智能电网及其对国内电力市场的影响

摘要：在概述坚强智能电网概念的基础上，分析了智能电网应具有的基本内涵，重点研究了智能电网在增强电力市场运行的可靠性、提高能源利用和资源配置效率、推动电力工业市场化改革三个方面对国内电力市场的影响，指出了我国智能电网建设过程中可能遭遇的挑战，讨论了国内电力市场改革对智能电网建设造成的不确定性，以及我国智能电网建设仍有待解决的诸多技术问题。

关键词：智能电网；电力市场；市场化改革；系统可靠性

引言

自2002年电力体制改革启动后，国家确定了“政企分开”、“厂网分开”、“主辅分离”、“输配分开”、“竞价上网”的电力体制改革方向。十五期间，电力体制率先完成了“政企分开”、“厂网分开”的目标。经过近10年多曲折的进程，2011年9月29日，中国电力建设集团有限公司和中国能源建设集团有限公司两大辅业集团挂牌成立，随着2012年年底国家电网公司地（市）县层面主多分离工作任务的全面完成，“主辅分离”也基本告一段落，国内的电力市场化改革也即将进入难度最大的“输配分开”阶段[1]。与此同时，国务院、国家电监会相继密集出台《关于深化电煤市场化改革的指导意见》《关于利用价格杠杆鼓励和引导民间投资发展的实施意见》《输配电成本监管暂行办法》《2012年成本与价格监管工作方案》《关于在苏州、深圳供电公司开展输配电财务及成本独立核算试点的通知》等相关办法和通知要求，培育市场主体，加速推进电力市场化改革的意图愈发清晰。

与此同时，以“特高压”和“智能电网”为主要特征的电力工程建设也如火如荼。2004年12月27日，国网公司首次提出发展特高压输电技术，建设以特高压电网为核心的坚强国家电网的战略构想。晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流示范工程、向家坝-上海±800千伏特高压直流示范工程和锦屏-苏南±800千伏特高压直流工程相继建成投运，1000千伏淮南-浙北-上海特高压交流输电工程、哈密南-郑州±800千伏特高压直流输电工程、溪洛渡左岸-浙江金华±800千伏特高压直流输电工程也相继于2011年和2012年开工建设，预计到2020年，将建成特高压网架和近20回特高压直流工程，全国形成“三华”（华北、华中、华东）电网、东北电网、西北电网和南方电网等四个同步电网，联接大型能源基地和主要负荷中心，实现大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局[2]。智能电网方面，国网公司在大电网安全稳定控制、广域相量测量、灵活交流输电、数字化变电站、配电网自动化、智能电表应用、可再生能源的接入与送出、大容量储能、电动汽车等领域开展了大量工作，自主研发建设了具有国际领先水平的智能调度技术支持系统，推广应用智能电表9200万只，建成投运电动汽车充换电站243座、充电桩13283个，建成风光储输示范工程，积极服务风电、光伏式发电并网，并在智能电网理论研究、试验体系和工程应用方面取得了一批拥有自主知识产权的重要成果。

一、智能电网及其基本内涵

目前世界各国对智能电网的定义尚无统一的标准，在我国，国家电网公司于2009年5月提出了“坚强智能电网”的概念，即以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。作为未来的新一代电网，智能电网应具有以下基本内涵：

（一）坚强可靠

智能电网应拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，从而实现资源的优化调配、减小大范围停电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短停电时间，防止电网大规模崩溃。智能电网能够不断对电网设备运行状态进行监控，及时发现运行中的异常信号并进行纠正和控制，以减少因设备故障导致供电中断的现象。

（二）经济高效

智能电网能够提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源的高效利用。智能电网通过采用数字化处理手段，对电力设备实施信息化管理，通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态，延长设备正常运行时间，通过调整系统的控制装置到降低损耗和消除阻塞的状态，选择最小成本的能源输送系统，提高资源利用效率；通过先进的信息技术可以提供大量的数据和资料，并能集成到现有的企业系统中，使系统运行和维护费用以及电网建设投资得到有效管理。

（三）清洁环保

智能电网促进可再生能源发展与利用，提高清洁电能在终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放。智能电网能够适应风电、太阳能发电的迅速发展和国家能源政策的需要，大力推动可再生能源的利用，减少对化石资源的依赖，提高发电利用效率，减少发电环节的碳排放，降低对气候变化的影响。

（四）透明开放

智能电网可以为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台，提供高品质的附加增值服务。智能电网环境下电力市场智能化的交易平台具备电力市场运营业务所需的各项技术功能，其交易平台向各市场主体提供电力电量平衡、电力需求、负荷预测、网络阻塞、市场交易报价、签约以及电量结算等信息服务等供有访问权限的市场主体查阅，从而可增加市场的透明度、促进市场稳定、增加市场效益[3]。

（五）友好互动

智能电网能够灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节。智能电网能够为用户管理与互动服务提供实时、准确的基础数据，从而实现电网与用户的双向互动，加大用户参与力度，提升用户服务质量，满足用户多元化需求；能够以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，满足用户的差异化需求；用户可以实时了解电价状况和计划停电信息，以合理安排电器使用。

二、智能电网对我国电力市场的影响

（一）增强电力市场运行的可靠性

与欧洲电网不同，我国的智能电网建设突出强调了特高压在智能电网建设中的主导配置作用，高度重视电力系统的充裕性和安全性对于电力市场可靠运行的基础作用。在长期投资上，我国的智能电网建设通过增加输电投资，提高电网传输容量，以有效支撑电源的接入和输送，通过发挥智能化电力设备的作用提高电网运行方式的灵活度和用户的响应能力，增强发输电容量的充裕性。在中期计划上，通过智能电网主动监测机组和输电设备的运行状况，减少不合理的计划检修，提高状态检修的质量，避免各类检修方式对电价和系统运行安全的不利影响。在实时调度上，为应对设备故障甚至系统停电，信息通信设备广泛配置，所检测的信息具有广域、全景、实时、全方位、准确可靠的特点，结合快速超前模拟，将使调度机构能以灵活的调度方式来适应不确定的潮流，充分利用输电设备，以接近实时的间隔监控电力系统、预判事故隐患，及时采取有效措施[4]。同时，监测数据也能使电力系统不断自我调节，维持最优运行状态。即使事故已经发生，灵活的可重构网络拓扑也能最大程度地限制故障影响范围，并通过最优恢复路径快速恢复系统。

（二）提高能源利用和资源配置效率

通过建设以特高压为骨干的智能输电网络，提高了电网大范围优化配置资源的能力，实现了电力远距离、大规模、高效环保输送，同时，智能电网能够主动监测系统各节点的自然环境、空间地理、设备状态、能源供需、系统运行状态、供电质量和价格、温室气体排放量等信息，并反馈给市场各方，实现调度人员优化系统运行、发电公司和电网公司优化资产维护、消费者进行能源管理。特高压智能输电网络的建设，使传输设备的传输能力得到充分发挥，有效降低输电阻塞的频率和程度，减小了阻塞成本。对电源、电网资产的生产全过程的长期持续监测和分析，将进一步提高设备资产全寿命周期管理的能力，有利于优化设备运行方式和资产状态检修维护策略，减少不必要的计划检测费用，并延长设备生命周期，带来显著的经济效益[5]。同时，智能电网为中小电力用户直接参与电力市场交易，进而参与实时电力平衡提供了基础平台，使电力市场竞争主体增加，竞争激烈程度增加，从而降低各环节的运行成本和市场交易成本，提高能源利用效率和资源配置效率。

（三）推动电力工业市场化改革

智能电网建设需要各方的广泛参与，这将改变现有的产业链结构，使电力工业与其他行业的关系更加密切，甚至在电力、信息通信、互联网、家电、交通等产业间出现跨行业的公司和并购整合，将在一定程度上打破电力行业内发、输、配、售的单一纵向产业结构，使电力产业链条在纵向上沿上游的化石能源产业、新能源产业一直延伸到下游的家电、交通产业，横向上则与信息通信产业等深度结合。智能电网建设通过物理基础的改变，极大地强化电力的普通商品属性。电力对用户而言更接近普通商品，具有实时的商品质量和价格信息，能通过储能设备实现延迟供应。这不仅能为电力体制改革深化形成新的理论支撑点，也可能在市场设计等方面有利于放松部分传统的严格约束。智能电表的广泛安装为用户选择权的进一步扩大奠定了基础，而增大输配概念模糊性的双向供电模式，从本质上改变了用户参与市场的方式，提高用户参与市场的程度，促使电力体制改革继续向深入推进用户侧放开的方向发展。

三、我国智能电网建设过程中可能遇到的挑战

（一）电力市场改革对智能电网建设造成的不确定性

目前，美国、欧盟、日本、俄罗斯等国，电力市场化改革在经历了很多起伏之后，大都已经发展到新的模式下，即：发电、售电实现市场竞争，输电、配电由国家监管保持垄断，用户可以自由选择电力供应商。在我国，电力体制市场化改革仍然处于起步阶段，目前初步实现了政企分开、厂网分开和主辅分离，在发电端引入了一定的竞争，但仍然存在很多改革难点，电力市场尚未有效建立，同国外发达国家相比，我国的智能电网建设是与电力市场化改革同步进行的，需要协调和解决的矛盾更多，利益冲突更广泛，面临的形势更复杂，建设过程中面临的困难更大，同时，智能电网建设对电力市场改革的反馈作用，更为我国的电力市场化改革增加了不确定性，因此，确保电力市场的长期繁荣与稳定将直接关系到智能电网建设的成败。

另一方面，国内外智能电网建设的侧重方向不同。国外尤其是欧美国家所倡导的智能电网，更关注于分布式电源及客户端的接入、信息的获取与传输及其之上的高级功能与业务应用，而我国的智能电网建设，其根本目的在于提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送和可再生能源的集约化开发和高效利用，满足经济快速发展对电力的需求。特别是美加大停电和印度大停电发生之后，电力系统的安全稳定成为我国电力市场化改革和智能电网建设的重要基础和前提条件[6]。

我国现有的电力体制尽管存在着诸多弊端，但在保障系统的安全稳定运行方面却经受住了时间的考验，得益于此，我国的智能电网建设才能在短时间内取得如此突出的成绩。随着电力市场化改革的不断推进，作为我国智能电网建设的“发动机”，两大电网特别是国家电网公司对国内电力市场的影响力必将大幅弱化，智能电网建设可能因缺乏强有力的推动者而放缓，并可能因此出现多元化的发展方向，形成代表不同利益的市场主体，无法形成市场合力，一旦发生大规模停电和电力系统不稳定事件，将很有可能导致智能电网建设的停滞甚至倒退。

（二）与智能电网相关的诸多技术问题仍有待解决

智能电网作为下一代电力系统发展方向，其成功实现，必然要依靠诸多技术的支持，主要包括：现代传感技术、通信技术、状态监测和故障诊断技术、微处理技术、设备制造技术、新材料应用技术、控制技术、决策支持技术、功率预测技术、现代管理技术、标准体系等[7]。

智能电网能够提高电网输送能力，确保电力的安全可靠供应，具有坚强的网架结构，是坚强可靠的电网。因此，需要深入研究并全面掌握特高压交直流输电技术，加快特高压骨干网架建设，服务于更大范围的资源优化配置；需要深入开展灵活交直流输电技术研究，提高电网输送能力和控制灵活性；需要进一步开展大电网安全稳定、智能调度、状态检修、全寿命周期管理和智能防灾等技术，提高大电网的安全稳定运行水平。

智能电网能够提高能源资源的利用效率，提高电网运行和输送效率，是经济高效的电网。因此，需要研究先进储能技术、电力电子等技术，提高发电资源利用效率；需要进一步深入研究各类电网优化分析技术，安排合理运行方式，降低电网全局损耗；需要研究需求侧智能化管理技术，提高用户侧能源资源利用效率。

智能电网能够促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，是清洁环保的绿色电网。因此，需要研究可再生能源并网、监视、预测、分析、控制相关技术，服务于节能减排和新能源振兴规划；需要研究分布式电源接入和微电网等技术，促进用户侧可再生能源的利用，提升用电可靠性。

智能电网能够促进电源、电网、用户协调互动运行，是灵活互动的电网。因此，需要研究机网协调运行控制技术，推进机网信息双向实时交互；需要研究推广发电厂辅助服务考核技术，提高发电企业主动参与电网调节的积极性；需要研究互动营销、智能电表等技术，提高电网、用户间的互动水平和用户服务质量。

智能电网能够实现电网、电源和用户的信息透明共享，是友好开放的电网。因此，需要研究用电信息采集技术和营销信息化技术，确保电网与用户间信息透明开发；需要研究多周期、多目标调度计划技术、电力市场交易相关技术，构建公正透明的调度计划运作平台、电力市场交易平台，确保电网与电源信息的透明共享。

四、结语

我国的电力市场化改革虽起步较早，但在完成厂网分开后由于各方面的原因而进展缓慢，近两年来，随着智能电网建设的不断推进，电力市场化改革也开始加速，在基本完成了电网的主辅分离任务后，逐步开展输配分开和竞价上网的前期试点工作。但是，我们应当清醒的认识到，智能电网在推进电力市场化的同时，也存在着诸多不确定性和挑战，正确认识这些问题并妥善处理将是发挥智能电网对我国电力市场化推动作用的关键。

参考文献：

[1] 王冰凝.国家电网公司完成主辅分离改革[EB/OL].http：///20111008/n321430849.shtml，2011-10-08

[2] 刘振亚.为全面建成小康社会提供坚强电力保障[N].人民日报，2013-01-07（16）.

[3] 颜伟，文旭，余娟，等.智能电网环境下电力市场面临的机遇与挑战[J].电力系统保护与控制，2010，38（24）：224-230.

[4] 鲁刚，魏玢，马莉.智能电网建设与电力市场发展[J]. 电力系统自动化，2010，，34（9）：1-6.

[5] 刘宝华，王冬容，赵学顺.电力市场建设的几个本质问题探讨[J].电力系统自动化，2009，33（1）：1-5.

[6] 曾鸣，李红林，薛松，等. 系统安全背景下未来智能电网建设关键技术发展方向――印度大停电事故深层次原因分析及对中国电力工业的启示[J]. 中国电机工程学报，2012，32（25）：175-181.

[7] 杨奖利，毛昭元.智能电网发展现状及设备研发方向需求分析[J].电器工业，2011，11：10-32.

作者简介：

张 鹏（1986-），男，陕西咸阳人，助工，从事电气试验工作。