上海市节能协会 蓝毓俊

国家电网公司于2009年5月21日发布了建设“坚强智能电网”的发展规划。到2020年将全面建成统一的“坚强智能电网”，以统一规划、统一标准、统一建设为原则，以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的现代化电网。

1 智能电网的提出和发展

1.1 什么是智能电网

智能电网(Smart Grid)最早于2003年6月，由美国“未来能源联盟智能电网工作组”提出的。当时提出智能电网的定义为“集成了传统的现代电力工程技术、高级传感和监视技术、信息与通信技术的输配电系统，具有更加完善的性能并且能够为用户提高一系列增值服务”。目前各国专家对智能电网有多种解释，在世界上还没有一个很权威的统一的定义。在以后的一些报告中所提出的智能电网定义，在说法上也有所不同，但基本含义还是一致的。例如有的专家提出智能电网是利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈）；也有专家认为智能电网是通过信息技术和电力运营技术结合起来，使电力系统各部分（发电、输电、变电、配电、用电等）自动化的数据结合起来，以实现完全的终端对终端的系统进入视野——可视化（a total end-to-end systems view）的电网等。

1.2 对于“智能电网”的不同看法

我国专家认为：智能电网应包含电力系统的发电、输电 、变电 、配电 、用电和调度共六个领域，具有信息化、数字化 、自动化 、互动化等主要“智能”技术特征；

美国发展智能电网的重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升等。

1.3 美国的智能电网计划

1）美国的智能电网计划

2009年美国总统奥巴马宣布计划拨40亿美元，用于投资智能电网。美国统称为统一智能电网（Unified National Smart Grid），是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系。

2）美国建设智能电网的主要作用

美国希望通过建设统一智能电网实现美国电力网络的智能化，以解决分布式能源体系的需要，并以长短距离、高低电压的智能网络来连接客户电源。

在保护环境和生态系统前提下，营建新的输电电网，实现可再生能源的优化输配，提高电网的可靠性和清洁性等。智能电网可以平衡整合类似美国亚利桑那州的太阳能发电和俄亥俄州的工业用电等跨州用电的需求，实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制，从而实现美国整体的电力需求管理，为实现美国跨区的可再生能源提供平衡。

解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储，以帮助用户出售多余电力，包括解决电池系统向电网回售富裕电能。实际上，这个体系就是以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。

3）美国建设智能电网的初步规划

美国正在规划建设美国第一座全集成“智能电网城市”——科罗拉多州（Colo）博尔德市（Boulder）的智能电网。美国建设智能电网规划也考虑了将加拿大、墨西哥等地电力整合的合作。

1.4 欧洲的智能电网计划

1）欧洲的智能电网

欧洲把智能电网称为超级智能电网（Super Smart Grid）。它是将广域电力输送网络与智能电网结合起来的广域智能网络，使用范围涉及欧盟、北非、中东等国家和地区；通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风能等可再生能源发展满足欧洲的能源需要，完善未来的欧洲能源系统；

2）欧洲建设智能电网的策略

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》明确强调，欧洲已进入一个新的能源时代，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。目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革。

2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。

2 国家电网公司建设“坚强智能电网”的发展规划

国家电网公司建设“坚强智能电网”的发展规划分为以下三个阶段：

第一阶段2009年～2010年为规划试点阶段。重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。

第二阶段2011年～2015年为全面建设阶段。加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。

第三阶段2016年～2020年，为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。届时，电网优化配置资源能力大大提升，清洁能源装机比例达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电表普及应用。

上海市电力公司为了打造建设坚强智能电网的目标，积极为建设坚强智能受端电网打下基础，其中 包括完成建设国网公司信息化“SG186”示范工程；2010年建成100千瓦级储能电站示范工程；研发电动汽车及相配套的充电站技术；在崇明建成兆瓦级光伏发电站及智能电网的示范工程；建成国内最大海上100兆瓦东海大桥风电场；建成符合IEC标准的智能化（数字化）变电站；初步建成上海电网电能质量监测系统等。规划实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合，将上海世博园区电网建设成我国坚强智能受端电网的示范工程等。

3 国家电网公司建设坚强智能电网的基本内涵

“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本内涵。信息化是指实时和非实时信息的高度集成、共享与利用；数字化是指电网对象、结构、特性及状态的定量描述和各类信息的精确高效采集与传输；自动化是指电网控制策略的自动优选、运行状态的自动监控和故障状态的自动恢复；互动化是指电源、电网和用户资源的友好互动和协调运行。因此坚强智能电网是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，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，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

4 智能电网的主要特征

4.1 自愈

有自愈能力的现代化电网可以发现并对电网的故障作出反应，快速解决，减少停电时间和经济损失；突出智能电网的自愈功能制止级联事件演变成大的停电事故，实施事件响应的快速仿真决策，主动介列灵活分区的分布协调/自适应控制以及在紧急状态下对分布式能源的辅助服务；具有故障定位与隔离（FLIR，对减少停电时间意义较大）和 网络重构，非故障部分迅速恢复供电功能；注重电压与无功控制（VVC）支持电网自愈；当系统拓扑结构发生变化时，继电保护具有再整定功能RPR，实现智能化电力系统更新运行方式后的保护，以达到电网在任一重构时，要求一个新的电网方案和继电保护的配合等。

4.2 安全及可靠性

现代化的电网在建设时即考虑彻底的安全和可靠性，开展提高电网安全和可靠性的战略研究，提高整个电力系统运行的安全性、可靠性和稳定性。

4.3 互动性

在现代化电网中，商业、工业和居民等能源消费者可以看到电费价格、有能力选择最合适自己的供电方案和电价；开展研制高级电能表为基础的计量体系（AMI），这是一种基于开放性的标准化发展模式、是将所有消费者信息一体化的方法，它能让消费者能更高效地利用电能，及时探测系统中的问题，从而让电力公司可以快速诊断和消除故障隐患。高级计量体系能实现“友好型消费高效”概念中的“设备价格”，例如能源按其成本被实施定价的价格信号，被传输到“智能”家庭控制或终端消费设备上，这些设备能自动的一次处理基于此时的消费愿望以及此时系统能力的信息，从而节约了那些本会被大量消耗的能源。

4.4.提供适应21世纪需求的电能质量

现代化的电网不会有电压跌落、电压尖刺、扰动和中断等电能质量问题，适应数据中心、计算机、电子和自动化生产线的需求；

4.5.适应所有的电源种类和电能储存方式

现代化的电网要允许各类可再生能源、清洁能源、新能源和分布式供能的即插即用地连接，包括电能储存设备等。

4.6 可市场化交易

现代化的电网支持持续的全国性、区域性及省市间的电力市场交易，允许地方性与局部的电力改革或电力市场的革新。

4.7 优化电网资产提高运营效率

现代化电网可以在已建成系统中提供更多的能量，仅需建设少许新的基础设备，花费很少的运行维护成本。

5 智能电网的关键技术领域

5.1 发电领域：风电场、光伏发电及分布式供能的并网和储能关键技术研究；

5.2 输电领域：安全监控（大电网安全稳定控制、网域测量技术、相量测量装置、传感器和量测技术）；特高压交直流相关设备研制和关键技术研究；750kV可控电抗器和串补补偿装置关键技术研究及相关设备研制等；

5.3 变电领域：智能化（数字化）变电站、灵活交流输电技术、无功补偿发生器（STATCOM,SVC）、故障电流限制器的研究，尤其是对超导技术包括超导电缆、超导变压器及超导储能系统等关键技术研究；

5.4 配电领域：储能技术（钠流电池）、电动汽车充电、配电自动化、微电网技术框架和接入技术与分布式储能装置研究；

5.5 用电领域：智能电表、用电信息采集系统、可再生能源即插即用技术；双向互动营销技术、示范工程建设及高级量测和家电控制配套技术研究；

5.6 调度领域：一体化智能调度系统、电网调度可视化、数字化电网、智能调度管理模式和技术支持系统以及智能电网信息架构与模型的研究等。