智能電網的概念及基本特征

【發展智能電網的背景】

電網是經濟社會發展的重要的基礎設施，然而，近些年來，電網安全穩定運行的客觀環境正在發生著巨大的變化。電網負荷快速的增長，大區電網互聯初步形成，電力市場運行因素對電網運行的影響日益顯現，加之受全球氣候變化的影響，極端氣候環境對電網安全穩定工作提出了很多的新挑戰。智能電網并沒有一個確定的概念，需要根據實際情況賦予新的含義。

【什么是智能電網】

智能電網是指一個完全自動化的供電網絡 ，其中的每一個用戶和節點都得到實時監控，并保證從發電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。智能電網通過廣泛的應用分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統的集成，保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動。

【智能電網的特點】

盡管各國根據自身的國情對智能電網建設有著不同的重點和目標，但是智能電網建設的驅動都是基于市場、安全、電能質量和環境因素，其特征可歸結為：自愈、兼容、交互、協調、高效、優質、集成。

【智能電網的發展歷史】

1.2006年，美國IBM公司提出的"智能電網"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"。

智能電網是指一個完全自動化的供電網絡，其中的每一個用戶和節點都被實時監控，并保證從發電廠到用戶端電器之間每一點上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應用分布式智能、寬帶通信以及自動控制系統的集成，智能電網保證了市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動。從技術角度講，智能電網有3個層面的含義：首先是利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等環節關鍵設備的運行狀況進行實時監控；然后將獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合；最后通過對數據的分析、挖掘，達到對整個電力系統運行的優化管理。

中國智能電網

發展歷程

堅持智能電網的發展，可以使電網功能逐步擴展到促進能源資源優化配置、保障電力系統安全穩定運行、提供多元開放的電力服務、推動戰略性新興產業發展等多個方面，意義重大。

智能電網產生的巨大效益

作為我國重要的能源輸送和配置平臺，智能電網從投資建設到生產運營的全過程都將為國民經濟發展、能源生產和利用、環境保護等方面帶來巨大效益。

1. 在電力系統方面：可以節約系統有效裝機容量；降低系統總發電燃料費用；提高電網設備利用效率，減少建設投資；提升電網輸送效率，降低線損。

2. 在用電客戶方面：可以實現雙向互動，提供便捷服務；提高終端能源利用效率，節約電量消費；提高供電可靠性，改善電能質量。

3. 在節能與環境方面：可以提高能源利用效率，帶來節能減排效益；促進清潔能源開發，實現替代減排效益；提升土地資源整體利用率，節約土地占用。

4.其他方面：可以帶動經濟發展，拉動就業；保障能源供應安全；變輸煤為輸電，提高能源轉換效率，減少交通運輸壓力。

智能電網的發展歷程

智能電網在我國的發展主要經歷了以下三個發展階段：

1. 第一階段為規劃試點階段(2009—2010年)：重點開展堅強智能電網發展規劃工作，制定技術標準和管理規范，開展關鍵技術研發和設備研制，開展各環節的試點工作。

2. 第二階段為全面建設階段(2011—2015年)：加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用。

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

上述三個階段是為實現堅強智能電網建設目標做出的整體性安排，并不能截然分開。技術研發、設備研制、試點驗證、標準完善和推廣應用等工作將貫穿始終。針對不同階段的建設需求，將陸續安排新的技術研究和工程試點項目，待成熟后統一組織推廣應用。

中國智能電網的發展方向

智能電網是在傳統電力系統基礎上，通過集成新能源、新材料、新設備和先進傳感技術、信息技術、控制技術、儲能技術等新技術，形成的新一代電力系統，具有高度信息化、自動化、互動化等特征，可以更好地實現電網安全、可靠、經濟、高效運行。

智能電網

發展智能電網是實現我國能源生產、消費、技術和體制革命的重要手段，是發展能源互聯網的重要基礎。

發展智能電網，有利于進一步提高電網接納和優化配置多種能源的能力，實現能源生產和消費的綜合調配；

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

有利于支撐新型工業化和新型城鎮化建設，提高民生服務水平；

有利于帶動上下游產業轉型升級，實現我國能源科技和裝備水平的全面提升。

發展目標

2015年7月6日，國家發改委、國家能源局印發《關于促進智能電網發展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》明確了智能電網的定義和發展智能電網的重要意義。

《意見》指出了智能電網的發展目標，即到2020年，初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經濟、清潔環保的智能電網體系，滿足電源開發和用戶需求，全面支撐現代能源體系建設，推動我國能源生產和消費革命；帶動戰略性新興產業發展，形成有國際競爭力的智能電網裝備體系。

此外，《意見》還為智能電網的各項功能分別提出了發展目標：實現清潔能源的充分消納；提升輸配電網絡的柔性控制能力；滿足并引導用戶多元化負荷需求。

《意見》還提出智能電網建設的十大任務，即建立健全網源協調發展和運營機制，全面提升電源側智能化水平；增強服務和技術支撐，積極接納新能源；加強能源互聯，促進多種能源優化互補；構建安全高效的信息通信支撐平臺；提高電網智能化水平，確保電網安全、可靠、經濟運行；強化電力需求側管理，引導和服務用戶互動；推動多領域電能替代，有效落實節能減排；滿足多元化民生用電，支撐新型城鎮化建設；加快關鍵技術裝備研發應用，促進上下游產業健康發展；完善標準體系，加快智能電網標準國際化。

電網

智能電網的關鍵技術概況介紹

智能電網的發展越來約收到社會的關注和重視，主要關鍵技術如下：

建立堅強、靈活的網絡拓撲

堅強、靈活的電網結構是未來智能電網的基礎。我國能源分布與生產力布局很不平衡，為了緩解此現狀所帶來的不利影響，我國開展了特高壓聯網工程、直流聯網工程、點對點或點對網送電等工程的實施建設。隨著電網規模的擴大、互聯電網的形成，電網的安全穩定性與脆弱性問題越來越嚴重，對主網架結構的規劃設計要求也相應地提高。

實現開放、標準、集成的通信系統

智能電網的發展對網絡安全提出了更高的要求，智能電網需要具有實時監視和分析系統目前狀態的能力:既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對已經發生的擾動做出響應的能力。

配備高級的電力電子設備

現代電力系統應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撲和DSP全數字控制技術，包括可控硅并聯電抗器、多功能固態開關、智能電子裝置、靜止同步補償器、有源濾波器、動態電壓恢復器、故障電流限制器以及高壓直流輸電所用裝置和配網用的柔性輸電系統裝置等。

智能調度技術和廣域防護系統

調度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術，協調電力系統元件保護和控制、區域穩定控制系統、緊急控制系統、解列控制系統和恢復控制系統等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調度的核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現大面積連鎖故障的預防。

高級讀表體系和需求的側管理

智能電網的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一。電網的智能化首先需要電力供應機構精確得知用戶的用電規律 ，從而對需求和供應有一個更好的平衡。因此目前國外推動智能電網建設，一般以構建高級量測體系為切入點。同時，高級讀表體系為電力系統提供了系統范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實時電力市場，而且能夠實現對諸如遠程監測、分時電價和用戶側管理等更快和更準確的系統響應，構建智能化的用戶管理與服務體系，實現電力企業與用戶之間基本的雙向互動管理與服務功能以及營銷管理的現代化運行。

高級配電自動化

高級的配電自動化將包含系統的監視與控制、配電系統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雜的控制系統：①系統全部元件必須在一個開放式的通信體系結構內并具有協同工作能力；②將使用經由分布式計算的局部分布式控制；③使用傳感器、通信系統和分布式的計算主體，對電力交換系統的擾動快速做出反應，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電和分布式儲能，其中分布式發電技術包括:微型燃氣輪機技術、燃料電池技術、太陽能光伏發電技術、風力發電技術、生物質能發電技術、海洋能發電技術、地熱發電技術等；分布式儲能裝置包括蓄電池儲能、超導儲能和飛輪儲能等。

在我國，風能、太陽能發電的主要發展方式是在沙漠、戈壁灘等偏遠的地區，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，會對可靠供電造成沖擊，當地電網無法適應可再生能源集中開發和利用，這就需要解決風能、太陽能等可再生能源大規模開發的間歇性、不確定性問題，保證電力的規模接入和遠距離送出，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。

中國智能電網發展的進展情況簡介

背景

進入21世紀以來，在經濟發展低碳化、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蓬勃興起，智能電網發展方興未艾，成為世界各國開發利用清潔能源、應對氣候變化、保障能源安全的戰略選擇。

中國政府高度重視智能電網發展，連續兩年將發展智能電網寫入政府工作報告，并在《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中明確指出：“發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術，依托信息、控制和儲能等先進技術，推進智能電網建設。”發展特高壓和智能電網，已成為國家能源戰略的重要內容。

國家電網公司堅持以科學發展為主題、以轉變發展方式為主線，準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月率先提出了建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網的戰略目標，經過幾年的探索實踐，取得了重要成果。

成果一

一是形成了完整的堅強智能電網戰略規劃體系。實施“一特四大”戰略，是解決我國能源發展深層次問題、從根本上緩解煤電運緊張矛盾的戰略措施。創造性地將“堅強”與“智能”相融合，明確了建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網的戰略目標。編制了堅強智能電網規劃綱要以及電網智能化、配電網、通信網、信息網等專項規劃。按照統籌規劃、統一標準、試點先行、整體推進的建設原則，全面推進堅強智能電網建設。

向家壩—上海特高壓直流示范工程

二是成功建設了特高壓交流、直流示范工程。自主建設了世界上電壓等級最高、輸電能力最強、技術水平最先進的晉東南—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程和±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，一直保持安全可靠運行。特高壓交流試驗示范工程榮獲“新中國成立六十周年經典工程”“國家優質工程金質獎”和“中國工業大獎”等重要獎項。

上海世博園智能電網

三是系統開展了智能電網工程項目試點。目前開展的三批29類共287項智能電網試點項目涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電、調度、通信信息所有環節，在世界范圍內建設規模最大、應用領域最廣、推進速度最快。目前，已竣工127項，新建或改造了18座智能變電站，用電信息采集系統提前進入全面推廣階段，實現自動采集5451萬戶。結合我國實際提出了現階段以換電為主、插充為輔，集中充電、統一配送的電動汽車充換電運營模式，環渤海、長三角兩個區域的跨城際智能充換電服務網絡正在建設，上海世博園智能電網綜合示范工程建成投運。國家級風光儲輸示范項目、中國與新加坡戰略性合作項目天津生態城綜合示范工程正在加快建設。智能小區、光纖入戶、直升機智能巡檢等項目也取得重要進展。

四是構建了功能齊全、技術領先的試驗研究體系。建成特高壓交流、直流、高海拔、工程力學4個試驗基地，大電網仿真、直流成套設計2個研發中心，以及大型風電并網系統、太陽能發電、智能用電技術3個國家級的研發（試驗）中心。

五

五是實現了關鍵技術和設備的創新突破。依托自主創新，成功研制了大容量變壓器、6英寸晶閘管等大批特高壓關鍵設備和元器件，已獲授權專利441項，發布企業標準135項，在特高壓領域實現了“中國創造”和“中國引領”。在智能電表、大容量儲能電池、可再生能源接入、風電機組低電壓穿越技術研究和設備研制等方面取得了一批重大成果。率先編制并發布《智能電網技術標準體系規劃》和《智能電網關鍵設備研制規劃》，構建了系統的技術標準體系框架，發布企業標準129項。

六

六是提升了公司國際影響力和競爭力。國家電網公司發展特高壓和智能電網取得的理論和實踐成果得到了國際組織和同行的高度肯定和廣泛認同。公司在堅強智能電網方面的技術優勢已經成為實施“走出去”戰略的核心優勢，不僅提升了公司在世界能源和電力領域的地位和影響力，帶動了民族裝備制造業創新發展，而且促進了我國國際形象的提升。