國內外智能電網評價體系對比分析

孫 強， 葛旭波， 劉 林， 徐 欣， 張義斌， 曾 沅， 尹 明

(1.國網能源研究院， 北京 100052； 2.華北電力大學經濟與管理學院， 北京 102206； 3.天津大學電氣與自動化工程學院， 天津 300072)

國內外智能電網評價體系對比分析

孫 強1， 葛旭波1， 劉 林1， 徐 欣2， 張義斌1， 曾 沅3， 尹 明1

(1.國網能源研究院， 北京 100052； 2.華北電力大學經濟與管理學院， 北京 102206； 3.天津大學電氣與自動化工程學院， 天津 300072)

智能電網綜合評價可對智能電網的整體特性進行全面評估，其評估結果可反映當前的發展水平，發現電網發展的薄弱環節和制約因素，找出與目標的差距。文中詳細分析了國際上已經提出的IBM智能電網成熟度模型、美國能源部(DOE)智能電網發展評價指標體系、美國電力科學院(EPRI)智能電網建設評估指標、歐盟智能電網收益評估體系等，從發展水平、評價對像、指標范圍、應用情況等方面與國內的“兩型”電網指標體系、電網發展指標體系、智能電網試點項目評價體系進行了對比分析，提出了構建適合我國國情的智能電網綜合評價體系的思路、原則及應注意的問題，為加快我國智能電網綜合評價體系建設提供了參考和依據。

智能電網； 綜合評價； 評價指標

電網作為經濟社會發展重要的基礎設施，是實現能源轉化和電力輸送的物理平臺，同時，電網也是實現大范圍資源優化配置、促進市場競爭的重要載體[1～4]。由于電網自身獨特的物理屬性和社會屬性，對電網系統的評價必須統籌考慮電網的技術性和經濟性因素，同時體現電網的綜合社會效益。智能電網在積極應對氣候變化、保障國家能源安全、促進綠色經濟發展等方面所具備的強大功能已經在國際上達成共識，它是現代電網發展的必然趨勢。目前，處于不同發展階段的國家都在緊密結合自身國情特點，積極探索和實踐智能電網發展建設的有效途徑。

智能電網是一項復雜、龐大的系統工程，而智能電網的實踐目前在世界范圍內仍處于起步階段[5～7]，全面科學的評價智能電網綜合效益，及時發現智能電網建設運行中的不足，實現智能電網建設中技術和經濟的均衡發展，對于正確指導智能電網規劃、建設、運行、管理具有重大現實意義。一方面，智能電網是傳統電網基礎上的升級和改造，它具備了傳統電網的所有功能；另一方面，智能電網又體現了高度信息化、自動化、互動化等嶄新的特點，大大提升和擴展了傳統電網的各種功能。因此，科學的智能電網評價方法體系中既要保持對傳統電網功能的正確評估，同時要全面反映智能電網自身的技術特點和功能屬性。

1 國外智能電網評估方法

歐美等發達國家在電網發展建設和運行管理方面具有較高水平，在電網評價方面積累了比較豐富的經驗。近期，許多國家和著名公司紛紛將建立智能電網評估體系作為研發重點，體現了智能電網評估在引導、促進智能電網發展中的重要地位。目前已經提出的智能電網評估體系主要有IBM智能電網成熟度模型、美國能源部(DOE)制定的智能電網發展評價指標體系、美國電科院(EPRI)的智能電網建設評估指標、歐盟的智能電網收益評估體系等。

1.1IBM智能電網成熟度模型

智能電網成熟度模型[8～10]是由IBM公司、APQC(american productivity & quality center)組織和全球智能電網聯盟合作研究提出的。智能電網成熟度模型將智能電網的基本功能定位于：提高系統的可靠性和效率、接納更多的新能源、使用戶更多的與電網互動。

智能電網成熟度模型根據智能電網的規劃、建設、運行及業務應用等情況，將智能電網發展分為5個不同的成熟度階段，同時，根據人員技術和運行流程兩個方面將智能電網評估分為8個領域，提出共約200個特征來表述智能電網各個階段的特點和具體表現，其體系及內容見表1。

表1 IBM智能電網成熟度評估體系

該指標體系有助于電力企業確定當前所處的階段，找出與目標的差距和需要提高的方向，鼓勵、指導和支持在全球各地電力公司和相關行業在智能電網方面的努力和投資。

1.2 美國能源部智能電網發展評價指標體系

2009年7月，美國能源部發布智能電網評估框架體系[11，12]，總結提出智能電網應具有：基于高度信息化的用戶參與、容納各種發電和儲能裝置、允許引入新服務和新市場、根據用戶需求提供不同的電能服務質量、優化資產利用效率和電網運行效率以及能夠應對各類擾動襲擊和自然災害等六種特性。

根據對智能電網六項特性的描述，美國能源部提出了一個由四組共20項指標構成的評估體系，如表2所示。

表2 美國能源部智能電網評估框架體系

該指標評價體系是緊隨其對智能電網的特性和遠景描述而提出來的，比如動態定價、高級計量都是用戶參與智能電網運行的前提；分布式電源互聯政策和聯網的分布式發電技術則分別代表了是否鼓勵用戶發展分布式電源和電網是否具備合理利用分布式電源的能力；電動汽車、開放的架構和標準體現了滿足新產品、新服務的需求等。

1.3美國電科院智能電網建設項目成本/收益評估指標

美國電科院(EPRI)在美國能源部發布的智能電網發展評價指標體系[13]基礎上建立了智能電網建設及其項目的評估指標體系，該指標體系用于智能電網整體建設進程和單個建設項目的評估，其評價目的是智能電網建設進程的推進程度和收益情況，并為估算智能電網建設的成本/收益分析提供基礎。EPRI基于對美國智能電網特性描述而建立的智能電網建設項目收益評估體系的基本內容如表3所示。

表3 EPRI智能電網建設項目成本/收益評估指標

EPRI提出的指標體系要比美國能源部的指標體系更加具體和細化，這與其評價目的是一致的--評價智能電網建設的推進和收益情況，同時，提高了電網自愈功能的重要性，使其成為智能電網的一大特性。

1.3歐洲智能電網效益評估指標體系

歐洲發展智能電網的驅動因素可以歸結為市場、安全與電能質量、環境等三方面[16，17]。歐洲智能電網的發展目標主要是通過智能電網建設實現低碳的電網和能源系統。基于這些認識，歐洲輸電運營商組織和歐洲配電運營商組織聯合發布了智能電網效益評估指標體系[14，15]，將智能電網的效益分為9部分，如表4所示。

表4 歐洲智能電網效益評估指標體系

該體系的作用是適當的促進和發展有效的、高效的智能電網技術和設備，對智能電網建設項目的效益進行評估，優先選取更有效、更高效的建設項目。

2 國內智能電網評估方法

近年來，我國電網發展建設迅速，電網結構逐步趨于成熟合理，供電服務水平不斷提升，在特高壓輸電等領域已經達到世界先進水平。智能電網發展得到我國政府的高度重視，以國家電網公司為代表的許多單位積極開展智能電網的研發、建設和實踐工作，我國智能電網與世界處于同一發展水平。國內電力行業在電網的發展、建設評估方面已經開展了許多實際工作，提出了“兩型”電網指標體系、電網發展指標體系等評估系統[18]，近期，針對智能電網的試點工程項目，開展了智能電網試點項目評價方面的研究，為下一步推廣應用智能電網技術提供了參考借鑒。

2.1 “兩型”電網指標體系

“兩型”電網即“資源節約型、環境友好型”電網。“兩型”電網指標體系[19]，是在電網固有的安全性、可靠性和經濟性指標體系基礎上，進一步科學反映電網發展中資源節約效果與環境友好程度。“兩型”電網評價指標體系包括措施性指標和效果性指標，如表5所示。

通過對該指標體系的應用分析，將有助于從“兩型”電網的角度認識電網當前的情況，來指導“兩型”電網的規劃發展，落實“兩型”電網的建設目標。

表5 “兩型”電網評價指標體系

2.2 電網發展評估指標體系

電網發展評估指標體系[20]主要針對電網快速發展環境下，開展有關衡量經濟發展、電網發展速度、建設規模、發展質量和效益的分析和研究。從安全、經濟、優良、協調、智能五個方面建立了電網發展評估指標體系，并給出了各指標定量計算方法。指標體系主要內容如表6所示。

表6 電網發展評估指標體系

該指標體系對電網發展提出了量化評估方法和評估模型。該評估體系研究過程中，智能電網的概念尚未明確提出，僅對電網智能化評估進行了初步探討。

2.3 智能電網試點項目評價指標體系

智能電網試點項目評價指標體系[21]主要針對國家電網公司開展的智能變電站、配電自動化等各項智能電網試點項目，分別進行項目成效分析和評估，指標體系如表7所示。

該評價體系針對三類智能電網試點項目，從技術水平、經濟效益、社會效益以及實用化等方面，進行量化分析評估，以便調整完善、統一規范及全面推廣智能電網重點項目的建設。

表7 智能電網試點項目評價指標體系

3 國內外智能電網評價體系的對比分析

(1)國外智能電網評價體系研究起步較早，其發展與智能電網建設緊密聯系。

由于國外發達國家在電網發展建設評價方面已經積累了相當豐富的經驗，對智能電網評價體系的作用和定位也更加明確，因此在智能電網規劃建設初期，就十分重視智能電網的評價工作，與智能電網技術研發、工程建設等相關工作同步開展，同時，除了電力公司、咨詢機構之外，一些國家的政府也積極支持和引導相關工作的開展，起到了重要的推動作用。

2009年7月，美國能源部在其第一次關于智能電網的系統報告《智能電網系統報告》中就將智能電網的評價指標作為重要內容進行了論述；IBM作為世界最早倡導發展智能電網的國際性著名機構之一，在2009年提出了智能電網成熟度模型，并在全球50多個電力公司得到了應用。

我國在智能電網規劃、試點、技術研發等領域與其他國家差別不大，但是對于智能電網綜合評價方面開展的工作相對薄弱。雖然電力行業、制造業、標準制訂機構等相關企業單位已經開展了許多具體實施建設工作，但是在智能電網評價標準方面還沒有形成共識，智能電網建設存在發展不平衡等風險。

(2)智能電網的各種評價體系體現了對智能電網內涵理解的不同和側重不同。

目前，全球領域在智能電網戰略意義、結構組成、推進措施等方面已經達成眾多共識，如智能電網是包括發電、輸變電、配電、用戶等各個環節的完整電力系統，智能電網也是各國推動本國經濟發展新的增長點等，但是由于各國基本國情以及電力行業發展階段的不同，在具體制定智能電網發展目標和實施路徑時，考慮的評估指標和標準也不盡相同。如美國電網設施老化陳舊，安全穩定隱患比較突出，因此，美國電科院制定的評價指標中非常強調電力系統的安全可靠運行特性；而歐洲各國面臨巨大的減排壓力和資源相對潰乏的現狀，因此，其制定的智能電網評價指標中對新能源的開發利用和低碳發展給予了特別關注。

我國必須從自身國情出發，提出一種適合我國經濟社會發展的智能電網發展模式。我國目前正處于城鎮化、工業化快速發展階段，智能電網作為公共基礎設施，必須首先充分發揮智能電網服務于經濟社會發展的基本屬性，體現國家在能源戰略調整、經濟發展方式轉變中的主要思路，服務于廣大人民工作生活的需要，因此，我國智能電網評價應該從全社會的角度出發，對智能電網的技術可行性、經濟合理性以及社會效益進行綜合評價。

(3)我國亟需形成統一的智能電網綜合評價體系，科學衡量智能電網發展現狀并指導智能電網未來發展方向。

與國外提出的智能電網評價體系相比，我國目前關于智能電網的評價主要還停留在針對傳統電網所提出的評估體系階段，如"兩型"電網指標體系主要是針對傳統電網的建設實施效果進行評估；電網發展評估指標體系雖然體現了電網智能化的因素，但是囿于當時對于智能電網的理解還不成熟，智能化還僅僅是作為傳統電網性能的一種補充，無法形成針對整個智能電網系統的科學評估；智能電網試點項目評價指標體系雖然是針對智能電網開展的專項評估，但是該評估目的主要是針對單個具體項目，各個評估對象之間相互獨立，缺乏相互影響的考慮和綜合評判的職能，無法全面評估智能電網系統的建設運行狀況和綜合效益。

我國智能電網評估體系必須將智能電網作為一個有機整體，深刻體現智能電網信息化、自動化、互動化特性，充分考慮智能電網帶來的電動汽車、儲能等增值服務模式，以及節能環保等社會效益，在能夠體現智能電網發展的時域差別和區域差別的基礎上，形成對智能電網系統的統一綜合評價。

4 結語

在世界范圍內，智能電網已經成為電網發展的總體趨勢。智能電網的科學評價直接關系到智能電網的規劃布局、投資方向、技術路線以及實施效果等關鍵問題，各國已經開展了許多相關研究和實踐工作，加快研發和應用統一的智能電網評價體系是當前我國加快智能電網建設的重要舉措。

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[20]國網北京經濟技術研究院. 電網發展評估方法與模型研究 [R]. 北京: 國網北京經濟技術研究院，2010.

[21]國網北京經濟技術研究院. 智能電網試點項目評價指標體系與評價方法研究 [R]. 北京: 國網北京經濟技術研究院，2010.

ReviewofSmartGridComprehensiveAssessmentSystems

SUN Qiang1， GE Xu-bo1， LIU Lin1， XU Xin2， ZHANG Yi-bin1， ZENG Yuan3， YIN Ming1

(1.State Grid Energy Research Institute, Beijing 100052, China； 2.School of Economics and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206,China； 3.School of Electrical Engineering and Automation,Tianjin University, Tianjin 300072, China)

Comprehensive assessment system of smart grid can conduct a comprehensive assessment of the overall characteristics,which reflects the current level of development,finds the weakness and the constraints in grid development,and identifies the distance to target.In this paper,IBM Smart Grid Maturity, DOE Smart Grid Development Evaluation System,EPRI Smart Grid Construction Assessment Indicators,and EU Smart Grid Benefits Assessment System were introduced,and the development levels,evaluation objects,target ranges,applications differences between these systems and the "two type"grid index system,smart grid development assessment index system,and the smart grid pilot project evaluation indicator system suggested by China were compared.The thoughts and the principles of building smart grid comprehensive assessment system,and the issues which should be noted were proposed,which can provide necessary references and supports to construct the smart grid comprehensive assessment system.

smart grid； integrative assessment； assessment index

2011-01-06；

2011-10-08

TM71

A

1003-8930(2011)06-0105-06

孫 強(1977-)，男，高級工程師，研究方向為能源電力規劃、電網及智能電網規劃與研究。Email:sunqiang@sgeri.sgcc.com.cn 葛旭波(1969-)，男，高級工程師，研究方向為能源電力規劃、電網及智能電網規劃與研究。Email:gexubo@sgeri.sgcc.com.cn 劉 林(1982-)，男，工程師，研究方向為能源電力規劃、電網及智能電網規劃與研究。Email:liulin@sgeri.sgcc.com.cn