(xiàn)基于數(shù)字通信的交互提供了信息通道。在人才培養(yǎng)方面，電網(wǎng)企業(yè)的調(diào)度中心、信息主管部門通過多年的調(diào)度自動化、管理信息化的建設(shè)培養(yǎng)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(dāng)前的電力企業(yè)信息化應(yīng)用正在從專業(yè)化應(yīng)用向企業(yè)信息一體化應(yīng)用方向轉(zhuǎn)變，在這個過程中，電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字化的程度已經(jīng)有大幅度的提高。當(dāng)前電網(wǎng)信息化建設(shè)歷程是智能電網(wǎng)建設(shè)的必經(jīng)之路，電網(wǎng)企業(yè)信息化的成果給未來智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
三、信息化發(fā)展趨勢
在智能電網(wǎng)建設(shè)框架下，信息化建設(shè)將隨著電網(wǎng)應(yīng)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)價值鏈的各環(huán)節(jié)
目前，電網(wǎng)企業(yè)信息化建設(shè)主要關(guān)注營銷收費(fèi)、企業(yè)資源管理以及辦公自動化等領(lǐng)域，而在調(diào)度管理、電網(wǎng)優(yōu)化、生產(chǎn)管理、需求側(cè)管理方面的應(yīng)用水平則普遍滯后。智能電網(wǎng)的建設(shè)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(wù)環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化的手段，信息化部門需要為更多新的業(yè)務(wù)需求提供支撐和服務(wù)，如提供基于智能設(shè)備的應(yīng)用功能、為設(shè)備安全交互提供可監(jiān)測的數(shù)字寬帶網(wǎng)絡(luò)等。信息化部門也需要更加深入業(yè)務(wù)，緊跟智能電網(wǎng)建設(shè)帶來的業(yè)務(wù)變革。
2、管理信息化與自動化將結(jié)合緊密
在建設(shè)智能電網(wǎng)的環(huán)境下，調(diào)度自動化與管理信息化的結(jié)合將更加緊密。由于大批的智能設(shè)備、儀器儀表、傳感器等將被置入各級電網(wǎng)以及終端用戶側(cè)，屆時將有大量的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)在各類設(shè)備之間、系統(tǒng)之間傳遞，企業(yè)的生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策都需要依賴這些數(shù)據(jù)來完成，管理決策信息也需要有效地反饋到電網(wǎng)運(yùn)行中，并進(jìn)行調(diào)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(shù)據(jù)的安全傳輸、科學(xué)管理和分析應(yīng)用提供環(huán)境和工具。
3、面向服務(wù)的信息一體化架構(gòu)是發(fā)展方向
目前，電力企業(yè)信息化建設(shè)正在從專業(yè)級應(yīng)用向企業(yè)級應(yīng)用轉(zhuǎn)變，信息集成建設(shè)成為當(dāng)前電力企業(yè)解決信息孤島，實現(xiàn)信息資源共享的重要手段。智能電網(wǎng)建設(shè)將加快企業(yè)信息一體化的進(jìn)程。
智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)是電網(wǎng)業(yè)務(wù)的全數(shù)字化，信息資源能夠得到充分地共享和應(yīng)用，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的協(xié)同化運(yùn)作，因此信息一體化架構(gòu)將成為智能電網(wǎng)下的電網(wǎng)企業(yè)信息化架構(gòu)。由于未來會有各種類型的智能設(shè)備在不同時期進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并且基于智能電網(wǎng)的環(huán)境會有各種應(yīng)用需求產(chǎn)生，因此需要企業(yè)的信息集成平臺是一個面向服務(wù)的、能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化接口的平臺，兼容分散式和集中式的信息系統(tǒng)。
4、技術(shù)引領(lǐng)與業(yè)務(wù)驅(qū)動并重，信息化與業(yè)務(wù)創(chuàng)新深度融合
智能電網(wǎng)的建設(shè)將會促使電網(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(yīng)用和面向用戶的增值服務(wù)；同時，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)新的過程中，通過引進(jìn)新的信息技術(shù)，不斷地挖掘智能電網(wǎng)的應(yīng)用價值。
四、智能電網(wǎng)信息化體系分析
賽迪顧問智能電網(wǎng)研究團(tuán)隊認(rèn)為，智能電網(wǎng)的信息化體系實際上是從信息化架構(gòu)層級、電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、業(yè)務(wù)類型三個不同的維度，對建設(shè)體系進(jìn)行劃分和組合。智能電網(wǎng)下，無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，每個環(huán)節(jié)都伴隨有大量數(shù)據(jù)生成、被采集、處理，供分析應(yīng)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(shù)將在這些環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化目標(biāo)的過程中充分發(fā)揮作用。
在這樣的體系結(jié)構(gòu)下，信息化建設(shè)將主要有以下的內(nèi)容。
1、穩(wěn)健的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和高性能的數(shù)據(jù)處理設(shè)備
智能電網(wǎng)的運(yùn)行依賴于大量數(shù)據(jù)采集、傳輸、計算分析，穩(wěn)健的通信網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。智能電力設(shè)備將通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和互動，實施自動故障識別、對已經(jīng)發(fā)生的擾動做出響應(yīng)等。
基于通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，大量的數(shù)據(jù)在各設(shè)備、系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸和計算，對數(shù)據(jù)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(yīng)用將應(yīng)運(yùn)而生。
2、集成的電網(wǎng)實時監(jiān)控信息與管理信息
電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、分析為整個電網(wǎng)運(yùn)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)通過生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺等技術(shù)手段實現(xiàn)了電網(wǎng)實時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(yùn)行提供了支撐。業(yè)務(wù)管理人員通過對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，能夠?qū)υO(shè)備資產(chǎn)實施全生命周期跟蹤管理，對設(shè)備進(jìn)行有效地評估和風(fēng)險控制，最大化程度提高設(shè)備的使用效率，實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3、基于企業(yè)服務(wù)總線的信息化集成平臺
智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)需要建立高速的信息通道，使數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)流引擎的驅(qū)動下，在電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行、電網(wǎng)調(diào)度以及各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間有序流動，包括電網(wǎng)實時運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)以及外部應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)信息集成，形成跨部門、跨系統(tǒng)、跨應(yīng)用的業(yè)務(wù)協(xié)同環(huán)境。電網(wǎng)企業(yè)可以通過建立企業(yè)服務(wù)總線，集成分散式和集中式的應(yīng)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(diào)運(yùn)行，接口協(xié)議和通用信息模型(CIM)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范必不可少。當(dāng)然，要達(dá)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(wǎng)的業(yè)務(wù)功能開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新
智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)功能的開發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)新是智能電網(wǎng)價值的根本體現(xiàn)。智能電網(wǎng)的功能開發(fā)可以覆蓋電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)流、電能流的各個環(huán)節(jié)。從目前的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢來看，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(tǒng)模擬和方針、設(shè)備資產(chǎn)的全生命周期管理、設(shè)備狀態(tài)的檢測與遠(yuǎn)程診斷、電力交易撮合、營銷與配電一體化管理、需求側(cè)管理、智能家電應(yīng)用解決方案、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營績效分析等。智能電網(wǎng)的業(yè)務(wù)功能將隨著業(yè)務(wù)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(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，堅強(qiáng)不僅僅是要求骨干網(wǎng)架的安全穩(wěn)定、抗攻擊性強(qiáng)，對智能電網(wǎng)運(yùn)行所依賴的整個信息環(huán)境的安全也同樣有嚴(yán)格的要求，建立一套覆蓋物理層到應(yīng)用層的縱深信息安全防御體系是對堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐。
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