智能電網(wǎng)的概念及基本特征

【發(fā)展智能電網(wǎng)的背景】

電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要的基礎(chǔ)設(shè)施，然而，近些年來，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的客觀環(huán)境正在發(fā)生著巨大的變化。電網(wǎng)負(fù)荷快速的增長，大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)初步形成，電力市場運(yùn)行因素對電網(wǎng)運(yùn)行的影響日益顯現(xiàn)，加之受全球氣候變化的影響，極端氣候環(huán)境對電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作提出了很多的新挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)并沒有一個確定的概念，需要根據(jù)實(shí)際情況賦予新的含義。

【什么是智能電網(wǎng)】

智能電網(wǎng)是指一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò) ，其中的每一個用戶和節(jié)點(diǎn)都得到實(shí)時監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動。智能電網(wǎng)通過廣泛的應(yīng)用分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統(tǒng)的集成，保證市場交易的實(shí)時進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實(shí)時互動。

【智能電網(wǎng)的特點(diǎn)】

盡管各國根據(jù)自身的國情對智能電網(wǎng)建設(shè)有著不同的重點(diǎn)和目標(biāo)，但是智能電網(wǎng)建設(shè)的驅(qū)動都是基于市場、安全、電能質(zhì)量和環(huán)境因素，其特征可歸結(jié)為：自愈、兼容、交互、協(xié)調(diào)、高效、優(yōu)質(zhì)、集成。

【智能電網(wǎng)的發(fā)展歷史】

1.2006年，美國IBM公司提出的"智能電網(wǎng)"解決方案；

2.奧巴馬上任后提出的能源計劃；

3.我國能源專家武建生提出的"互動電網(wǎng)"。

智能電網(wǎng)是指一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個用戶和節(jié)點(diǎn)都被實(shí)時監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間每一點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應(yīng)用分布式智能、寬帶通信以及自動控制系統(tǒng)的集成，智能電網(wǎng)保證了市場交易的實(shí)時進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實(shí)時互動。從技術(shù)角度講，智能電網(wǎng)有3個層面的含義：首先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；然后將獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合；最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。

中國智能電網(wǎng)

發(fā)展歷程

堅(jiān)持智能電網(wǎng)的發(fā)展，可以使電網(wǎng)功能逐步擴(kuò)展到促進(jìn)能源資源優(yōu)化配置、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提供多元開放的電力服務(wù)、推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多個方面，意義重大。

智能電網(wǎng)產(chǎn)生的巨大效益

作為我國重要的能源輸送和配置平臺，智能電網(wǎng)從投資建設(shè)到生產(chǎn)運(yùn)營的全過程都將為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源生產(chǎn)和利用、環(huán)境保護(hù)等方面帶來巨大效益。

1. 在電力系統(tǒng)方面：可以節(jié)約系統(tǒng)有效裝機(jī)容量；降低系統(tǒng)總發(fā)電燃料費(fèi)用；提高電網(wǎng)設(shè)備利用效率，減少建設(shè)投資；提升電網(wǎng)輸送效率，降低線損。

2. 在用電客戶方面：可以實(shí)現(xiàn)雙向互動，提供便捷服務(wù)；提高終端能源利用效率，節(jié)約電量消費(fèi)；提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量。

3. 在節(jié)能與環(huán)境方面：可以提高能源利用效率，帶來節(jié)能減排效益；促進(jìn)清潔能源開發(fā)，實(shí)現(xiàn)替代減排效益；提升土地資源整體利用率，節(jié)約土地占用。

4.其他方面：可以帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，拉動就業(yè)；保障能源供應(yīng)安全；變輸煤為輸電，提高能源轉(zhuǎn)換效率，減少交通運(yùn)輸壓力。

智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程

智能電網(wǎng)在我國的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下三個發(fā)展階段：

1. 第一階段為規(guī)劃試點(diǎn)階段(2009—2010年)：重點(diǎn)開展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點(diǎn)工作。

2. 第二階段為全面建設(shè)階段(2011—2015年)：加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。

3. 第三階段為引領(lǐng)提升階段(2016—2020年)：基本建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全水平、運(yùn)行效率，以及電網(wǎng)與電源、用戶之間的互動性顯著提高。

上述三個階段是為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)做出的整體性安排，并不能截然分開。技術(shù)研發(fā)、設(shè)備研制、試點(diǎn)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)完善和推廣應(yīng)用等工作將貫穿始終。針對不同階段的建設(shè)需求，將陸續(xù)安排新的技術(shù)研究和工程試點(diǎn)項(xiàng)目，待成熟后統(tǒng)一組織推廣應(yīng)用。

中國智能電網(wǎng)的發(fā)展方向

智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過集成新能源、新材料、新設(shè)備和先進(jìn)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、儲能技術(shù)等新技術(shù)，形成的新一代電力系統(tǒng)，具有高度信息化、自動化、互動化等特征，可以更好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

智能電網(wǎng)

發(fā)展智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)我國能源生產(chǎn)、消費(fèi)、技術(shù)和體制革命的重要手段，是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)。

發(fā)展智能電網(wǎng)，有利于進(jìn)一步提高電網(wǎng)接納和優(yōu)化配置多種能源的能力，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)的綜合調(diào)配；

有利于推動清潔能源、分布式能源的科學(xué)利用，從而全面構(gòu)建安全、高效、清潔的現(xiàn)代能源保障體系；

有利于支撐新型工業(yè)化和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，提高民生服務(wù)水平；

有利于帶動上下游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)我國能源科技和裝備水平的全面提升。

發(fā)展目標(biāo)

2015年7月6日，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》明確了智能電網(wǎng)的定義和發(fā)展智能電網(wǎng)的重要意義。

《意見》指出了智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，即到2020年，初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保的智能電網(wǎng)體系，滿足電源開發(fā)和用戶需求，全面支撐現(xiàn)代能源體系建設(shè)，推動我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命；帶動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成有國際競爭力的智能電網(wǎng)裝備體系。

此外，《意見》還為智能電網(wǎng)的各項(xiàng)功能分別提出了發(fā)展目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)清潔能源的充分消納；提升輸配電網(wǎng)絡(luò)的柔性控制能力；滿足并引導(dǎo)用戶多元化負(fù)荷需求。

《意見》還提出智能電網(wǎng)建設(shè)的十大任務(wù)，即建立健全網(wǎng)源協(xié)調(diào)發(fā)展和運(yùn)營機(jī)制，全面提升電源側(cè)智能化水平；增強(qiáng)服務(wù)和技術(shù)支撐，積極接納新能源；加強(qiáng)能源互聯(lián)，促進(jìn)多種能源優(yōu)化互補(bǔ)；構(gòu)建安全高效的信息通信支撐平臺；提高電網(wǎng)智能化水平，確保電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；強(qiáng)化電力需求側(cè)管理，引導(dǎo)和服務(wù)用戶互動；推動多領(lǐng)域電能替代，有效落實(shí)節(jié)能減排；滿足多元化民生用電，支撐新型城鎮(zhèn)化建設(shè)；加快關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用，促進(jìn)上下游產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展；完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加快智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化。

電網(wǎng)

智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)概況介紹

智能電網(wǎng)的發(fā)展越來約收到社會的關(guān)注和重視，主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

建立堅(jiān)強(qiáng)、靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

堅(jiān)強(qiáng)、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是未來智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國能源分布與生產(chǎn)力布局很不平衡，為了緩解此現(xiàn)狀所帶來的不利影響，我國開展了特高壓聯(lián)網(wǎng)工程、直流聯(lián)網(wǎng)工程、點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對網(wǎng)送電等工程的實(shí)施建設(shè)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、互聯(lián)電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題越來越嚴(yán)重，對主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計要求也相應(yīng)地提高。

實(shí)現(xiàn)開放、標(biāo)準(zhǔn)、集成的通信系統(tǒng)

智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求，智能電網(wǎng)需要具有實(shí)時監(jiān)視和分析系統(tǒng)目前狀態(tài)的能力:既包括識別故障早期征兆的預(yù)測能力，也包括對已經(jīng)發(fā)生的擾動做出響應(yīng)的能力。

配備高級的電力電子設(shè)備

現(xiàn)代電力系統(tǒng)應(yīng)用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓?fù)浜?a target="_blank">DSP全數(shù)字控制技術(shù)，包括可控硅并聯(lián)電抗器、多功能固態(tài)開關(guān)、智能電子裝置、靜止同步補(bǔ)償器、有源濾波器、動態(tài)電壓恢復(fù)器、故障電流限制器以及高壓直流輸電所用裝置和配網(wǎng)用的柔性輸電系統(tǒng)裝置等。

智能調(diào)度技術(shù)和廣域防護(hù)系統(tǒng)

調(diào)度智能化的最終目標(biāo)是建立一個基于廣域同步信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和緊急控制一體化的新理論與新技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)元件保護(hù)和控制、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復(fù)控制系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調(diào)度的核心是在線實(shí)時決策指揮，目標(biāo)是災(zāi)變防治，實(shí)現(xiàn)大面積連鎖故障的預(yù)防。

高級讀表體系和需求的側(cè)管理

智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一。電網(wǎng)的智能化首先需要電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)精確得知用戶的用電規(guī)律 ，從而對需求和供應(yīng)有一個更好的平衡。因此目前國外推動智能電網(wǎng)建設(shè)，一般以構(gòu)建高級量測體系為切入點(diǎn)。同時，高級讀表體系為電力系統(tǒng)提供了系統(tǒng)范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實(shí)時電力市場，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對諸如遠(yuǎn)程監(jiān)測、分時電價和用戶側(cè)管理等更快和更準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)，構(gòu)建智能化的用戶管理與服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)與用戶之間基本的雙向互動管理與服務(wù)功能以及營銷管理的現(xiàn)代化運(yùn)行。

高級配電自動化

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。為此，高級的配電自動化需要更復(fù)雜的控制系統(tǒng)：①系統(tǒng)全部元件必須在一個開放式的通信體系結(jié)構(gòu)內(nèi)并具有協(xié)同工作能力；②將使用經(jīng)由分布式計算的局部分布式控制；③使用傳感器、通信系統(tǒng)和分布式的計算主體，對電力交換系統(tǒng)的擾動快速做出反應(yīng)，以使其影響最小化。

可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包括分布式發(fā)電和分布式儲能，其中分布式發(fā)電技術(shù)包括:微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、燃料電池技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)等；分布式儲能裝置包括蓄電池儲能、超導(dǎo)儲能和飛輪儲能等。

在我國，風(fēng)能、太陽能發(fā)電的主要發(fā)展方式是在沙漠、戈壁灘等偏遠(yuǎn)的地區(qū)，但其在地理位置上分布不均勻，易受天氣影響，而且具有波動性和間歇性的特點(diǎn)，會對可靠供電造成沖擊，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無法適應(yīng)可再生能源集中開發(fā)和利用，這就需要解決風(fēng)能、太陽能等可再生能源大規(guī)模開發(fā)的間歇性、不確定性問題，保證電力的規(guī)模接入和遠(yuǎn)距離送出，這將是接入各種可再生能源電源和分布式能源電源面臨的一大挑戰(zhàn)。

中國智能電網(wǎng)發(fā)展的進(jìn)展情況簡介

背景

進(jìn)入21世紀(jì)以來，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳化、能源利用清潔化的大背景下，新一輪的能源變革在世界范圍內(nèi)蓬勃興起，智能電網(wǎng)發(fā)展方興未艾，成為世界各國開發(fā)利用清潔能源、應(yīng)對氣候變化、保障能源安全的戰(zhàn)略選擇。

中國政府高度重視智能電網(wǎng)發(fā)展，連續(xù)兩年將發(fā)展智能電網(wǎng)寫入政府工作報告，并在《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中明確指出：“發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠(yuǎn)距離先進(jìn)輸電技術(shù)，依托信息、控制和儲能等先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。”發(fā)展特高壓和智能電網(wǎng)，已成為國家能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。

國家電網(wǎng)公司堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展為主題、以轉(zhuǎn)變發(fā)展方式為主線，準(zhǔn)確把握中國能源資源和能源需求逆向分布的基本國情，于2009年5月率先提出了建設(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，具有信息化、自動化、互動化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，經(jīng)過幾年的探索實(shí)踐，取得了重要成果。

成果一

一是形成了完整的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃體系。實(shí)施“一特四大”戰(zhàn)略，是解決我國能源發(fā)展深層次問題、從根本上緩解煤電運(yùn)緊張矛盾的戰(zhàn)略措施。創(chuàng)造性地將“堅(jiān)強(qiáng)”與“智能”相融合，明確了建設(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，具有信息化、自動化、互動化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)。編制了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)規(guī)劃綱要以及電網(wǎng)智能化、配電網(wǎng)、通信網(wǎng)、信息網(wǎng)等專項(xiàng)規(guī)劃。按照統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、試點(diǎn)先行、整體推進(jìn)的建設(shè)原則，全面推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。

向家壩—上海特高壓直流示范工程

二是成功建設(shè)了特高壓交流、直流示范工程。自主建設(shè)了世界上電壓等級最高、輸電能力最強(qiáng)、技術(shù)水平最先進(jìn)的晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程和±800千伏向家壩—上海特高壓直流示范工程，分別于2009年1月和2010年7月正式投運(yùn)，一直保持安全可靠運(yùn)行。特高壓交流試驗(yàn)示范工程榮獲“新中國成立六十周年經(jīng)典工程”“國家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎”和“中國工業(yè)大獎”等重要獎項(xiàng)。

上海世博園智能電網(wǎng)

三是系統(tǒng)開展了智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目試點(diǎn)。目前開展的三批29類共287項(xiàng)智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、通信信息所有環(huán)節(jié)，在世界范圍內(nèi)建設(shè)規(guī)模最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣、推進(jìn)速度最快。目前，已竣工127項(xiàng)，新建或改造了18座智能變電站，用電信息采集系統(tǒng)提前進(jìn)入全面推廣階段，實(shí)現(xiàn)自動采集5451萬戶。結(jié)合我國實(shí)際提出了現(xiàn)階段以換電為主、插充為輔，集中充電、統(tǒng)一配送的電動汽車充換電運(yùn)營模式，環(huán)渤海、長三角兩個區(qū)域的跨城際智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)，上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程建成投運(yùn)。國家級風(fēng)光儲輸示范項(xiàng)目、中國與新加坡戰(zhàn)略性合作項(xiàng)目天津生態(tài)城綜合示范工程正在加快建設(shè)。智能小區(qū)、光纖入戶、直升機(jī)智能巡檢等項(xiàng)目也取得重要進(jìn)展。

四是構(gòu)建了功能齊全、技術(shù)領(lǐng)先的試驗(yàn)研究體系。建成特高壓交流、直流、高海拔、工程力學(xué)4個試驗(yàn)基地，大電網(wǎng)仿真、直流成套設(shè)計2個研發(fā)中心，以及大型風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)、太陽能發(fā)電、智能用電技術(shù)3個國家級的研發(fā)（試驗(yàn)）中心。

五

五是實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新突破。依托自主創(chuàng)新，成功研制了大容量變壓器、6英寸晶閘管等大批特高壓關(guān)鍵設(shè)備和元器件，已獲授權(quán)專利441項(xiàng)，發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)135項(xiàng)，在特高壓領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”。在智能電表、大容量儲能電池、可再生能源接入、風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)研究和設(shè)備研制等方面取得了一批重大成果。率先編制并發(fā)布《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》和《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備研制規(guī)劃》，構(gòu)建了系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)129項(xiàng)。

六

六是提升了公司國際影響力和競爭力。國家電網(wǎng)公司發(fā)展特高壓和智能電網(wǎng)取得的理論和實(shí)踐成果得到了國際組織和同行的高度肯定和廣泛認(rèn)同。公司在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)方面的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)成為實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略的核心優(yōu)勢，不僅提升了公司在世界能源和電力領(lǐng)域的地位和影響力，帶動了民族裝備制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，而且促進(jìn)了我國國際形象的提升。