中国智能电网基本特征及其技术发展简析

中国智能电网基本特征及其技术发展简析

【摘要】本文从智能电网（Smart Grid）的发展背景出发，通过对智能电网定义的阐述及全面推开智能电网的势在必行的趋势，详实并深入浅出的介绍了我国智能电网的特点、关键技术及技术路线，并对智能电网实现后的美好蓝图愿景做了展望。

【关键词】智能电网发展背景定义特征关键技术愿景

1 智能电网发展背景

近年来，为了应对全球气候变化，降低对化石能源的依赖程度，同时实现能源产业的可持续发展，以科技创新为手段，以低碳经济为驱动力，以实现能源的绿色、低碳、高效利用为目的的新一轮世界能源变革序幕已经拉开。在这一轮变革浪潮中，智能电网成为了“重头戏”，世界主要发达国家纷纷把发展智能电网作为抢占未来低碳经济制高点的重要战略举措。实现绿色低碳发展是我国生态文明建设的核心内容和重要特征，面对日益严峻的资源环境约束，我国电力发展方式正面临着一场深刻变革，智能电网的发展已经成为不可或缺的重要一极，将对我国经济社会又好又快发展起到关键支撑作用。

那么，究竟什么是智能电网？目前国内关于智能电网的研究现状如何？我国的智能电网的技术发展及技术路线情况又是怎样？下面将会对这些问题逐一阐述。

2 智能电网的定义

关于智能电网，目前国内国际有着多种定义和解释：

（1）美国电科院（EPRI）如是说：由若干自动化的输电和配电系统组成，以协调、有效和可靠的方式运作，快速响应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速自我诊断、消除故障的自愈功能。

（2）欧洲技术论坛如是说：智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体，利用高级感应、通信和控制技术，为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一系列服务，它实现了与客户的双向交换，从而提供更多的信息选择、更大的能量输出、更高的需求参与率及能源效率。

（3）我国对智能电网是如此定义的：集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、电网控制技术，实现电力在发电、输电、配电、用电过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置，充分满足用户对电力的各方面需求，确保电力供应的安全、可靠和经济，满足环保要求，适应电力市场多元化发展。换言之，智能电网是通过信息化手段，使能源开发、转换、输电、配电、

供电、售电及用电的电网系统的各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电、提高能源利用率、供电安全，节省用电成本的电力网络。

（4）某电力公司如是说：智能电网是把电力市场上所有相关实体连接在一起的输电和配电网络。智能电网覆盖了从发电到最终用户用电的整个能源转换链。智能电网把分散的大型和小型发电商和电力用户都整合到一个总体结构中。智能电网还具有很高的透明度和灵活性，允许最终用户作为产消合一的“生产消费者”参与能源市场的活动。

3 智能电网的特征

通过前面对智能电网定义的充分理解，我们不难总结出智能电网主要的特点有开放、安全、高效、清洁、自愈等几方面，下面我将分别对这几个特点逐一展开阐述。

（1）开放：提供电源及用户接入的智能化管理，既能适应大电源接入，也能适应分布式电源，特别是可再生能源的接入，实现“即插即用”，无扰接入、有序退出。

（2）安全：更好的对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应，在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备、电网的安全。

（3）高效：采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导，实现电网的优化运行、电力实施检修智能化管理和削峰填谷，增强电网输送能力，延长设备使用年限，提高能源利用效率。

（4）清洁：支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更丰富的清洁功能。

（5）自愈：通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，及时发现故障隐患，快速诊断、隔离、消除故障，自我恢复，避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。

4 国内电网现状及符合国情的智能电网的发展方向

改革开放以来，我国电力工业得到了迅猛的发展。2012年4月，我国发电总装机容量突破8亿千瓦，仅次于美国，居世界第二位；截止2012年7月底，220KV及以上输电线路长度37.5万公里，电网规模一跃至世界第一位。

智能电网作为电网未来的发展趋势，目前还处在摸索阶段，各国都根据本国的不同情况发展智能电网。就我国来说，在借鉴国外经验的同时，需要考虑以下几个方面的特点来发展符合我国国情的智能电网。

（1）我国能源基地和负荷基地距离远，大型能源基地主要集中在西部，距

离电力负荷中心一般都在1000到3000公里，这与欧美和日本的情况不同。未来10到20年，发展交直流特高压电网，提高“西电东送”能力将是趋势。因此，我国智能电网的发展将以特高压作为骨干网架，强调从发电、输电、变电、配电到用电、调度的全方位智能化。

（2）我国风能和太阳能等新能源发电的大规模开发利用集中在西部地区，目前并网和输送的效率都有待提高。需要通过智能化手段，提高对风电、太阳能等不可控的、间歇性的可再生能源的预测精度，在准确预测的基础上进行合理调度，解决大规模可再生能源并网和消纳问题。目前西部地区主要靠火电进行调峰，势必会降低火电发电效率，风电具有季节性，一般在冬季发电量较大，这就与火电厂供热负荷相冲突，也会减小其调峰能力，类似这样的矛盾都需要通过发展智能电网来解决。

（3）长期以来我国更为重视的是防范大面积停电，关注大电网安全，虽然对局部配电网安全也在逐渐提高关注程度，但投资方面欠账很多。目前，我国在输、变电环节的智能化程度高一些，配电领域智能化程度相对较低。在分布式电源大量运用的情况下，特别需要配电领域智能化的发展。分布式电源的投资主体往往是用户和设备商，但他们的积极性不高，现在也没有看到盈利模式。智能配电网只有真正实现盈利和提高能效，才能大范围普及。因此，我国配电智能化的发展应主要立足如何降低成本和提高效益。（4）现在我国电网的安全性高，主要靠继电保护和自动装置这些二次设备。我国电网二次设备是世界领先的，但一次设备，像大电网的网架结构等，与国外的网架相比还不够坚强，往往需要二次设备来弥补一次设备的不足，出事故时通过自动装置切换和调整电网结构来保证供电安全。电网安全性和供电可靠性是电网建设的第一要义，未来需要通过智能化广域监测和安全稳定控制等技术手段来保障，这也是智能电网自愈性的体现。

5 智能电网的关键技术

智能电网的关键技术有传感与通讯技术，智能计量技术，设备技术，控制技术，可视化展现与操作技术，下面就这些方面逐一阐述。

5.1 传感与通讯技术

建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。

5.2 智能计量技术

参数量测技术是智能电网的基本组成部件，先进的参数量测技术是获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。

5.3 设备技术