中国智能电网的发展与未来

李立达

（国网山西晋中供电公司，山西 晋中 030600）

一、引言

随着新能源快速发展和新型用能设备广泛接入，电力系统运行特性发生显著变化，呈现出“双高”“双峰”特性。这就需要统筹处理好清洁发展与系统安全、电力保障、系统成本的三组关系。这是全世界面临的共同的难题。

为了适应即将到来的混合低碳新能源时代，中国亟需用更为科学的、环保的、可持续性的发展模式。因此，为了保证电力系统在国民经济建设中继续发挥坚强后盾的作用，智能电网和中国超高压输电开始在中国快速发展。

二、智能电网的背景和定义

随着社会快速发展，传统电网难以满足社会多样化需求的增长。在电网应当倾向于一个能够集能源资源开发、输送新技术，传统电网功能，以及对终端用户各种设备共享信息的数字化网络为一体的智能系统。这种智能系统不仅提高能源利用效率，还需要兼顾环境保护。在这种情况下，智能电网的概念应运而生。

各国资源情况、人口、产业模式发展不同，电力网络结构发展的方向和技术模式也不尽相同。智能电网还没有国际标准。根据目前的主流研究情况，智能电网即为电网技术注入新技术，包括计算机技术、信息技术、自动控制技术、通信技术和电力系统工程技术等，将人工智能技术赋予传统电网，使得电网具有较强的应变和自愈能力，成为完全自动化的供电网络[1]。

三、智能电网结构及特点

（一）智能电网结构

智能电网主要由高级输电运行系统、智能变电站、高级配电运行系统、高级计量体系、计量数据管理平台、通信网组成[2]，见图1。

图1 智能电网结构

（二）智能电网特点

智能电网的特点主要有自愈性、可靠性、兼容性、高效性、交互性[6]。表1 针对智能电网优势做出了对比和阐述。通过对比可以看出，智能电网可以通过自动化技术提取监测数据，精准故障定位，并通过电网结构完成自愈恢复，提高电网运行的可靠性；利用多种清洁能源和储能设备并网运行，提高电网的效能；交互的通信网络承载需求侧的灵活调控，不仅大电网效能提高，也保证了用户侧利益。

表1 智能电网优势

（三）智能电网相关技术

智能电网关键技术是支撑智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节流畅运行的基础，同时也是各个环节之间能量流和信息流互通的保障[6]。

1.输配电系统技术

智能电网自愈功能具备实时识别系统异常信号、故障预测、干扰后，灵活重构配电网络的反应能力。

2.高级通信技术

依靠高效的通信技术确保智能电网设备、系统之间协调、有效和即插即用。

3.分布式能源管理技术

小组合作学习模式可以融合不同性格的学生在一起进行自主学习探究，这就有利于不同性格的学生之间实现性格互补，可以平衡不同性格特点学生的学习能力，而且还可以促进学生之间实现学习资源共享，促进学生性格和能力的全方位发展。

供电网络从传统集中和单一发电模式升级，灵活管理分布式电源和用户侧储能系统等资源，新型的智能电网将具备自主调控能力的网络架构，新能源加入和电能的转换将会进一步提高电网效能，降低碳排放。

4.高级计量体系和需求侧管理

高级计量体系支持具备全双工通信功能的用户电力计量设备，用户根据实时电价和自身负荷情况进行灵活地调配，达到需求侧管理的目标，降低费用支出，提高效益。

四、中国智能电网发展和前景

在促进中国智能电网发展的层面，国家深入研究能源结构和网络发展，加大政策和投资力度，我国已经在智能电网和特高压输电方面都取得飞速发展，正在向国际标准发出自己的声音。

中国智能电网发展的三个阶段：

1.2009年至2010 年为规划试点阶段，重点开展智能电网发展规划的编制工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各个环节的试点工作[3]。

2009 年，我国首个百万伏交流输变电项目工程建成投运。我国全面掌握特高压的核心技术，并建立了中国专有的特高压标准。

随着特高压“两纵两横”建设，能源基地将围绕现网进行扩展，缓解一次能源分布和输送压力，并均衡电力需求的地域不平衡问题。

智能电网建设体系还包括：智能变电站，自动化开关、基于光学原理的电子式互感器、750Kv 柔性输电、包含需求侧管理的营销管理系统开发、多种分布式清洁能源接入方案、归属用户的储能设备接入等等。多维度发展智能电网技术突出了去中心化和交互方面，也大大提升各个行业基于智能电网的发展可行性。

2.2011年至2015 年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和设备上实现重大突破和广泛应用[3]。

推进我国专有特高压电网建设。随着多种能源和多种电网结构建设，升级改造原有系统是必然的，推行多级自动化调度系统、扩大智能变电站比例、启动柔性输电控制系统。在需求侧应用方面，推行互动模式，允许用户按照需求，灵活调控，提升能源效能，降低用户支出。

推动电网向能源互联网升级，着力打造清洁能源优化配置平台，做好清洁能源并网消纳[5]。增强系统调节能力，整合行业发展合力，新能源大规模开发，大比例并网，推行微电网模式，提高需求侧互动模式，

3.2016年至2020 年为引领提升阶段，全面建成统一坚强智能电网，提升电网的灵活资源配置能力、网络安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户三者之间的互动性也将更为显著[3]。

电网作为能源行业的主体是碳中和的关键支撑，用户侧设备也是碳中和的重要组成部分。因此电网在清洁能源开发、灵活调控能源供应、网络运行安全、以及促进多模式经济发展中都将发挥重要的作用。

未来，2025 年和2030 年是世界环境保护行动的里程碑，我国非化石能源占一次能源消费比例将会碳达峰和碳中和，电能消费总占比是大于30%和35%。这个预测是基于智能电网的发展和清洁能源并网后的结论。

在能源供给侧，智能电网将构建多元化清洁能源供应体系，包括分布式光伏、抽水蓄能电站、光伏制氢、远距离大跨度输电通道、风电、核电等多种模式并网运行，加强电网多模式发展，增加电网灵活程度，降低电网效能。

在能源消费侧，电网将全面推进电气化，加大分布式能源并网，分布式储能，用户侧实时调配等节能提效技术。同时延伸电网附属承载能力，建成国际领先的能源互联网。

五、总结

智能电网的出现和发展，让传统意义上的电力承载网络，演变成为一个会呼吸的智能电力网络。它的存在不仅依靠坚强的网架结构，还必须依托信息化、数字化、自动化、互动化的技术，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用，服务用户。

智能电网的发展趋势将会具备可再生、交互、数字化、去中心化、终端电气化、储能等新的特征，更灵活地适应社会多态式发展的需求，用户侧主动参与调配。

未来的智能电网将会是集合众多行业分支、多类别能源、灵活调控模式，为不同需求客户提供电力、信息和服务一体化平台。