國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展模式對比分析

文 Article_劉躍新 牛元立 張景超

隨著科技的發(fā)展和國際能源形勢的日益嚴峻，西方發(fā)達國家紛紛把發(fā)展智能電網(wǎng)作為提高能源利用效率、促進網(wǎng)架升級換代、保障清潔能源有效接入的重要手段。美國總統(tǒng)奧巴馬上臺后，更是把發(fā)展智能電網(wǎng)提升到國家戰(zhàn)略的高度。溫家寶總理在政府工作報告中，也正式提出要建設智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)的定義

早期對智能電網(wǎng)的描述有：Intelligrid、Grid Wise、Smart Grid等。與Intelligrid和Grid Wise相比，Smart Grid更容易被電力工業(yè)界和學術流派所認同。Smart最傳神的內(nèi)涵是“巧”，“巧”具有聰明(intelligent)和靈活(flexible)兩方面含義。靈活是指具有堅強可靠特質(zhì)的靈活性，富有可持續(xù)性和應變能力。堅強平臺和先進技術的有機結(jié)合才能充分提升“巧”的能力。因此，如果一味強調(diào)智能而忽視對物理基礎的夯實，智能電網(wǎng)建設將會走向誤區(qū)。建設智能電網(wǎng)，并不是說現(xiàn)在的電網(wǎng)就不具備智能性，事實上，電力工作者一直在為電網(wǎng)的智能化而努力。今后一段時間內(nèi)，信息化、自動化和互動化將作為智能電網(wǎng)的主要特征而為人們所關注。

國外智能電網(wǎng)發(fā)展歷程

2002年，美國電科院（EPRI）正式提出并推動了“Intelligrid”項目研究，致力于智能電網(wǎng)整體的信息通信架構(gòu)開發(fā)，配電側(cè)的業(yè)務創(chuàng)新和技術研發(fā)。2003～2005年，美國智能電網(wǎng)研究開始蓬勃發(fā)展，美國能源部（DOE）先后發(fā)布了“Grid 2030”、“國家輸電技術路線圖”計劃，描繪美國未來電網(wǎng)遠景和技術戰(zhàn)略，并發(fā)起了“Gird Wise”和“現(xiàn)代電網(wǎng)(MGI）”等項目，隨后幾年，美國電力企業(yè)開始在智能電網(wǎng)領域開展一系列實踐。2008年，美國科羅拉多州的波爾得市(Boulder)通過為用戶安裝智能電表來管理用戶錯峰用電，成為第一個電網(wǎng)智能化城市。2009年，美國國會頒布了《復蘇與再投資法案》，確定投資45億美元用于智能電網(wǎng)建設；美國能源部向國會遞交了第一部《智能電網(wǎng)系統(tǒng)報告》，確定了由20項指標組成的評價指標體系。

2005年，歐洲委員會首次在歐洲提出智能電網(wǎng)概念，成立“智能電網(wǎng)歐洲技術論壇”，目標是把電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成用戶和運營者互動的服務網(wǎng)，提高歐洲輸配電系統(tǒng)的效率、安全性及可靠性，并為分布式和可再生能源發(fā)電的大規(guī)模整合掃除障礙。2006年，該論壇起草了《歐洲未來電網(wǎng)的遠景和策略》，全面闡述了歐洲關于智能電網(wǎng)的發(fā)展理念和思路。2007年，歐盟發(fā)布《歐洲未來電網(wǎng)戰(zhàn)略研究計劃》，描述了歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的主要任務和所涉及的研究領域，以指導歐盟各國開展相關項目研究，促成智能電網(wǎng)的實現(xiàn)。2010年4月，歐盟發(fā)布《歐洲未來電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略部署文件》的最終版本，用以協(xié)調(diào)歐洲各國智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃。此外，日本、韓國、新加坡等亞洲國家也相繼開展了智能電網(wǎng)方面的研究和實踐。

國內(nèi)智能電網(wǎng)發(fā)展歷程

近年來，我國電力行業(yè)緊密跟蹤歐美發(fā)達國家電網(wǎng)智能化的發(fā)展趨勢，在智能電網(wǎng)發(fā)展模式、理念和基礎理論、技術體系以及智能設備等方面開展了大量研究和探索。2009年5月，在北京召開的特高壓輸電技術國際會議上，國家電網(wǎng)公司正式公布了建設堅強智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略決策。同年8月，國家電網(wǎng)公司啟動了智能化規(guī)劃編制、標準體系研究與制定、研究檢測中心建設、重大專項研究和試點工程等一系列工作。在2010年3月召開的全國“兩會”上，溫家寶總理強調(diào)“政府應大力發(fā)展低碳經(jīng)濟，推廣高效節(jié)能技術，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網(wǎng)建設”。這標志著智能電網(wǎng)建設已上升到國家層面。

提出建設堅強智能電網(wǎng)目標后，國家電網(wǎng)公司迅速制定了發(fā)展戰(zhàn)略框架，該框架可以概括為：一個目標、兩條主線、三個階段、四個體系、五個內(nèi)涵、六個環(huán)節(jié)（如圖所示），并先后下達了兩批智能電網(wǎng)試點項目計劃，全面啟動了試點工程建設工作。兩批試點（示范）工程共計21類228個項目，試點范圍覆蓋公司經(jīng)營區(qū)域的26個省（自治區(qū)、直轄市），涵蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)和通信信息平臺。組織制定了《智能電網(wǎng)技術標準體系規(guī)劃》和《智能電網(wǎng)關鍵設備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃》并公開發(fā)布，取得了很好的社會反響。

堅強智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略框架

發(fā)展模式對比

目前，智能電網(wǎng)建設正處于起步階段，世界各國國情不同，對智能電網(wǎng)的理解也不一樣。美國由于輸電設施技術陳舊，主要側(cè)重于加大網(wǎng)絡基礎設施的升級改造、積極發(fā)展清潔能源，同時最大限度地利用信息技術，實現(xiàn)系統(tǒng)智能對人工的替代。

歐洲的傳統(tǒng)化石能源非常缺乏，很大程度上依賴進口。為了降低能源風險，歐洲加大在分布式電源和可再生能源等新能源開發(fā)方面的研究和投入。其側(cè)重點在于研究和解決電網(wǎng)對風電尤其是大規(guī)模海上風電的消納、分布式電源并網(wǎng)等問題。

中國的能源資源與能源需求呈逆向分布，80%以上的煤炭、水能和風能資源分布在西南、西北地區(qū)，而75%以上的能源需求集中在東部、中部地區(qū)。能源資源與能源需求分布不平衡的基本國情，要求我國必須在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。我國提出建設堅強智能電網(wǎng)，就是要建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的智能電網(wǎng)，用來連接大型能源基地及主要負荷中心，從而更好地保障國家能源安全，滿足經(jīng)濟社會快速發(fā)展的需要。

此外，由于配電網(wǎng)架薄弱，尚未形成以電價為反饋信號的電網(wǎng)與客戶間的互動機制，不能滿足客戶多元化的用電需求，國家電網(wǎng)公司提出了要建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)開創(chuàng)了電網(wǎng)發(fā)展的新時代。隨著世界各國對智能電網(wǎng)研究和實踐的不斷深入，新的技術和理念將會被越來越多的人們所接受和認知。未來智能電網(wǎng)將會在優(yōu)化資源配置能力、提高能源利用效率、保障電網(wǎng)供電可靠性和安全性、促進節(jié)能減排和清潔能源發(fā)展、滿足多樣化用電需求等方面發(fā)揮巨大作用。