浅析电力系统的信息化技术应用

摘 要：当前民众对于环境污染议题的重视，导致了新能源行业的不断探索发展，也要求传统电力系统应不断融入信息化技术，以确保绿色可持续能源发展的实现。在这种背景下，智能电网作为最前端的信息技术应用，目前已经得到了广泛的关注。本文首先探讨了新能源与智能电网系统的发展，进而分析了智能电网系统的基本构成，以及智能电网系统与云端技术的融合两大内容，最后进行了相关的总结。

关键词：电力系统；信息化；技术；应用；智能电网

中图分类号：TM73

1 新能源与智能电网系统的发展

截至目前为止，各国电力公司为降低再生能源发电并网造成的影响，通常采取的应对措施包括：以不超过10%为原则，限制其并网的电能数量；制定再生能源发电系统并联技术要点，借助相关设备间保护协调规划、设计、安装、运转规范，确保电力系统供电品质；要求并网者提供个案电力系统冲击分析等。近年来倍受各国注目的智能电网，用来解决分散型电源加入电力系统的障碍。因为网络中整合了新的ICT技术、电力电子技术、储能技术、升级的自动化电力系统技术、微电网和互操作性技术，以及电压和回应性电力控制技术等，使智能电网具备多项功能。包括：具有自我修复功能，进而提升系统可靠性；将各种电能和储能技术整合在一起，确保供电稳定；用户端能清楚掌握用电状况并自我控管，而供电端能落实按时供电的供电经营模式，有助于电力公司进行需求面用电管理；能降低输配电成本，也即产能和电网容量扩充的投资成本降到最低，促使电力系统资产运用最佳化、有效化；容许大量再生能源电能汇入系统，达到碳排放减量目标。由于智能电网功能的多样性、有效性，目前成为各国积极发展的对象，也是电力系统信息化技术的最前端应用。

2 智能电网系统的基本构成

一是在服务模式方面，除电力供应者可运用用户端管理机制，提供更多样化的服务外；网络服务者也可与电力供应者合作，利用电力通讯网络平台，提供能源管理、远端控制、安全监控等创新服务。

二是在能源管理软件方面，主要是提供使用者一个操作介面、或是入口网站，提供使用者一个可以监测、控制与管理各设备的能源使用状况的一平台。

三是在能源管理硬件设备方面，主要为生产用户端能源管理系统所需的硬件装置，包括各式感测器、显示器、电表读取器、信号发射器、信号中继器、能源监测与整流器、以及可变成通讯恒温器等；在智能电表方面，智能电表为先进读表基础建设的一部分，厂商主要为研发、生产智能电表，将其取代传统电表。

四是在智能家电方面，主要是提供具连网型的家电产品，使用者可通过智能家电达到家庭能源管理自动化，以及通过智能家电，例如智能型电视机、智能冰箱等，操作家庭能源管理系统；在网络传输方面，主要是提供能源管理系统与智能电表、智能电表与智能家电等的信息传递的功能，目前主要被用于能源管理系统的相关区域网络包括无线区域网络中的Zigbee、Z-Wave，以及电力线网络的Lonworks、Insteon等；再生能源方面，主要为安装在住宅中，可将太阳能转为电力，或是将风能转换为电力等的再生能源系统，其所生产的电力，可通过能源管理系统，进行电力的使用与卖出的行为。

3 智能电网系统与云端技术的融合

智能电网与云端运算是两个目前最热门的议题且两者其实有密不可分的关系。连结两者的主要门槛在于两边的人员的基本技术素养差异很大；电网的主要技术领域是电力系统，而云端的主要技术领域是资讯与通讯，但他们彼此可以互为服务提供者与架构提供者的关系。

以智能电网为架构，云端运算为服务的观点来看：智能电网的节点将会反馈海量的资料并需要高速的运算平台提供服务，而云端运算平台是非常合适的服务提供者。以云端运算为架构，智能电网为服务的观点来看：根据国内能源大用户各类建筑电力消费量（EUI）统计分析，其中以电信机房、网络机房为前两名。其实从资通讯科技技术观点来看，两者是相同的设备，只是进行不同服务而已；也就是说，机房的耗电是低压用户里的最大宗。两者相加会是低压用户一个非常大的比例。因此，机房的能源成本会是云端运算的最大开销；而智能电网的资讯将有效协助机房进进行需量的管理。

智能电表可谓是智能电网发展的首要步骤，将云端运算科技概念导入可自动回报与调节的智能电表成为一创新应用的互相结合。但由于我国建筑物样式复杂，除了高低楼参差于城镇中，还有顶楼加盖及隔间重置过度的问题，因此想要建构高效率的智能电网，需要稳定且可靠的网络基础架构。通过电力公司所设置的“云”，电表将可通过网络直接读取主机端的设定资料，取代原先将资料预置机器中的做法。电力公司必须提前将下一年度的时间电价费率以人工方式置入电表中；若遇到假日定义临时变动，电力公司应当出动大批人力进行替换。通过远端操控，便可减少人力耗费、使电价调节更加灵活弹性。

面对智能电网与云端运算的交换，打造系统不相容的专属网络并不代表安全性绝对足够，智能电表的技术对我国电子行业而言并非难事，但在跨电力领域的过程中，开发重点应加强密钥交换，防开盖、窃盗、环境耐受度等功能。

4 结束语

智能电网是利用数字化高科技，建构具备双向通讯能力的创新性电网，其功能尚在探索与进化中，因此未有一定的定义。从当前各国发展经验中，可以发现各国电力系统面临的课题互不相同，推展智能电网的动机与目的也因此不让相同，可见各国都依据自身需求量身打造。为能扩大再生能源利用，并应对其并网需要，是建构智能电网的目的之一，典型的案例为欧盟和日本的实践。

智能电网的构想不但因国别或使用目的的不同而异，即使在同一国内也会因团体的不同而有明显差别。参考各国推动经验，在程序上从先进读表基础建设着手并无可厚非，但这只是起点并非终点；其次，定点试验不应局限于“智能、电网与先进读表主轴专案计划”，而是可以多管齐下，也即不同研究领域的各负责机构可同时进行所负责研究项目的基础设施试验。尤其在示范实验之前，建议参考日本作法，先对相关研究单位与企业等不同实体，以及电网使用者和电力消费者等各地区的各类人员进行问卷调查，广泛收集各界意见，以厘清国内构建置智能电网的目的或先后顺序，作为示范运行架构的参考资料。

参考文献：

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