智能电网的特点与发展浅述

乔弘 吴蓉

（广东省电力设计研究院，广东 广州 510663）

1 引言

一方面，保证电力系统的安全和提高电力系统的性能是全世界电力企业面前的重要课题;另一方面，能源已经成为现代经济发展的必然瓶颈，如何提高电力投资和建设的效率，确保电网运行的安全可靠性，提高电网运营维护的水平，成为电网企业当前的主要挑战和目标。为此人们提出发展智能电网(Smart Grid)的设想，实现对传统电网基础上的升级换代。

所谓智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标[1]。

2 智能电网的发展

智能电网的概念是在2003年提出的，但智能电网技术最早可追溯到20世纪60年代计算机在电力系统的应用。近年来分布式电源得到迅猛发展，这种分布式电源并网带来的技术与经济问题，在一定程度上也跨入了智能电网技术的研究范围。国外许多研究机构和企业正在积极推动智能电网研究和建设。例如知识电网、现代电网、网络智能与智能电网等，可是本质内容基本相似。尽管从区域发展上大致也可以分为美国、欧洲和中印等区划，但为了在智能电网领域寻求突破、加强联系与合作，已形成了一个全球性共识和联盟。

2002 年，美国电科院创立了“Intelli Grid”联盟，开展现代智能电网的研究，已提出了用于电网数据与设备集成的Intelli-Grid通信体系；2003年美国能源部“Grid2030”报告更提出了美国电网发展的远景设想，之后美国能源部先后资助了 Grid Wise、Grid Works、MGI等智能电网研究计划。2006年美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案[2]。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。

欧洲国家也在积极推动智能电网技术研发与应用工作。欧盟于2005年成立了“智能电网技术论坛”；以欧洲国家为基础的国际供电会议组织(CIRED)于2008年召开了“智能电网”专题研讨会。在智能电网建设方面，意大利电力公司投资21亿欧元进行智能读表的电网改造，使其高峰负荷降低约5%，每年可节省投资近5亿欧元；法国电力公司也以智能电网作为设计方针，改造其配电自动化系统。

我国对智能电网的研究与讨论起步相对较晚,但在具体的智能电网技术研发与应用方面基本与世界先进水平同步。而且我国电网的自动化水平起点较高，如地区级以上电网都实现了调度自动化，35 kV以上变电站基本都实现了变电站综合自动化，有200多个地级城市建设了配电自动化。2009年中国能源专家武建东提出的“互动电网”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。国家电网公司提出的“建设坚强的智能化电网”，极大地推动着我国智能电网研究的发展。

3 智能电网的功能与特征

智能电网的功能和特征界定了它同传统技术方案下电网的关键区别，同时也是其成为智能技术的内涵所在。智能电网特征和功能可以总结为如下几点[3]：

可靠自愈。自愈是智能电网最重要的特征，也是其可靠性的本质要求。通俗讲就是在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故。如在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行。实质上是要求智能电网通过在线自我评估以预测电网可能出现的问题在很少或不用人为干预的情况下将故障元件从系统中隔离出来使电网迅速恢复到正常运行状态，有效保证电网安全可靠运行，实现几乎不中断对用户的供电服务。

灵活互动。一方面，智能电网在保证电网稳定可靠的基础上，能灵活支持可再生能源、分布式发电和微电网的正确、合理接入。另一方面，电网系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，支持电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，通过市场交易更好地激励电力市场主体传统的电力分配方式。如在智能电网上，用户可以把暂时不用的电卖给其他需要电力的人，而供需都由电力资源市场决定。

优质高效。提供更加高品质的电能，在数字化、高科技占主导的经济模式下电力用户的电能质量能够得到有效保障，并且能够真正实现电能质量的差别定价。电网需要引入最先进的IT和监控技术优化设备和资源的配置，提高系统设备传输容量和利用率，保证资产和设备优化利用。

信息集成。智能电网的实现包括监视、控制、维护、能量管理、配电管理、市场运营、ERP等和其他各类信息系统之间的综合集成，并要求在此基础上实现业务集成。通过不断的流程优化，信息整合，实现电网企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，形成全面的辅助决策支持体系，支撑企业管理的规范化和精细化，不断提升电力企业的管理效率。支持电力市场和电力交易的有效开展实现资源的合理配置、降低电网损耗、提高能源利用效率。

4 小结

按照智能电网技术发展所覆盖的产业价值链环节，其关键技术可划分为智能用电、智能网络、新能源发电与智能企业等四个方面。因此，智能电网技术的革新打开了电信、电网、电视网等整合的通道，为全球电力、电信产业、通信产业、电视媒体等改革提供了独特的发展机遇。智能电网正在成为拉动世界经济的下一个引擎。根据我国智能电网规划，到2011年，智能电网关键技术设备研究和建设试点全面开展。智能电网技术的发展从规模上看，将是比“3G”更大的一个产业链，甚至其已被称为第二个拉动内需的“4万亿”，对我国经济建设和发展将起到重要作用。在全球资源逐渐稀缺的今天，新一代智能电网的出现甚至可能带来一场新的令人欣喜的技术革命，它作为信息化与传统工业化融合的崭新产物，更好的为人类的幸福生活服务。

[1]谢开，刘永奇，等.面向未来的智能电网[J].中国电力，2008，41（6）：19－22.

[2]Constructing smart grid to renovate the operation and management of utilities[R].Beijing:IBM Global Enterprise Consulting Service,2006.

[3]徐丙垠，李天友，等.智能配电网讲座[J].供用电，2009，26（3）：81－83.