智能電網的特點與發展淺述

喬弘 吳蓉

（廣東省電力設計研究院，廣東 廣州 510663）

1 引言

一方面，保證電力系統的安全和提高電力系統的性能是全世界電力企業面前的重要課題;另一方面，能源已經成為現代經濟發展的必然瓶頸，如何提高電力投資和建設的效率，確保電網運行的安全可靠性，提高電網運營維護的水平，成為電網企業當前的主要挑戰和目標。為此人們提出發展智能電網(Smart Grid)的設想，實現對傳統電網基礎上的升級換代。

所謂智能電網，就是電網的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標[1]。

2 智能電網的發展

智能電網的概念是在2003年提出的，但智能電網技術最早可追溯到20世紀60年代計算機在電力系統的應用。近年來分布式電源得到迅猛發展，這種分布式電源并網帶來的技術與經濟問題，在一定程度上也跨入了智能電網技術的研究范圍。國外許多研究機構和企業正在積極推動智能電網研究和建設。例如知識電網、現代電網、網絡智能與智能電網等，可是本質內容基本相似。盡管從區域發展上大致也可以分為美國、歐洲和中印等區劃，但為了在智能電網領域尋求突破、加強聯系與合作，已形成了一個全球性共識和聯盟。

2002 年，美國電科院創立了“Intelli Grid”聯盟，開展現代智能電網的研究，已提出了用于電網數據與設備集成的Intelli-Grid通信體系；2003年美國能源部“Grid2030”報告更提出了美國電網發展的遠景設想，之后美國能源部先后資助了 Grid Wise、Grid Works、MGI等智能電網研究計劃。2006年美國IBM公司與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案[2]。這一方案被形象比喻為電力系統的“中樞神經系統”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這個可以看作智能電網最完整的一個解決方案，標志著智能電網概念的正式誕生。

歐洲國家也在積極推動智能電網技術研發與應用工作。歐盟于2005年成立了“智能電網技術論壇”；以歐洲國家為基礎的國際供電會議組織(CIRED)于2008年召開了“智能電網”專題研討會。在智能電網建設方面，意大利電力公司投資21億歐元進行智能讀表的電網改造，使其高峰負荷降低約5%，每年可節省投資近5億歐元；法國電力公司也以智能電網作為設計方針，改造其配電自動化系統。

我國對智能電網的研究與討論起步相對較晚,但在具體的智能電網技術研發與應用方面基本與世界先進水平同步。而且我國電網的自動化水平起點較高，如地區級以上電網都實現了調度自動化，35 kV以上變電站基本都實現了變電站綜合自動化，有200多個地級城市建設了配電自動化。2009年中國能源專家武建東提出的“互動電網”是指在創建開放的系統和建立共享的信息模式的基礎上，以智能電網技術為基礎，通過電子終端將用戶之間、用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，實現數據讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現電力、電訊、電視、遠程家電控制和電池集成充電等的多用途開發。國家電網公司提出的“建設堅強的智能化電網”，極大地推動著我國智能電網研究的發展。

3 智能電網的功能與特征

智能電網的功能和特征界定了它同傳統技術方案下電網的關鍵區別，同時也是其成為智能技術的內涵所在。智能電網特征和功能可以總結為如下幾點[3]：

可靠自愈。自愈是智能電網最重要的特征，也是其可靠性的本質要求。通俗講就是在電網發生大擾動和故障時，電網仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積的停電事故。如在自然災害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網的安全運行。實質上是要求智能電網通過在線自我評估以預測電網可能出現的問題在很少或不用人為干預的情況下將故障元件從系統中隔離出來使電網迅速恢復到正常運行狀態，有效保證電網安全可靠運行，實現幾乎不中斷對用戶的供電服務。

靈活互動。一方面，智能電網在保證電網穩定可靠的基礎上，能靈活支持可再生能源、分布式發電和微電網的正確、合理接入。另一方面，電網系統運行與批發、零售電力市場實現無縫銜接，支持電力交易的有效開展，實現資源的優化配置，通過市場交易更好地激勵電力市場主體傳統的電力分配方式。如在智能電網上，用戶可以把暫時不用的電賣給其他需要電力的人，而供需都由電力資源市場決定。

優質高效。提供更加高品質的電能，在數字化、高科技占主導的經濟模式下電力用戶的電能質量能夠得到有效保障，并且能夠真正實現電能質量的差別定價。電網需要引入最先進的IT和監控技術優化設備和資源的配置，提高系統設備傳輸容量和利用率，保證資產和設備優化利用。

信息集成。智能電網的實現包括監視、控制、維護、能量管理、配電管理、市場運營、ERP等和其他各類信息系統之間的綜合集成，并要求在此基礎上實現業務集成。通過不斷的流程優化，信息整合，實現電網企業管理、生產管理、調度自動化與電力市場管理業務的集成，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業管理的規范化和精細化，不斷提升電力企業的管理效率。支持電力市場和電力交易的有效開展實現資源的合理配置、降低電網損耗、提高能源利用效率。

4 小結

按照智能電網技術發展所覆蓋的產業價值鏈環節，其關鍵技術可劃分為智能用電、智能網絡、新能源發電與智能企業等四個方面。因此，智能電網技術的革新打開了電信、電網、電視網等整合的通道，為全球電力、電信產業、通信產業、電視媒體等改革提供了獨特的發展機遇。智能電網正在成為拉動世界經濟的下一個引擎。根據我國智能電網規劃，到2011年，智能電網關鍵技術設備研究和建設試點全面開展。智能電網技術的發展從規模上看，將是比“3G”更大的一個產業鏈，甚至其已被稱為第二個拉動內需的“4萬億”，對我國經濟建設和發展將起到重要作用。在全球資源逐漸稀缺的今天，新一代智能電網的出現甚至可能帶來一場新的令人欣喜的技術革命，它作為信息化與傳統工業化融合的嶄新產物，更好的為人類的幸福生活服務。

[1]謝開，劉永奇，等.面向未來的智能電網[J].中國電力，2008，41（6）：19－22.

[2]Constructing smart grid to renovate the operation and management of utilities[R].Beijing:IBM Global Enterprise Consulting Service,2006.

[3]徐丙垠，李天友，等.智能配電網講座[J].供用電，2009，26（3）：81－83.