智能电网在中国的发展以及面临的困难探讨

李婷 刘沁 刘园

【摘要】 智能电网目前是世界先进科技发展的必然结果。现在世界各国都在争先研究这门新兴的产业技术，发展具有中国特色的智能电网也是应对未来电力转型的新形势，是实现产业转型的关键，更是实现可持续发展、环保、经济的必由之路。目前我国在智能电网方面得到了党和政府的支持，取得了一系列的优秀成果，但是也面临着一些难题，解决这些问题目前看来十分重要。

关键词：智能电网 中国面临的问题Discussion on Chinas smart grid development and the difficulties encountered in

Li Ting，Liu Qin，Liu Yuan（School of Computer and Technology， Central South University of Forestry and Technology， Changsha， Hunan 410004， China）

Abstract：Smart Grid is the inevitable result of the current worlds advanced science and technology development. Now the world are the first to study this emerging industry technologies， smart grid development with Chinese characteristics， but also deal with the new situation in the future transformation of power， it is the key to industrial transformation， but also to achieve sustainable development， environmental protection， economy the only way. At present， China smart grid is supported by the party and the government made a series of outstanding achievements， but also faces some challenges， to solve these problems now seems very important.

Keywords：Smart Grid， the problem China faces

引言：物联网是指射频识别技术（RFID），红外感应器、GSP系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，将所有物品都可以通过协议与互联网进行连接并且可以交换信息和进行通信，以此实现智能化识别定位、追踪、识别、监控和管理的网络概念。物联网市场最大的地方为美国、日本、韩国和欧盟四大地区。欧盟的智能电网发展的根本出发点是推动欧洲的可持续发展，减少能源消耗及温室气体排放。其目标是支撑可再生能源以及分布式能源的灵活接入，以及向用户提供双向互动的信息交流等功能。目前处于实施的初级阶段，但相对于我国来说，已经十分发达。

一、物联网在欧盟的发展

在物联网在欧盟的发展中，以德国和丹麦最为显著。

1.1智能电网在丹麦的发展

丹麦是世界上可再生能源发展最快的国家之一。丹麦确定的目标是：在十年内，30%的能源需由新能源提供。目前，丹麦的电力消费由20%来自风电，预计到2025年可以达到50%。据最新消息，截止到目前，丹麦的洛兰岛已经实现了100%的电力自足，并且可以进行相应数量的外销，70%的热力供给。丹麦政府相应欧盟的号召，在本国进行了一系列的部署测试工作。具体包括：

（1）安装智能电表

从2009年到2011年丹麦电力公司完成在小岛洛兰岛上为当地居民安装智能电表的改造工程。

（2）开展智能电网实证实验

丹麦电力公司和松下共同启动了智能电网实证实验，计划使用SEAS-NVE的智能电表，可实现电量可视化及住宅内照明设备远距离控制等的家庭能源管理系统，实验时，将采用松下集团对的住宅网络系统“Lifinity”，如图1。具体实施分为两个阶段进行。第一阶段是实现用电量的“可视化”及照明器具的远距离控制，第二阶段对暖气设备进行控制，并使用燃料电池及蓄电池等。

（3）成立研究集团

将会对本次实验进行多方面模拟研究，以模拟为基础，不会影响岛上的原有供应安排。

丹麦电力公司通过这一系列的举措和研究实施，使得用户通过智能电网，把发电商和用户以及既发电又用电的双重角色主体有效地连接起来，实现电力的可持续、经济安全环保供应。并且实践表明，该项工程起到了很大的成果。

1.2智能电网在德国的发展

欧洲制定了“E-Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，为了推进e-energy计划的的顺利进展，德国联邦政府经济和技术部专门开设了一个网站用来公布信息化进程。自2011年日本福岛核泄漏以来，德国率先成为首个全面舍弃“核能”的工业化先进国家，表示在2022年前关闭所有的核电厂，转向新能源和电动汽车。目前，德国用电量中有四分之一的电力来自核电，关闭核电站，代表德国将面临的能源挑战不可小视。为此，德国启动了不同的示范工程。

德国在多个地方启动了示范工程，对智能电网的不同层面进行展示和研究。通过技术选拔，决定在六个试点地区进行试验。这六个地区分别为：曼海姆、库克斯港、哈尔茨、莱茵-鲁尔区、斯图加特和卡尔斯鲁尔、亚琛。下面介绍其中三个地区的大致实施：

（1）库克斯港

库克斯港是面向波罗的海的渔港城市，在电能使用方面的需求比较大，该项目得到当地大企业的支持和积极参与。例如大型冷库，如果通过风力涡轮机发电，则会节省大量电力，减轻电网负担。

（2）在曼海姆，通过网关直接控制次日的价格提示和家电供电。

（3）在亚琛，借助智能电表，500多家用户能够获悉他们所用电力的来源和资费，从而可以进行自由的选择。

德国作为欧洲最大的经济体，计划在十年中扩大可再生能源至35%，大力发展清洁能源。截止到2010年末，德国的太阳能发电、地热发电、风力发电等五项可再生能源的开发利用已经占到全国总电力消耗的16.8%。

二、智能电网在中国的发展

在世界各国建设智能电网的同时。我国也在积极推进智能电网的发展。“十三五”期间智能电网和充电设备建设将贡献超过4万亿元的投资项目，预计2020年前特高压还需继续建设26条路线，投资额度预计达5460亿元。

目前我国建立的一批高质量先进的工程，国家风光储输示范工程是集风电、光伏发电、储能及智能输电“四位一体”的新能源示范工程，是国家科技支撑计划重大项目，也是国家电网公司坚强智能电网首批试点工程；厦门柔性直流工程的建成投运，标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电工程设计、设备制造、工程施工调试、运营等关键技术，具备工程成套能力，实现了中国创造和中国引领，对于进一步提高我国直流输电技术水平和电力装备制造水平具有重要意义；浙江舟山±200千伏五端柔性直流输电科技示范工程为当前世界上电压等级最高、端数最多、单端容量最大的多端柔性直流输电工程，工程有效促进海上风电等海洋新能源的消纳，也为柔性直流及海洋输电技术在我国的大规模推广起到很好的示范作用；南京220千伏西环网统一潮流控制器（UPFC）重大科技示范工程是我国首个UPFC工程，也是世界上首个基于模块化多电平换流技术的UPFC工程，该工程标志着我国成为继美国、韩国后全球第三个全面掌握这一关键技术的国家，随着该项技术的大规模推广应用，将为我国城市电网发展提供全新的思路和选择。

2.1我国智能电网的具体发展：

（1）2012年12月，扬州经济技术开发区智能电网综合示范工程11个子项目全面完成，是继上海世博园、天津中新生态城之后建成的第三个智能电网示范工程。该工程既包括配网自动化、用户信息采集、电动汽车充电设施、光伏并网及微网运行控制、可视化应用展示等成果。

（2）2013年10月，863计划电网关键技术研发（一期）重大项目第19课题“提升电网安全稳定和运行效率的柔性控制技术”仿真试验方案获得通过。该课题研究成果将应用于华中电网及锡盟送出示范工程，在华中电网建设跨区交直流电网协调控制与辅助决策系统，首次实现大范围安全稳定控制协调示范应用，同时在中国电科院“电网安全与节能国家重点实验室”建成示范工程仿真试验平台，提升安控装置和交直流电网协调控制的模拟能力，依托华中电网示范工程、锡盟送出工程，在实验室环境下验证跨区交直流协调控制、大规模火电机群外送系统阻尼控制的效果和作用，支撑示范工程建设。

（3）2013年11月，南方电网公司与中国移动公司续签战略合作框架协议，欲借助4G技术构建智能电网。中国移动将为南方电网提供内部办公、调度、管理等方面信息化解决方案和移动办公等信息化应用和服务，并协助建设和完善远程抄表系统终端的通信性能管理和快速响应等服务。双方将整合网络资源优势，在TD-LTE通信技术、传输网络、语音服务与市场营销自动化和信息化技术水平等方面开展合作。

（4）2013年12月，由上海电力设计院有限公司设计的叶塘110kV新一代智能变电站建成投运。叶塘变电站是国家电网公司在全国首批实施的6座新一代智能变电站的示范工程之一。与常规智能变电站相比，叶塘新一代智能变电站的主要特征为“集成化智能设备与一体化业务系统”，采用一体化设备、一体化网络、一体化系统技术构架，实现专业设计向整体集成设计的转变，一次设备智能化向智能一次设备的转变。

2.2智能电网在我国的发展所存在的问题

我国和丹麦德国的地理条件不尽相同。我国地大物博，占有陆地面积约为960万平方公里，从南到北气候相差巨大。若是在我国开发普及智能电网，则应做到因地制宜。但是这种情况会导致网络的异构，而异构网络之间的连接也是一个技术上面临的难题。目前中国的年核电发电量是92652千瓦时，在世界上排名第六，2.0%的电力来自于核能，在世界上排名是第三十，目前共17个核反应堆。我国的主要电力来源仍是煤炭发电，面临着严重的空气污染。我国的核电站分布如图2所示。

通过上图我们可以清楚的看到，我国的核电站分布主要是在沿海的地区和城市，然而这些城市近海，拥有很丰富的自然资源，例如风能等。那么这些能源在我们的发电过程中，并没有得到切实的利用。据了解，我国在2011年福岛核电站发生巨大事故之后，批准在东北的辽宁省建立另外的两个核反应堆。我国由于人口数量庞大的原因，用电量多，不得不产生大量的供电。但是我们也看到核电站泄露的危害和造成的巨大影响，因此在批准建立核电站后，当地和周围的居民赞成和反对意见不一。这就更加反映了我国发展新能源的迫切，并且这种迫切程度甚至超过德国和丹麦。

我国在智能电网的建设过程中，取得了可喜可贺的成果和效果，但这相应于我国的需求来说，确是远远不够的。核电站固然比燃料发电要强很多，却也不是一个长久的计划，它的影响和危害远远超出我们的意料。在智能电网方面的研究，将会是我国科研人员面临着攻克的一个难题。根据我国地理位置的不同和相应的特点，可以研究多套适应我国发展的智能电网。比如在沿海地区，可以借鉴德国库克斯港的例子；在北方一些风力比较大的城市，可以利用风力进行构建智能电网；新疆部分的日照条件，可以进行利用。在我国，群众对智能电网的了解少之又少，更不必说对智能电网观念的接受和支持。所以要想让智能电网在中国进行大范围开展，首先要进行关于智能电网的宣传和普及，让群众在思想观念上对智能电网了解。逐步开展相应的工作，得到民众的支持，不能只是科研人员和企业了解。部署相关的工作，如果全面代替核电和燃料发电这必然是一个艰苦并且漫长的过程，新能源代替核电发电是未来世界发展的趋势，党和国家都对智能发电给予了高度的重视，投入了相当大的资金支持。然而，这在实际的运行中，却与理想相差甚远。很多大学生，就是以后建设祖国的支柱，对这个名词却闻之甚少，并且就是听说过，也漠不关心。所以加强智能电网的普及和宣传，是当务之急，是以后全面建设使用智能电网的必由之路。

三、结束语

智能电网能够视线可靠、安全、经济、可持续循环利用的电网运行，全方位地支持和促进全国范围内的资源优化和新能源的发展，是一个发展的必然趋势。本文主要介绍了物联网中在智能电网方面的应用，并且着重叙述了智能电网在丹麦和德国的应用，由此思考并探讨其在中国的应用和发展所得到的成绩和所面临的困难。智能电网是目前世界所研究的热点，因此一定要把握这个机会大力发展智能电网，走在世界的前列。智能电网同时需要硬件方面和软件方面的支持，是多行业、多领域、多学科的交叉，需要政府的支持，更需要群众的支持和用户。智能电网的形成，将会是一项长久的建设过程，是一项高度复杂的系统工程。我们要在现在已有的基础上，结合本国特点，因地制宜，借鉴他国先进技术，建立建设属于我国的智能电网系统。

参 考 文 献

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