我國智能電網用電服務標準現狀及趨勢研究1

◆郭 政 崔繼峰 / 文

我國智能電網用電服務標準現狀及趨勢研究1

◆郭 政 崔繼峰 / 文

在發展清潔能源、應對氣候變化、保障能源安全的迫切需求下，智能電網已成為當前世界電網發展的新趨勢，而智能電網的建設是一項長期的、復雜的系統工程，它涵蓋政府、裝備和服務供應商、科研機構等多個方面。其中，標準化是支撐智能電網建設的重要手段，標準化可以有效規范智能電網的規劃設計、建設運行、設備制造、服務提供等，促進創新技術的產業化和商業化，提高智能用電服務的感知和質量。

一、智能電網內涵

智能電網（Smart Grid）是運用信息技術實現電力供求平衡自動控制的第二代供電網。主要利用能夠進行雙向傳遞信息的智能電表，即時掌握用戶電力消費、分布式電源的發電情況等信息。電力公司也可以通過智能電表及遠程監測、服務平臺控制空調運轉等實現節能。智能電網的發展為加強太陽能和風力等開發利用以及保持電力的穩定供應創造了可能。

當前發達國家對智能電網的界定是基于各國的電網發展實際狀況及特征，尋求與網絡、信息等現代技術的有機結合而實現電網智能化，新技術的應用繼續保持電網的原有形態，遵循電力系統的運行規律，并對電網運行性能進行深度優化和提高。從技術發展和應用的角度來看，開展智能電網研究和應用的相關國家、研究機構、專家對智能電網的共識是：智能電網是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網。

我國提出了“堅強智能電網”的概念，其內涵為“以物理電網為基礎將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網”。它以充分滿足用戶對電力的需求和優化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性、滿足環保約束、保證電能質量、適應電力市場化發展等為目的，實現對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。我國智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各電壓等級電網協調發展的堅強電網為基礎，但其出發點及其現代技術與物理電網相融合的特征符合世界智能電網發展的總體趨勢。

二、智能電網用電服務內容

隨著我國工業經濟的發展及城鎮化的進程，網絡信息技術深入應用，新型清潔能源不斷開發，而節能減排、電力可靠、服務便捷等針對電網服務的需求和期望持續產生并有機融合。

2.1 智能用電服務的現實要求

全球資源和環境問題的日益突出推動了新能源和可再生能源的利用，特別是推動需求側太陽能、風能、生物能、冷熱電三聯供等分布式能源發電，減少了對傳統能源的依賴，是未來能源技術以及我國能源戰略的發展方向。由于具有數量多、范圍廣、容量小、隨機性、間歇性等特點，分布式電源的大規模應用將給電網安全穩定運行和用電服務帶來很大影響。

我國的可持續發展戰略及國家能源戰略要求加強節能減排，提高能源利用效率。充分利用風能、太陽能等而建設的儲能裝置將迅速發展，數量眾多的電動汽車、充電樁及其他儲能裝置的充放電應用將對配電網設備容量配置、電網負荷產生較大影響。與世界先進水平相比，我國用電效率較低，各環節的電能浪費現象較為嚴重。智能用電服務面臨的新任務就是利用經濟、技術等手段，系統提高電能制造、傳輸及用電效率，優化電能消費方式，提升用戶側用電服務感知。

用戶側服務需求升級。隨著網絡信息技術的深入發展，物聯網的建設、智能家電及其他智能設備的創新、分布式發電及儲能設備的發展等新興應用對電網企業的服務理念、服務模式、服務內容和服務質量不斷提出新的更高要求，不僅要求電力成本更低、更加安全可靠，還希望享受更加個性化、多樣化、便捷化、互動化的服務，包括實時詳細了解自身電力消費情況、繳費結算、信息查詢、故障報修、業擴報裝、電動汽車充放電預約服務、電能上網等。

2.2 智能用電服務的基本內容

在智能電網的用戶側，依托堅強電網和現代管理理念，利用高級量測、高效控制、高速通信、快速儲能等技術，實現市場響應迅速、計量公正準確、數據采集實時、收費方式多樣、服務高效便捷，構建電網與客戶能量流、信息流、業務流實時互動的新型用電及服務的關系。

智能用電服務能夠為生產生活提供互動多樣的用電服務。一是根據電力用戶的個性化、差異化服務需求，實現能量流、信息流和業務流的雙向交互；二是支持需求側管理、智能小區和智能樓宇建設，及時響應用戶自由用電需求，指導用戶科學用電，提高終端能源使用效率；三是為用戶提供及時準確的電價信息、負荷信息和最佳用能方案與策略等；四是根據國內外智能電網的建設與發展目標，智能用電環節還將實現分布式電源的智能化管理、電動汽車及儲能的智能化管理、智能用能服務和能效診斷、智能量測及控制，以及促進電網企業開展優質服務的智能營銷業務管理與決策等諸多令人期待的、不斷完善的服務內容。

智能電網服務將深入變革電力用戶的消費習慣，促進電網企業依托智能用電互動服務平臺，不斷延伸服務領域，提升電力服務的附加值和讓渡價值，實現多方共贏。

三、智能電網用電服務標準

智能電網建設的復雜性、系統性要求建立一個系統、完善、開放的智能電網技術標準體系。智能電網服務內容的創新及用戶消費習慣的變革，促進電網服務的內外部環境發生顯著變化，進一步推動智能電網用戶側電力服務標準化需求的產生。

3.1 智能電網技術標準體系

美國主要由IEEE負責制定一套智能電網的標準和互通原則（IEEEP2030），包括電力工程、信息技術、互通協議等三個方面的標準和原則。另外，國際電工委員會（IEC）、美國國家標準與技術研究院NIST等也在發揮重要作用。我國國網公司制定發布了《智能電網技術標準體系規劃》，由8個專業分支、26個技術領域、92個標準系列及若干個具體標準組成，用于指導國家電網公司堅強智能電網企業標準的編制，為中國構建完善的智能電網標準體系奠定了堅實基礎。目前，國網公司正努力實現“基本建成堅強智能電網技術標準體系”的第二階段目標，重點推進優勢領域智能電網標準國際化，在“十三五”將深入優化完善堅強智能電網技術標準體系，提升我國堅強智能電網標準的國際水平。

3.2 智能用電服務標準狀況

目前，國內外多個組織針對智能用電標準化開展深入的研究，取得了一定的成果。從國外來看，IEC(國際電工委員會)制定發布了用戶系統與電網的系統接口、抄表費率和負荷控制、家庭網絡資源管理系列等標準。IEEE標準協會正式發布了《IEEE P2030 能源技術和信息技術與電力系統（EPS）、最終應用及負荷的智能電網互操作性指南》，涉及電力交通基礎設施導則、儲能系統接入電力系統的互操作導則、儲能系統和設備的應用試驗過程標準、智能能源規范導則、電力需求響應效益評價導則等智能用電標準。OASIS（結構化信息標準促進組織）、ZigBee聯盟等國際組織也在智能用電標準化工作方面開展了大量工作。

從國內來看，國網公司堅強智能電網技術標準體系中，智能用電環節目前有5個專業領域，主要是雙向互動服務、用電信息采集、用能服務、電動汽車充放電、用電檢測，涉及15個標準系列。截至目前，已編制的企業標準89項、行業標準32項、國家標準8項，與IEC、IEEE合作制定國際標準2項。目前，國標委已批準成立全國智能電網用戶接口標委會，智能用電服務類是標委會體系業務類型之一。

1）雙向互動服務。建設雙向互動服務平臺能更好地滿足用戶用電智能化、多樣化的服務需求，提高供電應急處置能力。本技術領域包括雙向互動服務平臺的建設、運行管理，雙向互動服務終端設備及系統等3個標準系列。

2）用電信息采集。用電信息采集系統為智能用電服務提供可靠的基礎數據支撐。本技術領域包括用電信息采集系統的建設、運行管理、用電信息采集終端設備及系統等3個標準系列。

3）智能用能服務。智能用能服務是對用戶的用能情況進行實時監測，并根據用戶的用能需求和能源供給情況，實現有序用電管理和能效管理智能化。本技術領域包括智能樓宇/小區的建設、運行管理、設備及系統等3個標準系列。

4）電動汽車充放電。電動汽車充放電設施可實現電動汽車與電網的雙向能量轉換，是堅強智能電網的重要組成部分。本技術領域包括電動汽車充放電設施的建設、運行管理、設備及系統3個標準系列。

5）智能用電檢測。建設手段完備、功能齊全的智能用電檢測系統，可進一步完善智能用電檢測體系，保證計量裝置和用電裝置的安全可靠運行。本技術領域包括智能用電檢測系統的建設、運行管理、設備等3個標準系列。

國網公司提出了需要優先制定的40項智能電網技術標準，其中在智能用電領域優先制定標準包括7項（見表1）。國家電網已針對這些智能用電服務內容，研究出臺相應的企業標準；但從國家層面來看，有關智能用電服務內容的標準文件較為缺乏，國家電網為發展智能電網及用電服務而制定的企業標準尚沒有形成國家標準。

歐美國家智能電網的用電服務側重需求響應，開展的智能用電服務研究和實踐主要集中在配電和用戶側。而我國智能電網的發展首要任務是滿足電力負荷需求，保護環境，解決能源資源和用電中心嚴重不匹配的遠距離輸電問題，更側重于輸電、配電、變電的智能電網設施建設，而保證安全有效的供電及可靠穩定的電能質量，可再生能源的入網、智能電網需求側管理的技術開發、培育成熟廣泛的終端用戶及服務一體化建設，提升用戶層面上的互動性和服務整合能力等方面等尚處于研究和試點階段。在此背景下，智能用電服務的標準建設尚沒有被納入當前亟需研究的智能電網核心標準范疇，我國智能電網發展階段的目標和需求決定了智能用電服務標準發展將在一段時間內晚于指導我國智能電網建設的核心技術標準的研究進程。

四、把握智能用電服務標準發展趨勢

從上文研究可以看出，我國在智能電網需求側標準化領域的工作正處于發展的起步階段，當前取得的成果尚不能搭建起完整、統一的智能用電服務標準體系，相關技術標準的研究還沒有有力支持智能電網需求側服務體系建設及標準的形成，相應的標準考核和認證體系也相對缺乏，這在很大程度上延遲了我國智能電網需求側產業的迅速發展。隨著我國智能電網技術研究及基礎建設的推進和完善，智能用電服務及其標準體系的研究將成為實現連接智能電網與廣大用戶的首要任務。

1）各電力研究機構、行業協會及企業應重視智能電網用戶側在智能電網產業及衍生產業發展中的作用，加大智能用電服務的技術及服務研發和儲備；根據國家智能電網的發展戰略及借鑒國網公司智能電網技術標準體系的研究框架和思路，變革傳統電網的服務理念，利用智能電網的建設成果創新實施智能電網環境下的用戶側服務，強調用戶體驗，不斷補充編制、修訂新的標準文件，細化、明確適用于智能電網需求側發展的服務標準及服務提供標準等要求和規范，進而建立邏輯清晰、內容完善、相互支撐的智能電網需求側服務標準體系。

2）產業的發展及企業技術和服務體系的完善將促進智能電網需求側技術和服務的企業標準、行業標準上升為國家標準；在國家層面上從智能電網需求側需求出發，以智能電網需求側系統與設備為對象，形成完善的智能電網需求側技術標準體系以及智能電網需求側服務標準體系（包括用戶服務體系、智能電網與智能家居的應用對接、信息通信安全等方面）。

表1 部分智能用電服務技術標準

3）開展智能用電服務標準化的國際化研究，把握國際智能電網發展趨勢，積極參與國際智能電網技術標準建設工作，引進并消化吸收發達國家成熟的服務理念、方式及經驗，逐步研發推廣智能電網用電服務標準體系建設，推進我國智能電網需求側技術標準體系以及智能電網需求側服務標準體系的國際化，實現我國智能電網需求側服務標準在內的技術標準體系與國際體系的接軌，并努力爭取將中國智能電網需求側關鍵標準推薦為國際標準。

五、結語

目前，我國智能電網建設已取得積極成效，產業投資、技術研發等各環節都呈現出快速發展的勢頭，未來將在推進智能電網的互動用電試點、提升智能電表的全國滲透率等方面開展相關工作。作為我國堅強智能電網的重要組成部分，智能用電與廣大用戶關系最緊密，智能電網需求側服務需求的挖掘、服務內容的實施、服務資源的集聚等需要在規范、科學的標準體系下與用戶保持良好的互動。因此，應充分結合我國國情及智能電網發展階段，重視智能用電技術和服務標準的制定和完善，在傳統電網運營和服務基礎上，研究在智能電網環境下建立具有國際水平的智能電網需求側服務的標準體系，促進我國智能電網不斷拓展服務的深入和廣度，持續滿足用戶電力消費的個性化、差異化服務需求。

（略）

（作者單位：上海質量管理科學研究院）

1本文“受‘十二五’國家科技支撐計劃項目‘支撐認證認可的評價分析、檢測驗證與有效性保障技術研究與示范’（項目編號：2012BAK26B00）資助”。