智能电网承载人类美好梦想

文 Article_李文启

进入21世纪，世界各国电力工业不约而同提出了建设和发展智能电网的目标。尽管各国提出建设智能电网的初衷有所不同，但是随着人们对智能电网认识的不断深入，在应对当前面临的能源危机、合理有效配置资源，建设绿色、环保、舒适的宜居环境，不断满足用户和电网的互动需求等方面，智能电网正在发挥不可替代的作用。可以说，智能电网与人类的生活息息相关，是人类追寻幸福生活、实现美好梦想的重要手段。

一、智能电网是现代科技和电力技术发展的必然选择

19世纪80年代第一个交流输电系统建成以来，电网发展经历了电压等级由低到高、联网规模由小到大、配置能力由弱到强等三个阶段：初级电网阶段（从19世纪后期到20世纪中期）、互联电网阶段（从20世纪中期到20世纪末）、智能电网阶段（从本世纪初开始）。电网作为世界上最大的复杂高维非线性控制系统，如何保证其安全、可靠、经济运行一直是电力工作者最为关心的问题。通信技术、计算机技术、传感器技术、信息处理技术以及物联网、云计算等技术的飞速发展，为解决智能电网阶段的问题提供了可能。本世纪初，世界各国纷纷提出建设智能电网。美国立足于对上个世纪70年代以来形成的网架进行更新换代，同时利用计算机、自动化技术来替代人工，提高电网运营效率。欧盟则重点关注利用分布式电源发电，利用电网尽可能多地吸纳风电、光伏等发出的电能。中国作为最大的发展中国家，由于幅员辽阔，资源分布不均衡、经济发展不平衡等现实因素，提出建设坚强智能电网更是势在必行。

我国的坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

2009年以来，国家电网公司开展了一系列试点工程探索和推广建设工作，截至2013年年底，公司已累计建成试点项目29类298项。电网智能化水平持续提升，累计建成智能变电站843座，配电自动化10千伏线路6185条，电动汽车充换电站400座、充电桩1.9万个，推广智能电能表1.82亿只。智能电网已成为现代科技与传统电力技术相结合的典范。

二、智能电网是应对能源危机、保障能源安全的重要平台

当今世界，经济社会发展使得人类对能源的依赖程度不断加深。随着人类活动的不断拓展，对石油、煤炭、天然气等化石能源的需求也越来越大。据统计，2010年，我国一次能源消费总量达到32.5亿吨标准煤，是1980年的5.4倍。据国际能源署（International Energy Agency，IEA）2010年对我国一次能源需求的预测，2015年将达到41.2亿吨标准煤，2020年将达到45.1亿吨标准煤。与此同时，生态和环境对能源发展的约束作用也越来越强。目前，全球气候变化问题备受关注，碳排放问题已经成为能源供应能力提升的重要约束因素。同等条件下，煤炭的二氧化碳排放量比石油高出约30%，比天然气高出约70%。而我国以煤炭为主的能源消费结构和西方发达国家相比处于不利地位。近两年来出现的PM2.5污染物问题再一次把煤炭燃烧等推到了风口浪尖。能源生产和消费格局正在发生深刻变化，能源安全问题得到社会普遍关注。我国能源对外依存度较高，尤其是原油对外依存度，2010年已经达到54.8%，对国家能源安全构成了严峻考验。消费方面，近年来，随着我国经济的快速发展，能源需求增长加快。终端能源消费中，煤炭所占比重持续下降，石油和电力所占比重大幅提升。

面对目前能源现状，智能电网建设在推广电能替代方面发挥了重要作用。“以电代煤，以电代油，电从远方来”指出了电能替代的新思路。我国能源资源与能源需求呈逆向分布，80%以上的煤炭、水能和风能资源分布在西部、北部地区，而75%以上的能源需求集中在东部、中部地区。能源资源与能源需求分布不平衡的基本国情，要求我国必须在全国范围内实行能源资源优化配置。建设智能电网，为能源资源优化配置提供了一个良好的平台。智能电网建成后，将形成结构坚强的受端电网和送端电网，电力承载能力显著加强，形成“强交、强直”的特高压输电网络，实现大水电、大火电、大核电、大型可再生能源基地的跨区域、远距离、大容量、高效率输送，显著提升大电网的能源资源优化配置能力。

三、智能电网将改变并且正在改变人类的生活方式

在人类发展历史进程中，每一次能源变革都对人类的生产和生活方式产生巨大影响。18世纪中期的第一次工业革命，由于蒸汽机的大规模使用，改变了传统手工作坊式的生产方式，推动了近代工业的建立和发展。19世纪中后期的第二次工业革命，由于电力的发明及广泛应用，推动了现代工业的建立和大发展。进入21世纪后，以电为中心、以新能源大规模开发利用为特征的新一轮能源变革正在世界范围内蓬勃兴起。有学者把这次工业革命称为第三次工业革命，其对未来社会发展及人类生活方式的影响将远远超出我们的想象。基于智能电网的清洁能源大规模开发利用，将彻底解决环境污染和碳排放问题，重现青山绿水和白云蓝天。

上世纪末互联网技术、本世纪初物联网技术的飞速发展，为构建智慧地球，共享人类发展成果提供了技术可能性。目前世界各国都加大了在智慧产业方面的力度。我国2013年提出建设智慧城市，目前已经有193个城市被确定为试点。智能电网与物联网、互联网等深度融合后，将构建智慧城市公共服务平台，为智慧城市提供基础能源支撑和综合信息服务。届时能源供应、信息通信、家政医疗、物流交通、远程教育、电子商务等各方面的服务都可以基于这个平台实现；智能电网建设中，智能家居、智能小区、智能楼宇、电动汽车等深化推广，将会逐渐改变人类生活和出行方式。在不远的将来，智慧城市已经普及，我们居住在具有智慧管理功能的住所，乘坐自动驾驶的电动汽车，使用绿色电源生产的日用品，实现人类美好生活的革命性变化。

四、智能电网助力实现中国梦

进入2013年，雾霾天气大范围、长时间笼罩中国，中国人第一次深刻体会到生活在蓝天白云下是多么幸福，也真正意识到生态环境保护问题已经不再只是环保部门的事情，每个人都负有责任。从目前雾霾天气的成因来看，燃煤排放、汽车尾气、工业污染等是主要元凶。治理雾霾天气，需要社会各界共同努力。

智能电网建设能够使绿色清洁能源无障碍接入电网。在发电侧，可以对大规模的风电场发电和光伏发电进行集中接入；在配电网，可以就地接入分布式光伏、风电、新能源发电等，从而逐步降低燃煤发电在总电能生产的比重。同时，积极研究清洁煤燃烧技术和脱硫脱硝新技术，进一步降低现有燃煤机组的污染物排放。

智能电网的建设能够改变目前燃油汽车一统天下的局面。燃油汽车经过100多年的发展，目前已经遍布世界各个角落。新能源汽车，特别是电动汽车的出现，为人们绿色健康出行提供了新的解决方案。尽管目前尚有许多难题需要克服，如动力电池在造价和寿命方面还不尽如人意，电动汽车充电行驶里程较短等，但是这些问题都可以通过科技发展和技术进步最终得到解决。电动汽车被认为是燃油汽车的最终替代者，目前我国已经开展了电动汽车充换电设施建设，部分电动公交车、电动环卫车等已经投入运行。在不远的将来，电动汽车一定会走入千家万户。而电动汽车和电网的双向互动技术（V2G），不仅能够使电动汽车从电网补充电能，而且也能够在电网高峰时段，将电动汽车作为储能设备参与电网调峰，为用户赢取可观的经济效益。

智能电网建设可以淘汰高耗能企业，有利于调整产业结构，使经济结构更加合理。智能电网的主要特征之一是实时交互性。未来智能电网将会建成能源互联网，各种新兴用户和各类微电源会如现在计算机接入互联网一样随时接入和退出。为保障庞大的能源互联网安全可靠运行，除了系统中有足够的储能装置外，动态定价机制将会作为无形之手进行自动调节。产业结构中的高耗能产业成本必将大幅提升。这些企业要么转型，要么破产，从而推动产业结构向最优化进行调整，整个国民经济将会变得更加具有活力。

2013年3月17日，国家主席习近平发表讲话，号召人们为实现中国梦而努力奋斗，并对中国梦进行了全面阐述。习近平指出，实现中华民族伟大复兴的中国梦，就是要实现国家富强、民族振兴、人民幸福。其实也可以这样理解，人民幸福了，民族才能振兴，国家才能富强。因为只有人民幸福，安居乐业，民族和国家才能繁荣昌盛，中国梦才能够真正实现。

从某种意义上说，人类生活的发展史，就是一部能源发展和利用的历史。新世纪智能电网的出现，将承载并推动第三次工业革命，在改变能源生产方式、资源配置方式、能源消费方式的同时，潜移默化影响和改变人们的生活方式。智能电网的建设和发展，将会使得人们未来生活更加美好，产业结构更加合理，经济发展更加具有活力，国家更加繁荣昌盛。