智能电网的实施与影响

徐坤乐+王晓换+刘志宏

摘要： 收集详尽的信息，并建立完善的分析模型，做出有利的决策，智能电网才能发挥更好的安全、经济、环境影响。智能电网将助推风电等新能源的发展，会带来对通讯、智能电表等更高的需求，加速我国产业转型升级。

Abstract： Only collecting detailed information， establishing the perfect analysis model and making a favorable decision， can smart grid better play its safe， economic， and environmental impact. The smart grid will boost the development of wind power and other new energy， will raise higher demand for communications and smart meters， and also can accelerate the transformation and upgrading of China′s industry.

关键词： 智能电网；信息收集与处理；新能源；风电

Key words： smart grid；information collection and processing；new energy；wind power

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0062-02

0 引言

根据国家能源局发布的数据统计，2013年全国风电年发电量1349亿千瓦时，平均弃风率11%；2013年全社会用电量累计53223亿千瓦时，第一产业用电量1014亿千瓦时，第二产业用电量39143亿千瓦时，第三产业用电量6273亿千瓦时，城乡居民生活用电量6793亿千瓦时。

表1 2013年数据分析

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从表1可以看出，若2013年第二产业用电量的约0.3%或城乡居民生活用电量的约2%改用风电，理论上风电弃风率将为0%，节约上百亿的资金，减少大量由火电产生的二氧化碳与粉尘排放。不仅能产生巨大的经济效益，还能实现良好的环境效益。

若想实现这个期望，离不开智能电网[1-2]，电网对清洁能源的发展至关重要[1]。

1 智能电网的发展

1.1 智能电网发展中的主要事件

2005年，加拿大人马克·坎贝尔（Mark Kerbel）利用群体行为原理发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。

2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》（A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy）强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。

2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目。

2008年4月，美国科罗拉多州波尔得市成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。

2010年1月，国家电网公司制定了《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》。

2011年2月27日，延安（洛川）750kV变电站顺利投产，该站是国家电网公司首批智能变电站试点工程之一。

1.2 智能电网的发展现状与未来

国家电网将在“十二五”期间建成华北、华东、华中（“三华”）特高压电网，形成“三纵三横一环网”的特高压交流线，并建设11回特高压直流输电工程。到2020年建成以“三华”特高压同步电网为中心，东北特高压电网、西北750千伏电网为送端，联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地，各级电网协调发展的坚强智能电网。

2 智能电网的实施

2.1 智能电网的良好实施需掌握各节点信息

风能、太阳能发电具有随机性和间歇性，对电网的安全、稳定、可控运行有较大的风险。风能、太阳能发电的设备利用率较低，需要相当规模的火电、水电等与之配套。显著提高电网对清洁能源接入的适应性以及运行控制的灵活性、安全稳定的可控性，非常紧迫[1]。

灵活的可重构的配电网络拓扑，是未来智能电网的基础[2]。而发挥配电网络拓扑的作用，需要掌握网络上各节点的运行状态信息及可供预测参考的信息，并能实时控制各个节点的运行状态。

以风电为例，需掌握电网上各个风场有功功率和无功功率的实时数据，以及风场未来的天气状况。根据风场以往运行情况与天气状况建模分析，预测未来一段时间风场的有功功率和无功功率与对电网的影响。

按照配电网上各个节点的数据，统筹分析，决定电网的整体控制，实现发电效率的提高和电网安全稳定的运行，产生良好的经济效益与社会效益[3-5]。

2.2 智能电网的良好实施需先进快捷的通讯

智能电网的网络响应速度，决定电网的控制反应时间。在遇到短路、断路等突发情况时，网络响应速度越快，控制反应时间就越短，能使电网平稳过渡，避免大的损失。

网络响应速度越快，留给系统分析处理的时间也越多，能帮助在短时间内做出正确决策。避免类似美国2003年大停电的事故。

以图1为例，风场一般位置偏僻，距其它设施较远，有的在几百公里以上，环境通常较为恶劣。目前风场通讯常采用RS-485、以太网光纤等多种方式。应在现有成熟的通讯基础上，结合多种通讯方式，构建安全可靠快捷的通讯。另外可尝试新的通讯技术，如4G等。endprint

通讯就像人的神经元反射弧，只有安全可靠快捷的通讯才能满足需要，解决复杂的电网问题。

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图1 简单的智能电网模型

2.3 智能电网的良好实施需可靠的硬件支持

建设好智能电网，需在优化现有设施的基础上， 发展好其它硬件建设。

电动汽车作为分散储能单元，成为智能电网的重要组成部分[6]。目前电动自行车发展的如火如荼，在城市的街道上到处可见，电动汽车也开始迅速发展。但以电动自行车为例，虽然数量众多，但没有发挥应有的作用。笔者调查发现，绝大部分电动自行车都使用厂家配送的充电器，自行连接220V市电充电。充电活动分散，没有合理安排，不能实现在电网电量充裕的时候集中充电，分流多余电量，也没有在电网电量不足时暂缓充电，缓解电网压力。如果能在电动车停靠的地方建设充足的直流充电桩，并合理安排分时电价，引导用户在电网电量充裕时集中充电，电网电量不足时维持较低充电需求，将发挥电动自行车在智能电网中的重要作用。对电动汽车来说，情况和电动自行车类似。智能充电桩的建设将使现有的电动车资源发挥电量“蓄水池”的作用。

智能电网条件下的智能小区关键技术[7]建设也能带动智能电网的良好实施。以笔者所在的公司为例，智能电能表能起到详细准确的用电信息采集，智能家居能合理安排家电的工作，避开电网电量不足时段，在电网电量充足时起到分流作用。

3 智能电网的影响

3.1 智能电网带来良好的经济效益

从引言中的数据可以看到，如果充分利用风电，每年至少带来近百亿元的收益，减少大量的煤炭消耗。采用分时电价的企业通过合理安排生产时间，能节约可观的用电费用。清洁能源的利用率上升，自然带来新的需求，推动风电等新能源发展。经智能电网合理调配电网资源，能实现发电、配电、用电的多赢。

智能电网带动了智能电表、智能家居等产业的发展。以笔者所在的公司为例，在2008年还生产的低效、功能单一的机械式电能表现已停产，改为生产智能电表，产业实现转型升级。智能直流电表的研发设计工作也在紧张进行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的创新进步，与多家科研院所展开深入的交流合作。

3.2 智能电网带来良好的环境效益

智能电网能使清洁能源的利用率上升，自然带来新的清洁能源需求，推动风电等新能源发展，减少火电等高污染的使用。如此形成良性循环，起到改善能源结构、减少大气污染的作用，将对世界气候变化做出重要贡献。

3.3 智能电网带来可持续的发展

随着经济的高速发展，用电需求量将越来越大。而化石能源属于不可再生能源，不能满足经济发展对电力的需求。智能电网不但能调配用电，合理使用电力资源，还能推动可再生的风电等清洁能源发展，满足不断增长的电力需求，实现可持续发展。

3.4 智能电网带来安全可靠的电力供应

智能电网通过对配电网各节点信息的实时收集分析处理，能迅速处理电网遇到的突发状况，合理调配电力供应，带来安全可靠的电力供应。美国2003年大停电后，便把发展智能电网作为保障电力安全的重要措施。中国电力权威专家也认为智能电网能获得高安全、高可靠、高质量、高效率的电力供应[1]。

4 结束语

智能电网的实施需采用先进快捷的通讯方式收集足够丰富的信息资源，分析处理后以极小的反应时间做出决策，并将控制指令传至对应设备。智能电网的实施对信息化的依赖程度非常高。

智能电网的实施需可靠的硬件支持，如智能电表、智能充电桩、智能家居等。而智能家居的发展也推动了智能电表、新能源等产业的发展。

智能电网与其它产业间相互支持，互相推动，实现了可观的经济效益、环境效益，实现电力的可持续发展，为用户提供安全可靠的电力供应。

参考文献：

[1]刘振亚.建设坚强智能电网支撑又好又快发展[J].电网与清洁能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余贻鑫栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.

[3]刘秋华陈洁.我国智能电网社会效益评价[J].生态经济，2012（4）：127-129.

[4]贾文昭，康重庆，刘长义，李蒙.智能电网促进低碳发展的能力与效益测评模型[J].电力系统自动化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹胜.智能电网对能源与环境安全的支撑[J].电网与清洁能源，2010，26（7）：7-11.

[6]赵兴勇，赵艳秋.智能电网框架下电动汽车充电设施建设研究[J].电网与清洁能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，35（12）：1-7.endprint

通讯就像人的神经元反射弧，只有安全可靠快捷的通讯才能满足需要，解决复杂的电网问题。

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图1 简单的智能电网模型

2.3 智能电网的良好实施需可靠的硬件支持

建设好智能电网，需在优化现有设施的基础上， 发展好其它硬件建设。

电动汽车作为分散储能单元，成为智能电网的重要组成部分[6]。目前电动自行车发展的如火如荼，在城市的街道上到处可见，电动汽车也开始迅速发展。但以电动自行车为例，虽然数量众多，但没有发挥应有的作用。笔者调查发现，绝大部分电动自行车都使用厂家配送的充电器，自行连接220V市电充电。充电活动分散，没有合理安排，不能实现在电网电量充裕的时候集中充电，分流多余电量，也没有在电网电量不足时暂缓充电，缓解电网压力。如果能在电动车停靠的地方建设充足的直流充电桩，并合理安排分时电价，引导用户在电网电量充裕时集中充电，电网电量不足时维持较低充电需求，将发挥电动自行车在智能电网中的重要作用。对电动汽车来说，情况和电动自行车类似。智能充电桩的建设将使现有的电动车资源发挥电量“蓄水池”的作用。

智能电网条件下的智能小区关键技术[7]建设也能带动智能电网的良好实施。以笔者所在的公司为例，智能电能表能起到详细准确的用电信息采集，智能家居能合理安排家电的工作，避开电网电量不足时段，在电网电量充足时起到分流作用。

3 智能电网的影响

3.1 智能电网带来良好的经济效益

从引言中的数据可以看到，如果充分利用风电，每年至少带来近百亿元的收益，减少大量的煤炭消耗。采用分时电价的企业通过合理安排生产时间，能节约可观的用电费用。清洁能源的利用率上升，自然带来新的需求，推动风电等新能源发展。经智能电网合理调配电网资源，能实现发电、配电、用电的多赢。

智能电网带动了智能电表、智能家居等产业的发展。以笔者所在的公司为例，在2008年还生产的低效、功能单一的机械式电能表现已停产，改为生产智能电表，产业实现转型升级。智能直流电表的研发设计工作也在紧张进行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的创新进步，与多家科研院所展开深入的交流合作。

3.2 智能电网带来良好的环境效益

智能电网能使清洁能源的利用率上升，自然带来新的清洁能源需求，推动风电等新能源发展，减少火电等高污染的使用。如此形成良性循环，起到改善能源结构、减少大气污染的作用，将对世界气候变化做出重要贡献。

3.3 智能电网带来可持续的发展

随着经济的高速发展，用电需求量将越来越大。而化石能源属于不可再生能源，不能满足经济发展对电力的需求。智能电网不但能调配用电，合理使用电力资源，还能推动可再生的风电等清洁能源发展，满足不断增长的电力需求，实现可持续发展。

3.4 智能电网带来安全可靠的电力供应

智能电网通过对配电网各节点信息的实时收集分析处理，能迅速处理电网遇到的突发状况，合理调配电力供应，带来安全可靠的电力供应。美国2003年大停电后，便把发展智能电网作为保障电力安全的重要措施。中国电力权威专家也认为智能电网能获得高安全、高可靠、高质量、高效率的电力供应[1]。

4 结束语

智能电网的实施需采用先进快捷的通讯方式收集足够丰富的信息资源，分析处理后以极小的反应时间做出决策，并将控制指令传至对应设备。智能电网的实施对信息化的依赖程度非常高。

智能电网的实施需可靠的硬件支持，如智能电表、智能充电桩、智能家居等。而智能家居的发展也推动了智能电表、新能源等产业的发展。

智能电网与其它产业间相互支持，互相推动，实现了可观的经济效益、环境效益，实现电力的可持续发展，为用户提供安全可靠的电力供应。

参考文献：

[1]刘振亚.建设坚强智能电网支撑又好又快发展[J].电网与清洁能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余贻鑫栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.

[3]刘秋华陈洁.我国智能电网社会效益评价[J].生态经济，2012（4）：127-129.

[4]贾文昭，康重庆，刘长义，李蒙.智能电网促进低碳发展的能力与效益测评模型[J].电力系统自动化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹胜.智能电网对能源与环境安全的支撑[J].电网与清洁能源，2010，26（7）：7-11.

[6]赵兴勇，赵艳秋.智能电网框架下电动汽车充电设施建设研究[J].电网与清洁能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，35（12）：1-7.endprint

通讯就像人的神经元反射弧，只有安全可靠快捷的通讯才能满足需要，解决复杂的电网问题。

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图1 简单的智能电网模型

2.3 智能电网的良好实施需可靠的硬件支持

建设好智能电网，需在优化现有设施的基础上， 发展好其它硬件建设。

电动汽车作为分散储能单元，成为智能电网的重要组成部分[6]。目前电动自行车发展的如火如荼，在城市的街道上到处可见，电动汽车也开始迅速发展。但以电动自行车为例，虽然数量众多，但没有发挥应有的作用。笔者调查发现，绝大部分电动自行车都使用厂家配送的充电器，自行连接220V市电充电。充电活动分散，没有合理安排，不能实现在电网电量充裕的时候集中充电，分流多余电量，也没有在电网电量不足时暂缓充电，缓解电网压力。如果能在电动车停靠的地方建设充足的直流充电桩，并合理安排分时电价，引导用户在电网电量充裕时集中充电，电网电量不足时维持较低充电需求，将发挥电动自行车在智能电网中的重要作用。对电动汽车来说，情况和电动自行车类似。智能充电桩的建设将使现有的电动车资源发挥电量“蓄水池”的作用。

智能电网条件下的智能小区关键技术[7]建设也能带动智能电网的良好实施。以笔者所在的公司为例，智能电能表能起到详细准确的用电信息采集，智能家居能合理安排家电的工作，避开电网电量不足时段，在电网电量充足时起到分流作用。

3 智能电网的影响

3.1 智能电网带来良好的经济效益

从引言中的数据可以看到，如果充分利用风电，每年至少带来近百亿元的收益，减少大量的煤炭消耗。采用分时电价的企业通过合理安排生产时间，能节约可观的用电费用。清洁能源的利用率上升，自然带来新的需求，推动风电等新能源发展。经智能电网合理调配电网资源，能实现发电、配电、用电的多赢。

智能电网带动了智能电表、智能家居等产业的发展。以笔者所在的公司为例，在2008年还生产的低效、功能单一的机械式电能表现已停产，改为生产智能电表，产业实现转型升级。智能直流电表的研发设计工作也在紧张进行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的创新进步，与多家科研院所展开深入的交流合作。

3.2 智能电网带来良好的环境效益

智能电网能使清洁能源的利用率上升，自然带来新的清洁能源需求，推动风电等新能源发展，减少火电等高污染的使用。如此形成良性循环，起到改善能源结构、减少大气污染的作用，将对世界气候变化做出重要贡献。

3.3 智能电网带来可持续的发展

随着经济的高速发展，用电需求量将越来越大。而化石能源属于不可再生能源，不能满足经济发展对电力的需求。智能电网不但能调配用电，合理使用电力资源，还能推动可再生的风电等清洁能源发展，满足不断增长的电力需求，实现可持续发展。

3.4 智能电网带来安全可靠的电力供应

智能电网通过对配电网各节点信息的实时收集分析处理，能迅速处理电网遇到的突发状况，合理调配电力供应，带来安全可靠的电力供应。美国2003年大停电后，便把发展智能电网作为保障电力安全的重要措施。中国电力权威专家也认为智能电网能获得高安全、高可靠、高质量、高效率的电力供应[1]。

4 结束语

智能电网的实施需采用先进快捷的通讯方式收集足够丰富的信息资源，分析处理后以极小的反应时间做出决策，并将控制指令传至对应设备。智能电网的实施对信息化的依赖程度非常高。

智能电网的实施需可靠的硬件支持，如智能电表、智能充电桩、智能家居等。而智能家居的发展也推动了智能电表、新能源等产业的发展。

智能电网与其它产业间相互支持，互相推动，实现了可观的经济效益、环境效益，实现电力的可持续发展，为用户提供安全可靠的电力供应。

参考文献：

[1]刘振亚.建设坚强智能电网支撑又好又快发展[J].电网与清洁能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余贻鑫栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.

[3]刘秋华陈洁.我国智能电网社会效益评价[J].生态经济，2012（4）：127-129.

[4]贾文昭，康重庆，刘长义，李蒙.智能电网促进低碳发展的能力与效益测评模型[J].电力系统自动化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹胜.智能电网对能源与环境安全的支撑[J].电网与清洁能源，2010，26（7）：7-11.

[6]赵兴勇，赵艳秋.智能电网框架下电动汽车充电设施建设研究[J].电网与清洁能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，35（12）：1-7.endprint