浅谈我国智能电网的建设

摘要：进入21世纪以来，在经济发展低碳化、能源利用清洁化的大背景下，新一轮的能源变革在世界范围内蓬勃兴起，智能配电网发展方兴未艾，成为世界各国开发利用清洁能源、应对气候变化、保障能源安全的战略选择。我国高度重视智能配电网发展，连续两年将发展智能配电网写入政府工作报告，发展特高压和智能配电网，成为国家能源战略的重要内容。本文就我国目前智能化电网建设的现状进行阐述，并提出一些未来发展的方向。 

关键词：智能配电网；新能源；低碳发展 

中图分类号：TN915文献标识码： A

对智能电网内涵的解读不同国家各有不同，各国建设智能电网的侧重点也不尽相同，但最基本的内容是一致的，国际能源大会对智能电网的定义是：智能电网是建立在高度集成的双向通信网络基础上，通过先进的传感、测量技术以及先进的控制、决策支持系统，实现电网的安全可靠、经济、高效的目标。智能电网是IT产业与能源产业结合的产物，它通过用户与电网公司之间的网络互动实现数据读取的实时、高速、双向，从而优化电网管理，提高电网运行效率。 

智能电网的概念最早是由美国推出的。美国电网是世界上最大的电网，在时间和空间上都很复杂，具有强非线性及不确定性。随着风能、太阳能等可再生能源入网规模的增大，电网的不稳定性问题日益突出。2003年美国大停电后美国努力提高电网运行的可靠和效率，在电网安装大量的传感器以采集电网安全稳定运行与控制需要的信息，智能电网应运而生。

一、智能配电网的概念 

在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能配电网已在世界范围内形成共识［1］。从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能配电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。 

智能配电网是实现全社会低碳发展的关键。在发电端应用智能配电网技术可以提升接纳清洁能源的能力，还可提高传统发电技术的效率；在电网环节可以降低线路损耗，提高输电效率，提升电网基础设施资源利用率和供电可靠性，从而达到节能减排的目的；在深入千家万户的配电端，通过智能电表，可将用电信息反馈给用户，提高用电效率，用户还可通过智能配电网将自家太阳能发电卖给电网，实现智能互动和绿色节能。 

二、我国智能配电网建设现状及存在的问题 

（一）配电自动化 

目前国内配网自动化的建设风风火火，但很多建设者对于要达到的目标和实施路线不明确。由于配网自动化的投资很巨大，必须“好钢用在刀刃上”，不应全面铺开，针对不同级别的供电区域有差异化的实施方案。目前国内的配电网一次网架结构较薄弱，单电源供电较多，不能满足N-1原则，无法实现馈线自动化这一重要功能。未来应聚焦在A类和B类供电区域实现馈线自动化功能，对一次网架进行改造，满足N-1原则，对于过于复杂的网架结构也给予简化。主站系统遵循IEC61970/61968标准是实现智能配电网的关键之一，在业务功能上，可先考虑实现不含可再生能源发电的馈线自动化，以提高供电可靠性。一次设备技术相对成熟，为了满足遥控的需要，要进行电控化，甚至智能化的改造。自动化终端设备实现分布式智能处理还需要实践检验其成熟度［2］。通信平台的建设至关重要，目前主要考虑采用光纤、无线、载波等通信技术的混合使用，但在具体的选择上还未达成共识。海量的配网自动化设备维护，对供电局的人员配置和技术水平提出了更高的要求。 

（二）可再生能源、储能及微网能量管理 

未来城市内实现高密度可再生能源发电，会根据发电规模的大小在配电网或用电网层面实现并网运行。为了消抑太阳能光伏发电的间歇波动特性，会配套建设储能装置。受城市内占地和投资金额的限制，清洁能源及储能目前的建设规模都不大。微网能量管理作为智能电网重要研究课题，目前还处在研究阶段。2010年12月31日，河南财专分布式光伏发电及微网运行控制试点工程联调成功，进入试运行阶段。光伏发电系统的装机容量为380千瓦，通过试点工程建设，旨在研究分布式光伏电源对配网规划、网损、潮流、电能质量、继电保护等方面的影响，掌握分布式发电、储能接入与微网运行控制技术，积累微网运行经验；研究光伏发电技术接入要求和原则，为清洁电源发展提供规范化、标准化依据。 

（三）汽车充电 

我国寄希望于电动汽车能带动汽车产业的发展，实现“弯道超车”。但电动汽车整个行业的运营模式还有待研究讨论，目前国家电网和南方电网都已确定了以换电为主，充电为辅的运营模式，但汽车厂家希望全部以充电为主，毕竟电池在整个电动汽车中占有很大一部分利润。在换电模式方面，究竟是以就地集中充换电为主，还是配送换电为主，也存在着较大争议。单台充电设施的功率可达几千瓦，大规模充电设施与主电网的协调运行和有序充电控制，是电动汽车发展中不可忽视的技术难题，国家863计划中专门立项对此进行研究［3］。2011年1月10日，国家电网公司智能充换电服务网络浙江示范工程在杭州顺利通过中电联的科技成果鉴定。鉴定专家组认为，这一项目是国际上首个实现城际互联的电动汽车智能充换电服务网络，整体技术处于国际领先水平。目前，杭州已建成10座充换电站，今年还将开工建设两座大型集中充电站，建成12座充换电站，同时还将建设30座动力电池配送站以及600个充电桩。但是，到目前为止，对于电动汽车的有序充电和电池换电标准等问题尚未解决。 

三、我国智能电网建设分为三个阶段：2009-2010年为规划试点阶段，主要进行智能电网规划、研究开发关键技术、制定技术标准、开展试点；2011-2015年为全面建设阶段，加快特高压和配电网建设，初步形成智能电网的服务体系；2016-2020年为提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网。 

我国建设中国特色智能电要兼顾供电安全可靠性、可持续发展性及市场竞争性等诸方面，全面规划，协调发展。我国今后发展智能电网应注意以下几点： 

（一）智能电网建设一次性投入大，政府要给予资金、财税政策的支持。 

（二）智能电网建设在世界上还处于起步阶段，有很多关键技术需要进行科技攻关，我国应加大人力、物力投入，抢占智能电网发展的先机。 

（三）加强标准化建设。制定统一的软件架构标准体系，制定建设与运营、通信、信息等方面的标准。2009年国际电工委员会标准化管理委员会组织成立的智能电网国际战略工作组提出了与智能电网有关的标准列表，对我国制订智能电网标准体系有借鉴作用。 

（四）建设统一的电力信息平台。实现数据一体化、集成应用一体化，完善全网的动态监控和优化调度。还要防范信息安全的风险，保障信息采集安全、通信安全和数据安全，防止黑客的入侵和病毒的攻击。 

（五）建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强电网，提高远距离输电能力，这是智能电网的基础。 

（六）在终端用户侧安装智能电表，实时监控、反馈用电侧信息。实现信息交互、自动控制等。 

（七）强化配电网的自动化建设，建设具备远程监控、实时数据功能的智能变电站。 

（八）发展储能技术，研制各种储能设备。推广分布式能源需要有能量和功率密度大、储能效率高、响应速度快、寿命长的高效储能装置做配套，储能装置有可充电蓄电池、超导储能、超级电容等。目前，大容量的储能系统主要是抽水储能。 

参考文献： 

\[1\]谭伟贤.视频会议系统的应用与发展［J］.中国多媒体视讯，2003，（7）. 

\[2\]陈一民.多媒体视频会议系统与现代信息网\[J\].电脑技术,1997,(04). 

\[3\]杨庆,巴林凤,杨品.模拟视频信号的视频会议系统实现\[J\].中国计算机用户,1997,(07).