国内外智能电网评价体系对比分析

孙 强， 葛旭波， 刘 林， 徐 欣， 张义斌， 曾 沅， 尹 明

(1.国网能源研究院， 北京 100052； 2.华北电力大学经济与管理学院， 北京 102206； 3.天津大学电气与自动化工程学院， 天津 300072)

国内外智能电网评价体系对比分析

孙 强1， 葛旭波1， 刘 林1， 徐 欣2， 张义斌1， 曾 沅3， 尹 明1

(1.国网能源研究院， 北京 100052； 2.华北电力大学经济与管理学院， 北京 102206； 3.天津大学电气与自动化工程学院， 天津 300072)

智能电网综合评价可对智能电网的整体特性进行全面评估，其评估结果可反映当前的发展水平，发现电网发展的薄弱环节和制约因素，找出与目标的差距。文中详细分析了国际上已经提出的IBM智能电网成熟度模型、美国能源部(DOE)智能电网发展评价指标体系、美国电力科学院(EPRI)智能电网建设评估指标、欧盟智能电网收益评估体系等，从发展水平、评价对像、指标范围、应用情况等方面与国内的“两型”电网指标体系、电网发展指标体系、智能电网试点项目评价体系进行了对比分析，提出了构建适合我国国情的智能电网综合评价体系的思路、原则及应注意的问题，为加快我国智能电网综合评价体系建设提供了参考和依据。

智能电网； 综合评价； 评价指标

电网作为经济社会发展重要的基础设施，是实现能源转化和电力输送的物理平台，同时，电网也是实现大范围资源优化配置、促进市场竞争的重要载体[1～4]。由于电网自身独特的物理属性和社会属性，对电网系统的评价必须统筹考虑电网的技术性和经济性因素，同时体现电网的综合社会效益。智能电网在积极应对气候变化、保障国家能源安全、促进绿色经济发展等方面所具备的强大功能已经在国际上达成共识，它是现代电网发展的必然趋势。目前，处于不同发展阶段的国家都在紧密结合自身国情特点，积极探索和实践智能电网发展建设的有效途径。

智能电网是一项复杂、庞大的系统工程，而智能电网的实践目前在世界范围内仍处于起步阶段[5～7]，全面科学的评价智能电网综合效益，及时发现智能电网建设运行中的不足，实现智能电网建设中技术和经济的均衡发展，对于正确指导智能电网规划、建设、运行、管理具有重大现实意义。一方面，智能电网是传统电网基础上的升级和改造，它具备了传统电网的所有功能；另一方面，智能电网又体现了高度信息化、自动化、互动化等崭新的特点，大大提升和扩展了传统电网的各种功能。因此，科学的智能电网评价方法体系中既要保持对传统电网功能的正确评估，同时要全面反映智能电网自身的技术特点和功能属性。

1 国外智能电网评估方法

欧美等发达国家在电网发展建设和运行管理方面具有较高水平，在电网评价方面积累了比较丰富的经验。近期，许多国家和著名公司纷纷将建立智能电网评估体系作为研发重点，体现了智能电网评估在引导、促进智能电网发展中的重要地位。目前已经提出的智能电网评估体系主要有IBM智能电网成熟度模型、美国能源部(DOE)制定的智能电网发展评价指标体系、美国电科院(EPRI)的智能电网建设评估指标、欧盟的智能电网收益评估体系等。

1.1IBM智能电网成熟度模型

智能电网成熟度模型[8～10]是由IBM公司、APQC(american productivity & quality center)组织和全球智能电网联盟合作研究提出的。智能电网成熟度模型将智能电网的基本功能定位于：提高系统的可靠性和效率、接纳更多的新能源、使用户更多的与电网互动。

智能电网成熟度模型根据智能电网的规划、建设、运行及业务应用等情况，将智能电网发展分为5个不同的成熟度阶段，同时，根据人员技术和运行流程两个方面将智能电网评估分为8个领域，提出共约200个特征来表述智能电网各个阶段的特点和具体表现，其体系及内容见表1。

表1 IBM智能电网成熟度评估体系

该指标体系有助于电力企业确定当前所处的阶段，找出与目标的差距和需要提高的方向，鼓励、指导和支持在全球各地电力公司和相关行业在智能电网方面的努力和投资。

1.2 美国能源部智能电网发展评价指标体系

2009年7月，美国能源部发布智能电网评估框架体系[11，12]，总结提出智能电网应具有：基于高度信息化的用户参与、容纳各种发电和储能装置、允许引入新服务和新市场、根据用户需求提供不同的电能服务质量、优化资产利用效率和电网运行效率以及能够应对各类扰动袭击和自然灾害等六种特性。

根据对智能电网六项特性的描述，美国能源部提出了一个由四组共20项指标构成的评估体系，如表2所示。

表2 美国能源部智能电网评估框架体系

该指标评价体系是紧随其对智能电网的特性和远景描述而提出来的，比如动态定价、高级计量都是用户参与智能电网运行的前提；分布式电源互联政策和联网的分布式发电技术则分别代表了是否鼓励用户发展分布式电源和电网是否具备合理利用分布式电源的能力；电动汽车、开放的架构和标准体现了满足新产品、新服务的需求等。

1.3美国电科院智能电网建设项目成本/收益评估指标

美国电科院(EPRI)在美国能源部发布的智能电网发展评价指标体系[13]基础上建立了智能电网建设及其项目的评估指标体系，该指标体系用于智能电网整体建设进程和单个建设项目的评估，其评价目的是智能电网建设进程的推进程度和收益情况，并为估算智能电网建设的成本/收益分析提供基础。EPRI基于对美国智能电网特性描述而建立的智能电网建设项目收益评估体系的基本内容如表3所示。

表3 EPRI智能电网建设项目成本/收益评估指标

EPRI提出的指标体系要比美国能源部的指标体系更加具体和细化，这与其评价目的是一致的--评价智能电网建设的推进和收益情况，同时，提高了电网自愈功能的重要性，使其成为智能电网的一大特性。

1.3欧洲智能电网效益评估指标体系

欧洲发展智能电网的驱动因素可以归结为市场、安全与电能质量、环境等三方面[16，17]。欧洲智能电网的发展目标主要是通过智能电网建设实现低碳的电网和能源系统。基于这些认识，欧洲输电运营商组织和欧洲配电运营商组织联合发布了智能电网效益评估指标体系[14，15]，将智能电网的效益分为9部分，如表4所示。

表4 欧洲智能电网效益评估指标体系

该体系的作用是适当的促进和发展有效的、高效的智能电网技术和设备，对智能电网建设项目的效益进行评估，优先选取更有效、更高效的建设项目。

2 国内智能电网评估方法

近年来，我国电网发展建设迅速，电网结构逐步趋于成熟合理，供电服务水平不断提升，在特高压输电等领域已经达到世界先进水平。智能电网发展得到我国政府的高度重视，以国家电网公司为代表的许多单位积极开展智能电网的研发、建设和实践工作，我国智能电网与世界处于同一发展水平。国内电力行业在电网的发展、建设评估方面已经开展了许多实际工作，提出了“两型”电网指标体系、电网发展指标体系等评估系统[18]，近期，针对智能电网的试点工程项目，开展了智能电网试点项目评价方面的研究，为下一步推广应用智能电网技术提供了参考借鉴。

2.1 “两型”电网指标体系

“两型”电网即“资源节约型、环境友好型”电网。“两型”电网指标体系[19]，是在电网固有的安全性、可靠性和经济性指标体系基础上，进一步科学反映电网发展中资源节约效果与环境友好程度。“两型”电网评价指标体系包括措施性指标和效果性指标，如表5所示。

通过对该指标体系的应用分析，将有助于从“两型”电网的角度认识电网当前的情况，来指导“两型”电网的规划发展，落实“两型”电网的建设目标。

表5 “两型”电网评价指标体系

2.2 电网发展评估指标体系

电网发展评估指标体系[20]主要针对电网快速发展环境下，开展有关衡量经济发展、电网发展速度、建设规模、发展质量和效益的分析和研究。从安全、经济、优良、协调、智能五个方面建立了电网发展评估指标体系，并给出了各指标定量计算方法。指标体系主要内容如表6所示。

表6 电网发展评估指标体系

该指标体系对电网发展提出了量化评估方法和评估模型。该评估体系研究过程中，智能电网的概念尚未明确提出，仅对电网智能化评估进行了初步探讨。

2.3 智能电网试点项目评价指标体系

智能电网试点项目评价指标体系[21]主要针对国家电网公司开展的智能变电站、配电自动化等各项智能电网试点项目，分别进行项目成效分析和评估，指标体系如表7所示。

该评价体系针对三类智能电网试点项目，从技术水平、经济效益、社会效益以及实用化等方面，进行量化分析评估，以便调整完善、统一规范及全面推广智能电网重点项目的建设。

表7 智能电网试点项目评价指标体系

3 国内外智能电网评价体系的对比分析

(1)国外智能电网评价体系研究起步较早，其发展与智能电网建设紧密联系。

由于国外发达国家在电网发展建设评价方面已经积累了相当丰富的经验，对智能电网评价体系的作用和定位也更加明确，因此在智能电网规划建设初期，就十分重视智能电网的评价工作，与智能电网技术研发、工程建设等相关工作同步开展，同时，除了电力公司、咨询机构之外，一些国家的政府也积极支持和引导相关工作的开展，起到了重要的推动作用。

2009年7月，美国能源部在其第一次关于智能电网的系统报告《智能电网系统报告》中就将智能电网的评价指标作为重要内容进行了论述；IBM作为世界最早倡导发展智能电网的国际性著名机构之一，在2009年提出了智能电网成熟度模型，并在全球50多个电力公司得到了应用。

我国在智能电网规划、试点、技术研发等领域与其他国家差别不大，但是对于智能电网综合评价方面开展的工作相对薄弱。虽然电力行业、制造业、标准制订机构等相关企业单位已经开展了许多具体实施建设工作，但是在智能电网评价标准方面还没有形成共识，智能电网建设存在发展不平衡等风险。

(2)智能电网的各种评价体系体现了对智能电网内涵理解的不同和侧重不同。

目前，全球领域在智能电网战略意义、结构组成、推进措施等方面已经达成众多共识，如智能电网是包括发电、输变电、配电、用户等各个环节的完整电力系统，智能电网也是各国推动本国经济发展新的增长点等，但是由于各国基本国情以及电力行业发展阶段的不同，在具体制定智能电网发展目标和实施路径时，考虑的评估指标和标准也不尽相同。如美国电网设施老化陈旧，安全稳定隐患比较突出，因此，美国电科院制定的评价指标中非常强调电力系统的安全可靠运行特性；而欧洲各国面临巨大的减排压力和资源相对溃乏的现状，因此，其制定的智能电网评价指标中对新能源的开发利用和低碳发展给予了特别关注。

我国必须从自身国情出发，提出一种适合我国经济社会发展的智能电网发展模式。我国目前正处于城镇化、工业化快速发展阶段，智能电网作为公共基础设施，必须首先充分发挥智能电网服务于经济社会发展的基本属性，体现国家在能源战略调整、经济发展方式转变中的主要思路，服务于广大人民工作生活的需要，因此，我国智能电网评价应该从全社会的角度出发，对智能电网的技术可行性、经济合理性以及社会效益进行综合评价。

(3)我国亟需形成统一的智能电网综合评价体系，科学衡量智能电网发展现状并指导智能电网未来发展方向。

与国外提出的智能电网评价体系相比，我国目前关于智能电网的评价主要还停留在针对传统电网所提出的评估体系阶段，如"两型"电网指标体系主要是针对传统电网的建设实施效果进行评估；电网发展评估指标体系虽然体现了电网智能化的因素，但是囿于当时对于智能电网的理解还不成熟，智能化还仅仅是作为传统电网性能的一种补充，无法形成针对整个智能电网系统的科学评估；智能电网试点项目评价指标体系虽然是针对智能电网开展的专项评估，但是该评估目的主要是针对单个具体项目，各个评估对象之间相互独立，缺乏相互影响的考虑和综合评判的职能，无法全面评估智能电网系统的建设运行状况和综合效益。

我国智能电网评估体系必须将智能电网作为一个有机整体，深刻体现智能电网信息化、自动化、互动化特性，充分考虑智能电网带来的电动汽车、储能等增值服务模式，以及节能环保等社会效益，在能够体现智能电网发展的时域差别和区域差别的基础上，形成对智能电网系统的统一综合评价。

4 结语

在世界范围内，智能电网已经成为电网发展的总体趋势。智能电网的科学评价直接关系到智能电网的规划布局、投资方向、技术路线以及实施效果等关键问题，各国已经开展了许多相关研究和实践工作，加快研发和应用统一的智能电网评价体系是当前我国加快智能电网建设的重要举措。

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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

孙 强(1977-)，男，高级工程师，研究方向为能源电力规划、电网及智能电网规划与研究。Email:sunqiang@sgeri.sgcc.com.cn 葛旭波(1969-)，男，高级工程师，研究方向为能源电力规划、电网及智能电网规划与研究。Email:gexubo@sgeri.sgcc.com.cn 刘 林(1982-)，男，工程师，研究方向为能源电力规划、电网及智能电网规划与研究。Email:liulin@sgeri.sgcc.com.cn