智能电网的发展与展望

王永

摘 要：随着电力改革的不断深入，越来越多的先进技术正在运用到电力行业当中，为我国电力系统的建设做出重要贡献，作为信息采集、传输与处理的一种基础网络架构，智能电网技术是当今兴起的一种新型技术，正在逐渐运用到电力生产的环节当中，使电力生产的效率获得显著提高，本文就智能电网的发展历程趋势做了深入的分析和探讨。

关键词：智能电网；物联网；发展趋势

1.引言

智能电网[1]是传统电网转向高效、清洁、经济、互动的现代电网的完善，代表着电网的未来发展方向。目前，建设智能电网的必要性已经在世界范围内被广泛的认识，随着物联网技术的发展和智能电网技术研究和实践的推进，各国对智能电网的重视也在不断地加大。

2.美国智能电网的发展趋势

世界著名产业都提出了自己的智能电网解决方案，其关注的技术侧重于智能电网的数据采集与传输协议、应用集成标准、数据信息的结构化存储和分析，信息展现等电网信息技术范畴。电气设备制造商则和电网运行商合作，开展了不同专题的智能电网应用示范研究和现场实践，其主要集中在：智能电表、用户侧分布式发电和热电联产、智能城市和智能家居等项目[2]。

目前最新的技术成果是，2011年9月IEEE标准协会批准通过了《IEEE P2030能源技术和信息技术与电力系统、最终应用及负荷的智能电网互操作性指南》，为智能电网的互相关联和互相操作实现了技术标准和发展方向。

研究重点配电和用户侧的应用，美国开展的 “智能电网”试点和示范工程，其多数都集中在配电和用户侧主要包括：智能电表的铺设和测量信息的集成、智能家居和智能家电、小型和分散式风力和光伏发电的接入、客户需求响应、储能技术应用等。试点内容正逐渐从单项示范工程向综合示范发展。

3.欧洲智能电网的发展趋势

欧洲智能[3]电网的发展略晚于美国，欧洲发展智能电网的背景与美国有许多相同点和不同之处。与美国相似的是，目前欧洲运行的大部分电网设备同样已接近老化，面临大量更换的需要。欧洲而更加关注低碳和减排，在风力发电和太阳能发电的规模和普及程度方面是全球最高的，目前急需解决的是构建与可再生能源发电相相融合的开放的电力网络和电力市场机制以便更好地发展。

欧洲电网主要表现在对跨国的电力交换和电力市场服务的需求。欧盟各国的电源构成差别很大，欧洲北部的风能和南部的太阳能发电间存在较大的互补性和相容性。欧洲的跨国电力交易引起了输电通道容量不足，要求建立相对完善的电力服务市场运作机制，以解决欧洲目前的电力供应状况。

要保障这样一个欧洲电网的安全和有效运作，就必须依靠“智能电网”体系的实现。跨国的电力运行数据信息的标准化和透明化；对风电和光伏发电等间歇式电源发电量的提前预测和对各类电源的优化调度；全系统的、高度自动化的远程控制以保障电网安全；构建高度信息化的电力市场，以电价为杠杆引导家庭微型发电机并网用户用电的安排。通过需求侧服务，使刚性的负荷需求柔性化，更好的匹配新的电源结构，提高电网资产的利用率。

欧洲智能电网的发展模式是紧紧围绕可再生能源和分布式能源的发展需求而转变的。一方面，欧洲主要电网公司在风电、太阳能发电的能量预测和调度方面取得了大量的成果和经验，另一方面，ABB、西门子等电气设备制造商与电网合作，开展了轻型直流等新型输电技术、节能调度、储能应用、太阳能光热发电站等不同专题的试点项目以便更好、更快的实现智能电网的建设和普及，更好地解决智能电网可能带来的问题和挑战。

4.我国智能电网的发展现状

早在“智能电网”概念兴起以前，我国电网公司和电气设备制造厂家就展开合作，已经在电网的信息化、数字化方面开展了大量的建设和研究工作。通过调度自动化系统、变电站综合自动化、广域量测系统、自动抄表系统等一系列信息化建设，我国电网在输电网和用电信息的采集和集成方面已经取得了一些进展。

2009年随着国家“智能电网”热潮的兴起，国家电网公司迅速提出并制定了“坚强智能电网”的发展规划，确定了“坚强智能电网”的三个发展阶段，开始全面推进“坚强智能电网”的建设进程。2009～2010年，国家电网公司的智能电网建设内容不断扩充和完善，目前已经比较全面的涵盖了电网的发、输、配、用各个层面的关键技术[4]，我国对智能电网的建设是非常重视的，智能电网的建设关系国民经济的建设。

国家电网提出了建设1000千伏交流特高压骨干网架的目标，来进一步提高电网对大规模、远距离、集中式风力发电和光伏发电的能量管理和传输能力。“坚强智能电网”的建设目标是以特高压同步电网为中心，交直流和各级电网协调发展，具备大范围、大规模、高效率的能源优化配置能力和高安全性、高可靠性、高互动性。

我国智能电网的发展与欧美等国相比，仍存在着一个很大的差别，即缺少从整个能源体系结构和国家能源发展战略出发，对智能电网发展目标和重点的引导和规划。目前，我国智能电网的发展还主要是由电网公司从行业自身发展的角度出发在规划和推动，缺乏国家的宏观调控发展。我国的智能电网的发展还需要国家根据我国的能源体系结构、国家的发展战略和我国的基本国情相结合，找出适合我国国情发展的智能电网建设。

5.国际智能电网发展趋势的展望

国际上智能电网发展存在一些共同的趋势[5][6]，体现在：关注电网对分布式和集中式可再生能源的开放和集成能力；关注电能在生产、传输、消费整个体系中的监测数据的透明化、信息的集成和智能决策技术的应用；关注电网与用户的良性互动机制，以及由此带来的电力资产利用率的提高。与此同时，各国又根据自己的特点和需求不同，在智能电网的发展中选择了不同的侧重点。

美国智能电网发展的侧重点体现在：重视信息化和通信技术向电网的延伸，注重通信系统、自动化体系架构、规约和规范的制定；重视用电侧智能电网关联产业的发展，包括：智能家电、智能电表、物联网、低成本小型储能设备等的研制和应用；以用户侧分布式发电和热电联产业、广泛的需求侧管理和实时的电价信息发布为中心构筑更灵活的电力市场。欧洲智能电网比较关注环境保护，大力推动清洁电源和可再生能源的建设和并网技术的发展，重视供电可靠性、电能质量和电网与用户的互动，重视电网公司运营效率的提高和降低电价，是以后欧洲智能电网发展的趋势。

6.结论

智能电网目前已有的大量理论和产品成果基础，可以进一步推动智能电网的发展。智能电网电网具有良好的自动化以及信息通信网络基础，实现监测功能，智能电网建设将创造非常大的市场需求，智能电网可推动节电和节能减排。智能电网必将在电力系统的建设中得到广泛应用。（作者单位：四川理工学院）

参考文献：

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

[2] 刘化君.物联网体系结构研究[J].中国新通信，2010（9）：17-21.

[3] 刘建明，李祥珍.物联网与智能电网[M].北京：电子工业出版社，2012.

[4] 程时杰，曹一家.中国智能电网的技术与发展[M]. 北京：科学出版社， 2012.

[5] 谢开，刘永奇，朱治中.面向未来的智能电网.[J]中國电力，2008，41（6）：19-22.

[6] 陈树勇，宋书芳，李兰欣.智能电网技术综述. [J]电网技术，2009，33（8）：1-7.