赛迪顾问中国智能电网信息技术体系白皮书Word格式文档下载.docx

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二、主要结论

1、智能电网下，业务从传统电网模式下的隔离分散向协同创新方向发展，在技术引领和业务融合的双重推动下，将产生诸如大规模可再生能源并网、电动汽车充电站/桩管理、互动营销等新的业务领域，整个电网业务将呈现出显著的融合创新特征。

2、智能电网下，业务体系将发生重要变革，对信息技术也提出新的要求。

信息技术需要为智能电网各业务领域信息的高度共享提供平台，为电网各全景信息的采集、分析和高级使用提供支撑，促进电网各环节、各层级信息高度集成和业务深度融合。

3、智能电网信息技术架构总体上可以分为四层两纵，四层分别是指数据采集层、基础设施层、信息集成层、使用展示层。

两纵分别是指电网信息安全防护体系和电网信息化标准体系。

第一章智能电网带来的业务变革

一、智能电网业务创新要求

1、传统电网模式下的电网业务

传统电网模式下，电网业务体系中的各项业务之间相互独立，业务之间的互动和融合甚少，电网业务协同创新的整体水平难以提升。

图1传统电网业务体系

在传统模式下，电网生产调度业务和企业管理业务相互独立，其业务使用系统、运行平台有较为严格的划分。

生产自动化系统在调度数据网内运行，而企业管理信息系统则在信息网内运行，两张网络之间采取强隔离。

在这种模式下，电网生产运行和企业管理之间相互隔离。

虽然，电力企业通过实时数据库的建设，实现了对一部分生产数据的管理和利用，但电网能量层丰富的实时状态信息难以为企业灵活的智能化生产管理、全面风险管理提供更为有力地支撑。

图2电网企业各类业务系统分区图

2、智能电网下的业务融合创新

智能电网下，电网业务将进一步融合创新。

首先，企业管理业务和生产调度业务融合，能量管理系统和相关管理系统实现集成，为电网运行全过程一体化监控、风险预警和控制提供支持。

其次，随着电力技术和智能化装备相继投入使用，电网业务将在传统模式下实现进一步扩展和衍生，产生出大规模分布式电源并网管理、电动汽车充电站/桩管理以及电网侧和用电侧双向互动等创新性的业务。

此外，电网下的各类企业管理业务之间深度集成，围绕电网企业管理的先进理念，如人财物集约化管理、企业资产全生命周期管理、全面风险管理、客户全方位管理实现业务跨部门、跨专业的协同。

3、智能电网核心业务全景

智能电网核心业务全景，可从核心业务域和能量域两个维度去划分，其中核心业务域包含了规划建设、调度运行、营销服务三个环节，能量域则表达了电力从生产到使用的全部过程，包含了电源、输电、变电、配电、用电五个环节。

核心业务全景图如下所示。

图2智能电网核心业务全景

二、电网企业业务创新模式

1、国家电网公司

国家电网公司在中国率先提出建设“坚强智能电网”计划，并从政策、组织、业务等各方面开展了电网企业全面改革和创新工作。

首先，国家电网公司统筹公司总部和各网省公司、直属单位资源，编制了《国家电网智能化规划总报告》、《智能电网关键设备研制规划》、《智能电网技术标准体系规划》等指导性文件，从顶层设计的高度统一了国家电网公司智能电网建设的目标、原则、技术路线和详细推进计划。

在组织方面，国家电网公司总部成立了智能电网部，专门负责国家电网公司智能电网建设管理工作。

同时，国网直属的科研单位中国电科院、国网电科院、国网能源院等均有专门针对智能电网政策、业务和技术研究的机构。

在业务创新方面，国家电网公司立足“三集五大”布局，推进智能电网建设。

2010年，国家电网公司提出了“三集五大”的目标，即实现人力资源、财务、物资集约化管理；

构建大规划、大建设、大运行、大生产、大营销体系。

力争用1～2年时间，在公司推行统一的管理模式、管理标准、业务流程，建设统一的信息平台，不断加大资源重组整合和集约调控力度，提高人、财、物核心资源的集中度和调控力，最大限度发挥规模效益。

力争用3～5年时间，围绕国家电网公司规划、建设、运行、生产、营销等主要业务领域，全面推进管理体制和工作机制创新，变革组织架构、创新管理方式、优化业务流程，实现企业管理由条块分割向协同统一、分散粗放向集中精益方式的根本性转变。

“三集五大”的布局将促进电网的全面改革，将为推进智能电网全面建设奠定坚实基础。

2、南方电网公司

南方电网自2002年组建以来，以“把公司建设成为一个经营型、服务型、一体化、现代化的国内领先、国际知名企业”作为企业战略目标，致力于打造“统一开放、结构合理、技术先进、安全可靠的现代化大电网”，并于2006年率先开展了“数字电网”体系研究。

第一次在国内较系统的提出了“数字电网”的概念、特征、总体框架、建设方向、关键技术、电网安全运行目标等，给出了南方电网由“数字化”向“智能化”发展过程中生产各环节的阶段性建设目标。

2010年，南方电网公司提出“绿色电网”的概念，并从电源、电网、用户三个环节提出了建设“绿色电网”的具体需求。

在电源环节，一是在电力规划中，支持和引导电源结构优化调整，逐步提高水电、核电、风电、太阳能等非化石能源的装机比重，争取到2020年达到51.4%。

二是深入开展节能发电调度，优先安排清洁能源、新能源并网发电，支持开展洁净煤发电等清洁发电技术的试点和使用。

三是配合政府实施“上大压小”，促进大容量、高效率、低排放的火电项目发展。

在电网环节，一是骨干电网、城市电网、农村电网等各级电网协调发展、灵活配置，提高配网的智能化水平，支持风电、太阳能等新能源快速灵活接入电网，为用户提供安全、可靠、清洁、经济上可承担的电力。

二是继续挖掘降损潜力，通过优化各级电网结构、积极推广使用节能低损设备、加强线损“四分”管理等工作，多措并举降低电网损耗。

三是开展低碳经济相关政策和技术的研究，加强新能源发展对系统运行、经营模式影响的分析，推动风电、太阳能等新能源上网标准的研究制定。

在用户环节，一是挖掘用户节能潜力。

这对低碳经济的贡献是最大的。

继续加强需求侧管理，完善经济、技术、市场和行政手段多管齐下的综合管理机制；

大力开展节能服务，继续帮助客户开展节能诊断，引导用户使用高效节电设备。

二是密切关注大规模储能技术、电动汽车等新技术的发展，开展分布式能源利用、智能社区建设等相关课题研究。

参和电动汽车配套建设，探索充电站运营模式。

三是加大科学用电、节约用电的宣传力度，营造全社会实践低碳生产、低碳生活的氛围。

第二章智能电网信息技术体系

一、智能电网对信息技术的需求

智能电网下，技术引领和业务变革促使整个电网业务实现全面融合创新，相应的信息技术体系也需要根据电网业务的重构和创新而转变和发展。

1、总体需求

智能电网下，信息技术需要为各业务领域信息的高度共享提供平台，为电网各全景信息的采集、分析和高级使用提供支撑，促进电网各环节、各层级信息高度集成和业务深度融合。

2、具体需求

（1）业务使用的深度和广度进一步扩大

智能电网下，信息化使用领域需要向前延伸至电网规划领域，向后扩展到用电领域，深度上进一步扩展至能量管理领域，消除信息管理盲点，全面覆盖电网企业全部业务。

（2）引入智能化分析手段

实现经营智能辅助决策、管理控制智能处理、业务流程智能作业，深化数据挖掘能力，加强综合指标分析功能，提高管理决策支撑能力。

（3）支持对海量、实时数据的管理和综合利用

搭建实时数据库平台，加强对大规模状态数据的采集和分析，提升实时数据的使用效率。

（4）增强电网互动性

实现电力系统各个环节的良性互动和高效协调，特别是电网和客户的智能互动，建设高效的企业门户、双向互动服务门户，提升协作水平、用户体验和服务水平。

（5）提供全方位的信息安全保障

健全具有纵深风险防御能力的企业信息安全保障体系，实现主动防御，建成一体化IT运维管控系统，确保信息安全可控、能控、在控。

（6）丰富综合展示功能

通过可视化技术更直观地反映电网运行和企业经营状态，建设企业驾驶舱，更形象地展现业务管理全过程，更清晰地辅助决策支持。

引入多维可视化技术，实现地理空间信息技术和电网智能使用的融合，使得使用拥有更加友好、直观的互动操作效果。

（7）搭建融合、畅通的信息通信网络平台

随着电网各环节生产和管理业务、自动化系统和信息系统逐步走向融合，电力通信网络和电力信息网络也需要逐步融合到一个平台上，为各级电网生产运营和经营管理提供数据信息传输、音视频信息、电话、传真、即时通信等多种类型的服务。

二、智能电网信息技术体系架构

1、总体架构

智能电网信息技术架构总体上可以分为四层两纵，四层分别是指数据采集层、基础设施层、信息集成层、使用展示层。

图3智能电网信息化总体架构图

2、使用展示层

智能电网的使用是基于各类信息高度集成之上，具有非常明显的跨业务、跨专业、跨系统、综合分析决策等特征。

智能电网信息化使用展示层将在当前电网业务使用的基础上，围绕智能电网“互动、绿色、安全、自愈、高效、经济”的目标，通过对电网生产自动化领域和管理信息化领域进行使用集成，开展更多的高级使用。

当前，电网企业的主要使用系统包括工程项目管理、安全生产管理、物资管理、人力资源管理、财务管理、营销管理、综合管理和行政办公等；

还包括在调度管理专业领域使用的发电自控系统和电压自控系统（AGC/AVG）、调度自动化系统（SCADA/EMS）、配电调度自动化系统（DSCADA/DEMS）、计量系统（TMS）等。

智能电网信息化使用将基于对基础使用的深度集成，从电源侧、电网侧和用电侧三大领域展现智能电网下的新的业务使用。

此外，电网设备接入安全防护、模拟仿真、广域测量和电网设备在线监测和故障诊断三大使用，则贯穿电网各个环节，为其提供模拟仿真分析工具和电网运行实时状态信息。

这些使用通过信息展示平台，实现集成的使用和展示，内容可包括基于多项使用基础之上的综合风险预警和应急指挥、管理驾驶舱和双向互动营销电子商务平台。

（1）电源侧

在电源侧，核心使用主要包括电源/电网规划管理、大规模储能优化管理、可再生能源和分布式能源并网管理。

电源和电网规划管理是电力系统建设的重要基础，科学性、合理性直接影响电网结构的安全性和稳定性。

智能电网对电源规划的合理性；

电网规划的精确性、先进性提出了更高的要求，智能电网规划管理主要采用模拟仿真、地理信息系统等技术手段，借助新型的电网优化理论和模型，通过对电网运行历史信息和实时信息的全面分析，为电网网架优化、可再生能源接入电力系统、分布式能源和大规模储能装置接入电力系统等规划对象做出科学合理的方案。

可再生能源和分布式能源管理是智能电网下的全新使用领域，是实现绿色能源高效利用的重要手段。

可再生能源和分布式能源管理主要针对可再生能源、分布式电源接入电网的方案进行管理，对接入行为进行控制、对电网产生的影响进行分析。

（2）电网侧

在电网侧，核心使用主要体现对电网运行全过程的监测和控制一体化的管理，包括智能电网风险评估、智能变电站、调度决策支持、综合停电管理等使用。

电网的安全稳定运行是电网最核心的环节。

智能电网运行过程将充分利用先进的传感器技术、自动化技术、模拟仿真技术、可视化技术、信息技术，通过整合能量管理、安全生产管理等使用，全面集成电网设备状态监视、调度自动化、安全生产管理等电网生产运行信息，保障电网的安全运行。

（3）用电侧

在用电侧，核心使用基于用户和电网的双向互动需求，提供更精细化、更灵活的需求侧管理和用电服务。

主要使用包括用户用电信息的采集和管理、客户智能化用电优化分析、家庭智能用电管理、电动汽车充电站/桩管理等。

智能电网中，用户参和是电网的重要内容。

智能电网为建立先进的实时电价体系、实现全面的用电负荷监控、合理接纳分布式绿色电源上网提供强力支撑，电力需求侧管理水平将有显著提升。

此外，智能电表、智能家居、智能楼宇、智能小区等基础设施和服务，能让用户更有效地和电网形成良好互动，实现科学用电，节约用电，自主用电。

电动汽车是智能电网的重要使用之一。

随着电动汽车市场规模的增大，更多的充电站、充电桩将要接入电网，通过对电动汽车充放电状态进行实时监测，将电动汽车作为重要的移动储能设施纳入电网管理，为电网削峰填谷提供支持。

（4）电网设备接入安全防护

智能电网是一种高度自动化的数字电网，大量接入具有通信功能的电力设备，通过对大量设备实时状态信息的采集、分析和监控，保障电网安全稳定运行。

同时，智能电网也是高度互动的电网，允许大量可再生能源、分布式电源、储能装置、电动汽车、智能家电的接入，这些发电或者用电设备，将对电网运行产生新的影响，智能电网需要评估并尽可能避免这些不在电网范围内的用电设备的不良影响，为用户提供可靠电力。

（5）模拟仿真

模拟仿真主要是为电网自愈提供数学支撑和预测能力，为操作人员在复杂电网环境中提供管理决策支持。

智能电网下的模拟仿真技术既要满足建模计算等各种规范和协议，又能够实现对各种计算结果和分析方案形象化的展现，供分析人员参考，提高电网分析优化的准确性和可靠性。

电网规划、运行、调度等环节均需要模拟仿真的支持，主要使用包括潮流分析、谐波分析、负荷预测、故障分析、动态安全分析、电网规划、分布式发电接入位置优化、操作模拟等。

（6）电网设备在线监测和故障诊断

智能电网集合了大量的电网工程技术、传感和高级量测技术、计算机和通信技术，能够通过对广域电网设备运行状态的采集和分析，实现对电网运行过程实时的监测和控制。

通过对设备状态的实时监测和分析，代替传统的人工检查，并引入更为科学的故障识别和故障诊断技术，为提升整个智能电网的可靠性提供新的思路。

（7）综合展示及使用

智能电网下，需要大范围集成使用和综合展示的业务主要包括综合风险控制决策和应急指挥、企业管理驾驶舱以及面向用户的双向互动营销门户。

综合风险控制决策和应急指挥主要支持对电网各环节运行过程中的风险因素进行识别、预警和控制。

该使用能够实现对各环节状态数据的调用分析，具备全面的电网风险评估、预警的指标体系和模型、多维度和可视化的展示手段、音视频相结合的通信指挥手段。

企业管理驾驶舱是支持企业领导管理决策的使用，在企业级数据仓库的基础上，能够对企业生产经营管理领域的数据及关键指标值进行多维度的展现，为企业不同层级管理人员提供形象、直观的指标预警和提示信息，使领导能够即时了解指标变化状态、准确把握企业当前经营状况及发展趋势，即时对企业经营业务过程做出控制和指导。

双向互动营销门户是在对电网和用电户电能信息双向测量和分析的基础上，为电网和用户提供一个直观的双向互动平台。

通过该平台能实现供用电信息的WEB发布、网上缴费、用电远程控制、语音或短信提示、基于网络化的人机交互以及优化用电建议等用户增值服务功能。

3、信息集成层

经过多年的发展，电网企业已经建立起众多的自动化系统和管理信息系统，但从业务分类来看，无论是自动化系统、主营业务系统还是资源管理类系统基本还处于条形分散状，电网运行各环节之间、各专业领域之间信息资源共享比较困难，信息流不畅通，难以实现综合使用和分析。

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、用户数据以及外部使用系统数据等，从而实现信息集成，形成跨部门、跨系统、跨使用的业务协同环境。

信息集成平台建设，将从信息集成标准、数据交换和共享、使用集成等方面实现企业信息的高度集成。

在信息集成标准方面，接口协议和通信信息模型（CIM）等标准规范必不可少，同时搭建面向服务架构（SOA），实行分散式信息系统和集中式信息系统的兼容。

4、基础设施层

基础设施层是信息大规模传输和处理的基础环境，其建设水平影响着使用系统的高可靠性和高可用性，因此基础设施层的建设旨在为使用系统创造一个良好的软、硬件支撑环境。

基础设施层一般包括系统硬件平台、系统软件、信息通信网络三部分。

其中，硬件平台包括服务器、存储设备、IDC机房和容灾中心等，软件平台包括GIS平台、云计算平台、电力商务平台、操作系统、中间件、实时数据库等。

信息通信网络则由光纤通信网、无线通信网、卫星通信网、电力载波通信等复合通信平台所构成。

对于智能电网而言，由于数据量大规模增长，数据的类型多元化，对于数据存储和传输、数据库资源利用效率、数据计算性能提出了很高的要求，因此需要加强IT基础资源的利用效率。

搭建基于云计算技术的基础设施服务，整合的网络、存储、服务器、平台软件，构建虚拟资源池，根据系统需求灵活分配IT资源，提高IT资源利用效率。

5、数据采集层

数据采集层是通过传感设备、射频设备、全球定位系统等各种信息采集和传输设备，按约定的协议，对电力系统资源层的设备状态和运行信息进行采集、交换，为对电力系统资源状态进行更加智能的识别、定位、跟踪、监控和管理提供支持。

随着物联网技术的不断发展和使用，未来，智能电网下数据采集的触角延伸范围将更加广泛、数据种类将更加多元化、数据规模将呈海量增长。

6、信息安全防护体系

智能电网环境下，信息的触角延伸到最底层的电网设备，大量的实时数据、非实时数据频繁地被调用，业务运营对信息技术的依赖程度更高，因此信息安全防御级别也需要提高，相应的防护手段和防护体系需要更加健全。

智能电网下信息安全体系的建设，主要是针对智能电网数据的海量性和安全防御特点，研究各安全防护层级的安全技术，尤其是基于全网监测的智能化主动防御技术；

制定和完善智能电网信息安全管理制度，以实现智能电网下各业务运营的安全性。

7、信息标准体系

在智能电网的使用中，涉及到大量模型信息的调用和共享，电网企业需要在研究国内外现有的一系列电网信息模型标准的基础上，制定智能电网下的公共信息模型的标准，为智能电网各环节信息集成共享所涉及到的模型制定统一的编码、接口等标准规范，以保证电网信息的一致性和唯一性。

此外，信息标准体系还需要进一步制定完善包括信息通信网络标准、各类业务使用系统建设标准、信息安全主动防御标准等。