必須更加可靠

智能電網不管用戶在何時何地，都能提供可靠的電力供應。它對電網可能出現的問題提出充分的告警，并能忍受大多數的電網擾動而不會斷電。它在用戶受到斷電影響之前就能采取有效的校正措施，以使電網用戶免受供電中斷的影響。

必須更加安全

智能電網能夠經受物理的和網絡的攻擊而不會出現大面積停電或者不會付出高昂的恢復費用。它更不容易受到自然災害的影響。智能電網必須更加經濟—智能電網運行在供求平衡的基本規律之下，價格公平且供應充足。智能電網必須更加高效—智能電網利用投資，控制成本，減少電力輸送和分配的損耗，電力生產和資產利用更加高效。通過控制潮流的方法，以減少輸送功率擁堵和允許低成本的電源包括可再生能源的接入。

必須更加環境友好

智能電網通過在發電、輸電、配電、儲能和消費過程中的創新來減少對環境的影響。進一步擴大可再生能源的接入。在可能的情況下，在未來的設計中，智能電網的資產將占用更少的土地，減少對景觀的實際影響。智能電網必須是使用安全的—智能電網必須不能傷害到公眾或電網工人，也就是對電力的使用必須是安全的。[1][2]

智能電網 - 學術研究

研究者已經進行了大量的關于智能電網的研究。根據Xi Fang等研究者的最新的智能電網研究調研報告(Smart Grid - The New and Improved Power Grid: A Survey)，研究工作主要圍繞下面三個子系統進行——基礎結構子系統，管理子系統和保護子系統。

基礎結構子系統

基礎結構子系統是一個位于智能電網底層，結合能量，信息和通信的基礎設施架構。該子系統支撐著以下功能的實現：1)先進的電力產生，傳輸和消耗;2)先進的信息記錄，監控和管理;和3)先進的通信技術。從傳統的電力系統向智能電網轉化的過程中，我們將升級傳統的物理結構的架構到一個數字信息為基礎的架構。這種需求和改變向電力產業提出了一個巨大的挑戰。

管理子系統

管理子系統提供先進的管理和控制服務。目前的研究主要集中于提高能量有效性，需求曲線，盈利和污染排放。常用的控制技術包括優化，機器學習和博弈論。未來，越來越多的基于智能電網先進基礎架構的新服務和應用將會出現，并且這些服務將最終改變用戶的生活方式。

保護子系統

保護子系統提供先進的電網可靠性分析，錯誤保護，安全和隱私保護服務。但是我們必須注意到先進復雜的基礎結構一方面允許我們實現更先進的機制抵御惡意攻擊和處理錯誤，另一方面也可能導致很多新的系統漏洞。例如美國國家標準與技術研究院指出智能電網一個主要的有點(也就是能夠通過智能電表得到更多用戶的數據)也將造成潛在的隱私問題。這些數據能夠被惡意的第三方取得從而分析用戶的習慣，行為和活動。

智能電網 - 技術支持

通信技術

建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有這樣的通信系統，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網的第一步。同時通信系統要和電網一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯系的網絡—電網和通信網絡，只有這樣才能實現智能電網的目標和主要特征。當這樣的通信系統建成后，它可以提高電網的供電可靠性和資產的利用率，繁榮電力市場，抵御電網受到的攻擊，從而提高電網價值。

高速雙向通信系統的建成，智能電網通過連續不斷地自我監測和校正，應用先進的信息技術，實現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，提高對電網的駕馭能力和優質服務的水平。

智能電網

量測技術

參數量測技術是智能電網基本的組成部件，先進的參數量測技術獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網的各個方面使用。它們評估電網設備的健康狀況和電網的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網阻塞以及與用戶的溝通。

對于電力公司來說，參數量測技術給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質量、相位關系(WAMS)、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業務所用。

設備技術

智能電網要廣泛應用先進的設備技術，極大地提高輸配電系統的性能。未來的智能電網中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質量以及電力生產的效率。

未來智能電網將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備，來提高電網輸送容量和可靠性。配電系統中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網絡結構，如微電網。

控制技術

先進的控制技術是指智能電網中分析、診斷和預測狀態并確定和采取適當的措施以消除、減輕和防止供電中斷和電能質量擾動的裝置和算法。這些技術將提供對輸電、配電和用戶側的控制方法并且可以管理整個電網的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術緊密依靠并服務于其他四個關鍵技術領域，如先進控制技術監測基本的元件(參數量測技術)，提供及時和適當的響應(集成通信技術;先進設備技術)并且對任何事件進行快速的診斷(先進決策技術)。另外，先進控制技術支持市場報價技術以及提高資產的管理水平。

智能電網

未來先進控制技術的分析和診斷功能將引進預設的專家系統，在專家系統允許的范圍內，采取自動的控制行動。這樣所執行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網的特性將極大地提高電網的可靠性。