简析智能电网

胡江秀++薛惠中

摘 要：智能电网是以先进的信息、控制、传感、新型储能和输电技术为依托，以深度信息化、全面互动化、电能清洁化、资产高效化为特征，具备全方位、全过程、全要素的智能检测、诊断、通信、控制、决策与自愈能力的新型电网。虽然世界各国对智能电网的理解大多不同，但大多強调提高配电端的使用效率。目前在中国智能电网建设中的主流思想仍然是由国家电网公司提出的“坚强智能电网”。

关键词：智能电网；现状；建设

中图分类号：TM76 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0173-03

1 概述

受到2008年世界性经济危机的影响，部分国家为了摆脱经济困境、刺激经济复苏，均试图通过增大基础设施建设投资来拉动经济。美国率先提出智能电网理念，并宣布将投巨资进行智能电网（Smart grid）的建设，由此引发了全世界对于智能电网的关注，各国纷纷提出自己对于智能电网概念的看法。虽然各国对于智能电网的定义理解不尽相同，但却有很多共同点，即大多强调提高配电端的使用效率和信息交互的重要性。随着美国率先在智能电网领域迈出的实践，电力工业新纪元的轮廓已经依稀可见轮廓。世界范围内，电力工业迎来一次新的革命-信息技术与传统电力工业融合。

2 什么是智能电网

2.1 智能电网基本概念

按照能源专家吴建东先生的描述，将“智能电网”称为“智能互动电网”或“互动电网”或许更加准确。这意味着智能电网的一个重要特点是能够实现电力供应者与电力消费者之间的“互动”，正是这一特点使智能电网得以优化配电端使用效率，提高资源优化配置能力。综合各国际组织对于智能电网概念的定义，本着客观的态度加以综合归纳，我们认为：智能电网是以先进的信息、控制、传感、新型储能和输电技术为依托，以深度信息化、全面互动化、电能清洁化、资产高效化为特征，具备全方位、全过程、全要素的智能检测、诊断、通信、控制、决策与自愈能力的新型电网。它能够承载大规模可再生能源并网发电，促进全社会低碳经济的发展和大规模的节能减排，促进建设更加有效地电力市场，提高电网资产率、输电和用电能效，全面实现电网的安全、清洁、高效、优质的运行。

2.2 建设智能电网的意义

规划并建设智能电网对于当今世界具有重大意义，其影响范围将极大地超出电力工业。首先，智能电网规模巨大，其新建、改造费用需要依靠大量的政府投资。以此来拉动内需，增加资本市场的活跃度。其次，智能电网的建设将提高社会资源的利用效率，在低碳、安全、效率方面对电网进行升级，提高本国的劳动生产率，增强国家的竞争力。从长远的经济角度考虑，由于智能电网的“削峰填谷”效果，仅在美国未来就可以减少50%的高峰用电量。这意味着发电厂可以减少很大一部分备用装机容量的建设，从而减少了重复投资。与此同时，智能电网带动的相关产业的繁荣还将创造出数以百万计的“绿领就业机会”。

智能电网的发展将创造新的、高价值的永久性职位，并将使众多电力企业、制造业公司受益。比如在硬件制造方面的蓄电池产业和智能电表、插充式电动汽车，以及在软件方面的神经网络、智能停电管理以及网络安全保护等等。电力科学家认为，智能电网的最新发展趋势是智能住宅和智能城市。在智能住宅阶段，仅在中国的电表改造一项我们就要为数以亿计个家庭安装新的智能电表。按照每块电表一千元的价格计算，这就将带动我国一个千亿元的制造业的崛起。这还不考虑线路的重新改造和控制系统的接入。美国电力科学家认为，在智能住宅初步建成后的智能城市建设阶段，需要安装并整合数以万计的在家控制装置和可调度分布式发电单元。这就将是一个更加宏大的工程。

总之，新的智能电网所具有的性能将使电能以更高的效率、更安全可靠、更便宜的价格保质保量地输送到用户处，是电力行业在发展过程中必然经历的一次新革命。而其所带动的各项社会产业格局的变化则将深远的影响人类社会。同爱迪生1882年在纽约发明电力系统，西屋1895年第一次采用交流输电技术一样，具有重要的意义。

2.3 外界对于智能电网的规划、建设理念

说到底，智能电网是一个“壳儿”，不同国家立足各国国情的不同，智能电网的概念亦有所不同，因此规划、建设的手段必然不同，最终达到的效果，受益群体也必然不同。目前关于智能电网具有代表性的概念主要由美国、欧洲、中国和日本提出。下面将对美国、欧洲和日本不同概念分别加以叙述。在此基础上再提出其对于我国智能电网战略的指导意义。

2.3.1 美国

美国全国范围内存在3个交流输电网，设备古老技术陈旧。因此美国在智能电网的建设中更加关注电力网络基础架构的升级更新。2003年，时任美国总统的布什就提出“电网2030规划”。2007年，美国颁布“能源独立与安全法案”，确立了国家层面的电网现代化政策。由于美国电网建设主要是在五六十年代完成的，因此设备陈旧，线路改造难度极大。电网的改造尤其是线路的调整涉及沿线居民的切身利益，因此推广起来困难重重。实施智能电网的建设是有利于美国政府排除民间压力对自身的电力系统进行改造。

综上所述，美国的智能电网并非对以往电网概念的彻底颠覆与脱胎，而是希望在迅速弥补与新兴国家电网建设差距的基础上实现技术上的超越。

2.3.2 欧洲

欧洲为了应对气候变化，对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，同样对于智能电网给予了高度的重视。可以说，欧洲的智能电网规划是最有异于传统电网的，并且最受到环保工作者和可持续发展人士拥簇的。其正在着手制定的能源政策全面覆盖电源侧、输电侧和用户端，最为深入的贯彻了可持续发展、低能耗经济发展的思想。欧洲在发展智能电网的过程中将可再生能源放在中心目标的位置，因此将分散式电源作为发展的必然方向。图1 清晰地表示了丹麦由集中发电向分布式发电转变后电源分布的变化。由几个集中的大电源变成了无数的分散小电源对本地供电。

当然，欧盟关于智能电网的认识也绝非一日之功。其前身是EU2006的绿皮书文件，《欧洲可持续的、竞争的和安全的能源策略》。其中提到过，欧洲已经进入一个新能源时代，能源政策最重要的目标必须是供电的可持续性、竞争性和安全性。后面欧洲对于电网建设的进一步要求包括灵活性、可接入性、可靠性和经济性。

2.3.3 日本

针对美国提出的智能电网，日本经济产业部副部长指出，美国脆弱的电网系统无法与日本坚强的电网系统无法单纯地进行比较，日本将根据自身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定，构建智能电网。

2.3.4 归纳小结

纵观美国、欧洲、以及日本的智能电网规划我们可以看出，各国对于智能电网的理解是基于本国实际情况的。其中欧洲电网由于完全由二战之后建立起来的，技术装备都比较先进，水平比较高。由于社会发展水平较高，人民素质也比较高，对于环保、可持续发展比较重视。社会资本充裕，可以投资向新技术发展。欧洲国家普遍面积偏小，船小好调头却难以集中力量办大事儿，利益集团结构较为简单，因此选择的途径最具有突破性但也显得比较温和。美国电网技术水平较低，国家较大，利益集团结构复杂，因此相对较为固守陈规，以“弥补不足”为基础，侧重网络框架的重新架构。美国一贯以高科技进步拉动经济增长，此次亦不例外，在智能电网的构建中不采用温和的已有的成熟技术，而坚持采用高新技术的应用，力图以此拉动相关高科技产业的勃起。包括智能电表，智能调度等一系列相关内容。至于日本，由于国家资源及其贫瘠，而已有电网设备十万发达而坚强，因此在智能电网阶段主要侧重新能源的接入。这就在本质上偏向于欧洲的模式，但由于日本在国民精神上危机意识极强，因此其侧重点仅在于防范，而并非保护环境等等高尚的想法。

2.4 中国建设智能电网的国情

2.4.1 中国电力行业格局及现状

2002年电力改制之前，中国的电力行业一直是一个从发电、输电到配电各机构统一部署的而且带有浓厚的行政色彩的庞大部门。上面的单位有电力部，下面地方有各省、市供电局。2002年，国家为了在电力行业内部引入竞争机制，实现中国的电力体制改革。从上至下的对其进行体制改革。将其进行公司化改造后再次进行拆分，形成了11个新的电力公司，包括：国家电网公司、中国南方电网有限公司，中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司等五家发电公司，以及中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司等四家辅业公司。从分割的情况来看。从宏观上讲实现了厂网分离，但没有输配分离。在发电侧新成立了五家发电公司，因此引入了充分的竞争。而在输配方面国家电网与南网分开，引入竞争的力度很小。成立了投资公司、顾问公司实现了主辅分离。为了对电力企业进行有效的监管，国务院还成立国家电力监管委员会，按照垂直管理体系，向区域电网公司电力交易调度中心派驻代表机构。监管委员会的主要职责是制订市场运营规则，监管市场运行，维护公平竞争；向政府价格主管部门提出调整电价建议；监督电力企业生产标准，颁发和管理电力业务许可证；处理电力纠纷；负责监督社会普遍服务政策的实施。

从技术上讲，中国在改革开放之后，随着GDP的急速增长，对于电力容量的需求也急速扩大。因此中国的电网骨架、发电厂以及底层配电设施大多是新建的，采用了相对较新的技术，是比较坚固的。在制度上讲，中国电力企业普遍脱胎于过去的行政机构。因此属于半军事化管理体系。高级别单位对资源的掌控往往是绝对的。因此效率要高于美国或者欧洲等国家。在电力行业改革之后，各机构的发展运作还不很成熟。

2.4.2 要建設坚强智能电网

中国电科院副总工程师胡学浩指出，西方国家的电网架构趋于稳定、成熟，现在侧重于智能配电网，而我国则在输电网部分还需加强。在一些欧美国家比如美、英等国，天然气发电已经初具规模，而先对比中国目前却仍受制于燃料短缺。欧洲和日本在传统发电企业已经成熟之际大力发展家庭太阳能发电装置，在中国，这种装置可能更多地作为一种不得已的手段安装在西部沙漠地区。

2020年，中国发电总装机容量将超过16亿千瓦，煤、水、风等能源资源与生产力布局很不平衡，这决定了中国必须走大规模集中开发、远距离外送电之路。这意味着，未来中国电力的发展、稳定与输电网络骨架的性能密切相关，中国智能电网的建设必须对输电网络骨架的性能予以更大的重视。

中国电力行业专家陈文龙认为，智能电网应当是涵盖整个发输配供用各个环节的，绝非仅仅与客户相连的“最后一千米”。发达国家对于智能电网的强调往往过于突出配电网络，这是与发达国家输电网络较为完善、国家面积较小等现实联系在一起的，并不适用于幅员辽阔的中国。每个国家发展计划宏大的智能电网，应该选取适合自身的应用模块。中国的输电网发展较快，因此我国的智能电网研究应关注这一领域，并非只专注于配电网。

从电力工业成熟度来看，中国电力市场目前仅存在于发电和输电之间，尚形成不了以电价为反馈信号的电网与客户的互动机制，配电和客户侧难以单纯形成有效的智能电网。这句更意味着中国的智能电网不能够照搬欧洲、日本模式。作为参照，我们可以看下面一个例子：2002年，美国电科院开展了世界上第一个智能电网框架研究项目，当时配电和客户侧是其研究重点。然而，目前最早提出智能电网的美国电科院开始将智能电网的提法向输电侧转移。

3 结束语

中国智能电网的建设必须与中国本国的国情结合起来。我国是一个社会主义国家，处于并将长期处于社会主义初级阶段。这意味着两点，第一就是我们的行动具有集中力量办大事儿的优越性，第二就是我们的工业发展目前仍然处于一个比较薄弱的追赶阶段。在此阶段，处于制度和技术双重的不同，我们决不能照搬欧美、日本的智能电网建设思路方针。我们智能电网的建设工作要服从于国家的宏观战略，服务于优化社会资源、更好的服务于人民、构建和谐社会的重要方针。

国家电网公司和南方电网公司目前作为中国能源行业的领军者，有责任，也有能力担当起发展智能电网的重任。其中尤其是国家电网公司提出的建设坚强智能电网的发展思路，在规划上已经比较成熟，并且也获得了广泛的国际认可。在搞好中国智能电网规划建设的同时为广大的发展中国家做好一个样板。自国家电网公司提出智能化电网理念的近十年来，在祖国大地上，一批智能变电站已经拔地而起，一批智能电网设备器材厂家做大做强，都充分验证了坚强智能电网理念在这片土地上的适应性。随着国家电网公司贯彻“走出去”战略，海外并购速度的加快，更提出“全球能源互联网”的理念。相信智能电网将在世界的范围内，服务更多国家和地区的人民以及经济建设。

相信坚强的智能电网将在未来的日子里为世界长久的强劲的发展提供更加强大的能源支持。

参考文献：

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