從能源這一熱門話題說起，闡述國內外智能電網的研究現狀、悉聽工業(yè)化融合信息化的足音。以水口發(fā)電公司為例，回顧企業(yè)信息化建設歷程，展望數字化水電廠創(chuàng)新之路。
1能源、新能源、綠色能源
能源是人類賴以生存的物質基礎，是現代經濟社會發(fā)展的重要保障。專家認為，在能源領域，新的科技革命的焦點，一是新能源的利用，二是將信息技術用于能源產業(yè)。美國總統(tǒng)奧巴馬就職后，打出振興經濟的，就是新能源計劃，用信息技術對電網進行*改造，優(yōu)化電網的運行和管理。
能源發(fā)展面臨的*挑戰(zhàn)，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的創(chuàng)新體系，以信息技術改造現有的能源利用體系，Z大限度地開發(fā)電網體系的能源效率。
當前，節(jié)能減排、綠色能源、可持續(xù)發(fā)展成為各國關注的焦點。報載：協(xié)力向綠色能源領域進發(fā)。諸如：美國加利福尼亞州洪堡灣即將興建全美*大型海浪發(fā)電站;蘇格蘭計劃開發(fā)潮汐發(fā)電為數據中心供電;以色列開發(fā)低價碟式太陽能系統(tǒng);韓國建設Z大生物氣體發(fā)電設施;而英國宣布新建燃煤電廠須“填埋二氧化碳”。基于能源短缺及人類對環(huán)保的渴望，各國政府對綠色電力的開發(fā)給予大規(guī)模的投資支持，科學家們更是絞盡腦汁，設想了許多非同尋常的發(fā)電招數。一方面想方設法降低傳統(tǒng)發(fā)電方式的污染，一方面加快對那些過去在人們視線中非主流發(fā)電領域的研發(fā)，包括提高發(fā)電效率并同時降低成本，Z終將其送入商業(yè)化運營的軌道。同時，道路發(fā)電、綠葉發(fā)電、體溫發(fā)電……，這些少有所聞的發(fā)電方式，如今也一步一步地悄悄走向人們的生活。
中國是世界能源消費的第二大國，但能源利用效率比世界水平低10個百分點。資料顯示，2008年我國全社會用電總量近35000億千瓦時，輸電、配電和用戶端損耗約9%，每年線路損耗約3000億千瓦時，折合1.5億噸原煤，相當7000萬千瓦裝機容量、3000億元的電源投資和3000億元的電網投資。實現電網信息化之后，每年在輸、配、用電等環(huán)節(jié)即可節(jié)約5%-10%的電力資源，節(jié)省價值近2000億元。在可再生能源發(fā)電方面，我國也啟動了多項863高技術研究發(fā)展計劃項目，如：以煤氣化為基礎的多聯(lián)產示范工程，兆瓦級并網光伏電站系統(tǒng)，太陽能熱發(fā)電技術及系統(tǒng)示范等項目。
新一輪能源產業(yè)革命的號角業(yè)已吹響，可持續(xù)能源已經進入產業(yè)化競爭階段。其中，智能電網是新能源發(fā)展的重要技術支點。
2智能電網，蓄勢待發(fā)
電網是國民經濟和社會發(fā)展的重要基礎設施。隨著經濟社會的快速發(fā)展以及信息、通信等技術的進步和廣泛應用，智能化已成為世界電網發(fā)展的一個新趨勢。智能電網的核心技術是數字化電網、分布式能源系統(tǒng)、信息化家電和儲能式混合動力交通工具。無疑，美國在這方面進行了大量技術準備。
2.1美國的研究及實踐
鑒于發(fā)展智能電網對保障能源安全、提高能源效率、改善能源結構、提升服務水平都具有重要作用，有些國家已將其納入國家能源戰(zhàn)略，有的將其作為應對當前金融危機的重要舉措。在美國總統(tǒng)奧巴馬簽署的高達7870億美元的經濟刺激計劃中，就安排了1200億美元用于基礎設施建設，包括大規(guī)模建設智能電網。
歐美各國對智能電網的研究開展較早，且已形成強大的研究群體。美國主要關注電力網絡基礎架構的升級更新，同時Z大限度地利用信息技術，實現系統(tǒng)智能對人工的替代。奧巴馬總統(tǒng)復蘇經濟的計劃有6方面重點,綠色能源中的智能電網和智能建筑、以電子健康檔案為中心的現代醫(yī)療保健體系、21世紀教室試驗室和下一代寬帶網等,都貫穿一條思路：以信息化投入帶動當前緊迫問題的解決,促進經濟復蘇，同時又著眼于長遠國家競爭力的提升。
僅就能源利用而言，智能電網和智能建筑是開源節(jié)流的兩方面。據估計，現代化的數字電網將使美國能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節(jié)省800億美元新建電廠的費用。《紐約時報》刊文稱，有研究結果表明：僅使用數字工具設定居家溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。根據建筑節(jié)能原理測算，只需要1/4的能量，就能達到現在的舒適程度，而且自然環(huán)境會變得更好?？梢哉f，“能源效率和能源節(jié)約是未來能源發(fā)展的關鍵，智能電網技術將更好地管理、節(jié)約和監(jiān)控能源使用。”
2.2中國的步伐舉足輕重
隨著我國特高壓電網的建設和電力體制改革的不斷深化，智能電網也將成為我國電網發(fā)展的一個新方向。
我國智能電網由IT和特高壓輸電“雙劍合壁”而成。以堅強網架為基礎，以信息通信平臺為支撐，以智能控制為手段，實現“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合。智能的基本特征是能夠實現信息化、數字化、自動化、互動化，主要依靠信息平臺的建設和信息通信技術實現。目前，我國大電網安全運行控制能力和調度技術裝備水平居于地位;形成了以光纖通信為主，微波、載波等多種通信方式并存的通信網絡格局，以SG186工程為代表的國家電網信息系統(tǒng)建設取得階段性成果。這些為智能電網的發(fā)展奠定了技術基礎。
引入特高壓輸電后，電網控制中心需要專門技術進行安全和經濟目標的協(xié)調：需要更長時間來優(yōu)化經濟目標，還需要在更廣泛的空間范圍來考慮安全約束目標。隨著進行安全分析的電網規(guī)模擴大，為滿足實時應用的要求，就需要更高性能的計算機、更多計算機組成集群、更智能的多代理技術來實現。智能電網不僅要求物理電網本身智能化，也要求電網企業(yè)的管理實現智能化。智能電網不僅是單純的技術問題，其建設還需要大量的基礎設施投入，這能夠帶動信息技術等相關產業(yè)發(fā)展。
智能電網也并非神秘事物，而是對數字化、信息化等高科技技術的綜合應用。在中國，工業(yè)和信息化整合已成趨勢，電子信息產業(yè)振興計劃將提升各行業(yè)信息化水平。整合和集成企業(yè)資產管理和電網生產運行管理資源，從而為電網發(fā)展提供的信息服務，這是發(fā)展智能電網的內在動力。通過建設堅強智能電網，實現各類電源和用電設施并網接入標準化和電網運行控制智能化，提高電力系統(tǒng)資產的運營效益，提高電能質量和供電可靠性，創(chuàng)新商業(yè)服務模式，提升電網與客戶增值服務水平。
電力行業(yè)需要滿足建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求。到2020年，中國將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網，使電網的資源配置能力、安全穩(wěn)定水平、以及電網與電源、用戶之間的互動性得到顯著提高。堅強智能電網在服務經濟社會發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用。然而，堅強智能電網目標宏大，決不可能一蹴而就。在智能電網的探索之路上，中國的步伐舉足輕重。
3江河之上，璀璨明珠
水，Z古老的能源之一，也是Z早用來發(fā)電的能源之一。水電是*規(guī)模發(fā)展的清潔可再生能源，在維護國家能源安全、優(yōu)化能源結構、保障電力供給、提高供電質量、減少污染物排放、保護生態(tài)環(huán)境、發(fā)展區(qū)域經濟等方面，水電具有不可替代的作用。我國水能資源得天獨厚，總量居世界*;從2004年起水電裝機容量就雄居世界*。那奔騰不息的江河世世代代造福人類，而聳立在江河上的大壩猶如一座座豐碑，銘記中國水電建設的輝煌。
福建水口水電廠裝機容量140萬千瓦，是國家“七五”期間興建的華東地區(qū)Z大的常規(guī)水電廠，工程概算總投資85億元。截止2008年年底，累計發(fā)電788億千瓦時，創(chuàng)產值213.6億元，為推動福建電力發(fā)展、服務海西經濟區(qū)建設做出了巨大貢獻。
3.1水電廠智能化
3.1.1持續(xù)改進，不斷提升裝備能力，夯實安全生產基礎
投產初期，水口水電工程的缺陷比較多，經逐年大修、技改和科技投入，提高了設備健康水平，運行環(huán)境明顯改善，高可靠性、高自動化程度、少維護、少干預的現代化裝備水平初具規(guī)模。
本著、先進、求實的原則，大膽地選用*成熟的設備和新技術。充分發(fā)揮、利用科研機構和高等院校的技術優(yōu)勢，以多種形式加快先進技術的應用。設備更新改造與整治完善并舉，堅持安全性和可靠性*、先進性和實用性相結合的原則（優(yōu)化配置），不斷提高設備健康水平和電廠綜合自動化水平。投產12年期間，水口水電廠共投入科技、技改兩項費用愈4億元。
3.1.2總結經驗，積極推行無人值班，開創(chuàng)水電廠現代化管理模式
水口水電廠運行管理模式走過了從“分散值班”到“集中值班”、“機電合一”、“無人值班”（少人值守）的發(fā)展之路。
投產發(fā)電以來，電廠依靠科技進步，對機電設備進行了大量有針對性的改造和完善，全廠設備可靠性和綜合自動化水平有很大提高。計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本滿足了電廠運行和電網調度的要求;大壩自動觀測系統(tǒng)、水情自動測報與水庫調度自動化系統(tǒng)以及工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)都比較完善;水電廠管理信息系統(tǒng)已實用化;對設備狀態(tài)監(jiān)測、診斷與狀態(tài)檢修也有一定的實踐和探索，這些都為“無人值班”（少人值守）打下了良好的基礎，同時在人員培訓和管理制度建設方面也取得了顯著的成效。2000年5月，水口水電廠通過國家電力公司“無人值班”（少人值守）驗收。在實現“無人值班”（少人值守）近10年的基礎上，進一步實現水電廠無人值班的各項要求，開創(chuàng)常規(guī)水電廠無人值班的現代化管理新模式。
3.1.3在線監(jiān)測，逐步開展設備狀態(tài)檢修，提高水電廠綜合實力
水口水電廠應用在線監(jiān)測技術，已達12年之久。產學研聯(lián)合構建的PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測與診斷分析系統(tǒng)，以實用性和先進性為基本設計思想，以技術創(chuàng)新為手段，側重工程實際和降低對使用者的專業(yè)能力要求，針對現場需求，全新設計了軟件模塊和用戶功能界面。PSTA2003系統(tǒng)的建立和成功應用，為狀態(tài)監(jiān)測行業(yè)和水電機組的狀態(tài)檢修工作，提供一個更完善和簡捷的實現思路，其強大的網絡化結構和自動狀態(tài)報告制作能力也為狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的實用化指明了設計方向。
必須總結經驗，充分利用監(jiān)測設備和診斷技術，收集和積累設備的狀態(tài)信息進行系統(tǒng)分析、診斷，結合設備實際情況，科學合理地制定檢修計劃，以提高設備安全性、可用性、經濟性，進一步提高水電廠運行檢修的綜合管理水平。
3.2開源節(jié)流
智能電廠的首要作用是節(jié)能。創(chuàng)建“能效機組”，促進節(jié)能工作。通過節(jié)水多發(fā)電，包括水庫汛限水位動態(tài)控制、按Z大出力運行等先進技術，以及采取各種節(jié)能措施降低廠用電率，以其多發(fā)的或節(jié)省的電能“計算”為該虛擬機組的發(fā)電量。
水口水電廠水能利用提高率多年平均為14%，即每年節(jié)能電量約6.5億千瓦時。其次，7臺20萬千瓦機組按Z大出力（23萬千瓦）運行，可增容15%，年增發(fā)電量約2億千瓦時。這不僅能充分利用水能資源，增加發(fā)電效益，而且能提高系統(tǒng)調峰、調頻和事故備用容量。再者，基于全廠電能集中管理系統(tǒng)，搞好電量平衡，促進節(jié)電降耗工作，采取一些綜合措施后，主變壓器冷卻器的節(jié)能效果初見端倪。
3.3水電廠仿真系統(tǒng)
水口水電廠仿真系統(tǒng)的研究開發(fā)，始于二十世紀末，應用于二十一世紀初。該系統(tǒng)是目前國內水電廠*建設的仿真系統(tǒng)。除了滿足深層次的培訓要求，實現水電站的全范圍仿真和的全工況培訓，又可以在一定程度上作為原型運行狀態(tài)的參照，為電廠的安全經濟運行服務，還將拓展為大型水電廠仿真培訓中心。
系統(tǒng)具有以下主要特點：
a.逼真度。采用動態(tài)數學模型，計及水輪發(fā)電機組及其調速器、勵磁調節(jié)器的實際參數和慣性環(huán)節(jié)，按照傳遞函數以不同的階次構成描述系統(tǒng)機電過程的數學模型，可以計算各種運行狀態(tài)下引水系統(tǒng)、機組系統(tǒng)的實時物理參數，逼真地反映受到各種大小干擾后的過渡過程，全面仿真電站運行中的系統(tǒng)狀態(tài)。
b.實時性。在各種運行狀態(tài)下，從儀表或顯示器上觀察到的全部操作或故障（事故）的響應時間，與原型系統(tǒng)同樣行為的時間相一致。
c.魯棒性。仿真系統(tǒng)的拓撲變化，停、送電部分的不同，以至電力系統(tǒng)的解列不會影響仿真機運行的連續(xù)性，不會中途中斷，更不需要重新啟動;故障設置不以必須恢復至正常工況為前提，即使所仿真的系統(tǒng)崩潰也不會造成“死機”。
4工業(yè)化融合信息化
電力工業(yè)是一個技術密集型、資金密集型的行業(yè)。欲趕上和達到世界發(fā)達國家電力工業(yè)的現代化水平，必須通過電力行業(yè)信息化應用水平，提升我國電力企業(yè)產業(yè)水平。在電力生產、經營管理和服務用戶的各個領域，實施電力行業(yè)信息化發(fā)展戰(zhàn)略，把信息技術和理念密切地與電力工業(yè)結合起來，實現信息化與工業(yè)化的融合。
4.1電力信息化
電力信息化是利用現代信息技術對傳統(tǒng)電力工業(yè)的生產過程、管理流程以及企業(yè)經營和服務方式等進行技術改造、流程優(yōu)化和管理方式的現代化改造的過程。其主要任務是：建設信息網絡、開發(fā)利用企業(yè)信息資源，改造生產工藝和提升電力工業(yè)現代化技術水平，改進企業(yè)管理流程、提高企業(yè)管理水平和領導決策能力，降低企業(yè)經營和生產成本、提高企業(yè)經濟效益，提高企業(yè)對社會的服務水平和質量，提高企業(yè)市場競爭力和競爭力。通過信息化，推動電力企業(yè)的現代管理水平和現代技術水平的提升，使企業(yè)在技術裝備和管理水平達到先進、國內的水平，建立“數字化電廠”、“數字化電網”和“信息化企業(yè)”。
電力信息化建設分為戰(zhàn)略決策層、中間管理層和生產經營層等三個層次。
⑴企業(yè)戰(zhàn)略決策層。
首先是制定企業(yè)信息化發(fā)展的規(guī)劃，使之服務于和服從于企業(yè)整體發(fā)展戰(zhàn)略。確定企業(yè)信息化建設的整體路線圖，獎勵企業(yè)信息化的完整體系。從企業(yè)發(fā)展方向和改革走向以及企業(yè)管理模型的變化，制定企業(yè)信息化戰(zhàn)略戰(zhàn)略規(guī)劃和實施計劃，并根據企業(yè)決策的需要建立企業(yè)決策分析系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)，為領導集團決策服務。
?、茦I(yè)務職能管理層。
主要涉及電力企業(yè)各級管理部門的業(yè)務管理模型的優(yōu)化，管理流程再造，實現管理的現代化和規(guī)范化。當前，電力企業(yè)重在建設企業(yè)級一體化平臺上的企業(yè)門戶系統(tǒng)、數據中心、協(xié)同辦公環(huán)境下的MIS、OA系統(tǒng)建設，以企業(yè)經濟運行為核心的財務管理系統(tǒng)、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）以及企業(yè)資產管理（EAM）等項目建設。
?、巧a經營操作層。
主要是解決電力企業(yè)生產、經營過程中的流程化、標準化和信息化，提高電力生產、經營的網絡化和自動化水平。以水口水電廠為例，該層次包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)、機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、“無人值班”（少人值守）和遠程監(jiān)控，以及設備管理、安全管理、物資管理等系統(tǒng)。管控一體化，生產實時系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)結合，實現對生產過程的動態(tài)管理。
總之，電力信息化建設必須從自身實際出發(fā)，必須要有行業(yè)的高度和視野。信息化已經不僅是技術問題，還是管理問題，更是戰(zhàn)略問題，固有管理理念的轉變、管理流程的梳理優(yōu)化以及管理水平的提高是其成功的強大支撐。
4.2企業(yè)信息化
據國家信息化測評中心的調查，我國信息化500強企業(yè)整體信息化水平進步明顯，其中1/3達到世界中等發(fā)達國家水平。大部分企業(yè)信息化基礎設施建設基本完成，開始以信息系統(tǒng)應用為重點，更加關注如何通過信息化構建企業(yè)能力。
水口發(fā)電公司由水口水電廠改制成立，是國家電網的大型發(fā)電企業(yè)。公司在其發(fā)展歷程中，始終堅持科學發(fā)展觀，也探索出一條利用信息系統(tǒng)支撐電廠基礎管理、以信息化推動生產自動化和管理現代化的成功之路。
1996年初，開始籌建管理信息系統(tǒng)（MIS）。在信息化建設的10年中，水口發(fā)電公司基本形成了面向不同部門、面向生產、面向職能的16個信息化子系統(tǒng)。但是由于信息化工作起步較早，信息化建設過程采取以部門職能為導向的信息化建設方式，多年積累下來就形成了以部門和職能為中心的諸多信息“孤島”。
隨著公司信息化建設的深入，進一步做好企業(yè)信息化整合工作。認真執(zhí)行信息化規(guī)劃所制定的實施計劃，理順信息化建設、運行、維護和安全保障體制，提高專業(yè)人員信息技術能力，建立服務和管理常態(tài)機制，提升信息化服務、運行和管理水平，努力打造一個“系統(tǒng)安全、管理規(guī)范、服務”的信息化專業(yè)技術管理體系。企業(yè)信息化建設與國家電網公司“SG186”工程一脈相承，業(yè)務體系數據交換順暢。公司開發(fā)了多種應用系統(tǒng)，企業(yè)管理各種業(yè)務基本上經信息網絡方式來完成。近年來，加快了信息化建設步伐，安全地完成公司總部網絡建設及遷移、數據中心存儲升級及容災中心建設，建立了支撐信息基礎安全的網絡管理、安全管理、機房監(jiān)控等系統(tǒng)，使公司的信息化水平又上新臺階。
加快信息化建設是提高企業(yè)核心競爭力的有效途徑。必須繼續(xù)拓展信息系統(tǒng)應用的深度和廣度，優(yōu)化管理流程，調動生產、管理兩大信息資源，以各層次的可視化展現促進信息的互通與利用，消除信息“孤島”，促進企業(yè)的配合與協(xié)作，建成“縱向貫通、橫向集成”的一體化企業(yè)級信息系統(tǒng)。
5結語
150年前馬克思曾論證信息將是一種資源。新能源產業(yè)革命就是要把信息變成資源。IT產業(yè)的數字革命和新能源熱潮正成為孿生兄弟，而智能電網的橫空出世將推動新能源革命的深度變革。由于各個國家能源和用戶分布及電網情況各不相同，各國對智能電網的認識和理解并不統(tǒng)一，但利用信息技術、控制技術實現電網的智能化已形成共識。發(fā)展智能電網是一項長期的系統(tǒng)性工程。目前，智能電網尚處于起步階段。
與時俱進。綜合應用現代信息技術、現代控制技術和現代管理技術，全面提升水電廠“自愈、安全、經濟、清潔、”水平，將傳統(tǒng)水電廠轉變?yōu)橹悄芩姀S，是當代水電廠必由之路。水口發(fā)電公司躋身國內*水力發(fā)電企業(yè)，見微知著，任重而道遠。
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