2014年我国智能电网发展研究报告

　　智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的电网，对于全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，保障安全、优质、可靠的电力供应，具有重大意义。国家战略之基础2010年3月5日，温家宝总理在第十一届全国人民代表大会第三次会议作政府工作报告时指出：“大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。”这是智能电网话题首次在政府工作报告中出现，表明实施智能电网建设，已经从企业行为上升到了国家战略。

　　智能电网的概念其实几年前就已经出现。智能电网在最近之所以成为热门的原因，一是ibm提出的“智慧地球”概念，智能电网是其重要的组成和应用;二是，美国总统奥巴马积极提倡发展智能电网，并在美国加以具体实施。不管是企业，还是说政府倡导的新概念，业内专家普遍认为，从中国电力能源发展本身而言，智能电网代表着中国从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越，它将为实现经济社会又好又快发展提供强大支撑。

　　开发利用清洁能源是世界能源发展的新趋势。大量使用化石能源造成的温室气体排放及全球气候变化，给人类带来巨大挑战。根据中国报告大厅发布的《2013-2018年中国新能源行业市场调查报告》了解到，发展清洁能源成为世界各国应对气候变化、解决能源和环保问题的共同选择。在2009年年底举行的哥本哈根气候大会上，中国政府主动提出到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年减少40%到45%的目标。要想实现这个目标，必须大力优化能源结构，实施低碳能源战略。这其中包括大力推进煤的洁净化、低碳化。大力改善能源结构，使核电和可再生能源到2020年在总能源消费中的比重超过15%，到2050年时达到30%～40%。要想实现这样的目标，中国还面临着不小的困难。

　　众所周知，中国能源结构以煤为主，一次能源消费中煤炭占70%左右，发电结构中燃煤发电量占80%左右，均比世界平均水平高出40个百分点左右，因此发展风力发电、光伏发电等清洁能源势在必行。资料显示，从2005年到2008年，中国风电装机连续3年实现翻番式增长。未来在内蒙古、甘肃、河北、吉林、新疆等省区将建成若干个千万千瓦级大型风电基地，西北部地区将建设大规模太阳能发电基地。预计到2020年，中国清洁能源装机将达到5.7亿千瓦，占总装机容量的35%。这些清洁能源的迅猛发展，也给电网发展带来了新挑战。

　　风能、太阳能发电具有随机性和间歇性，这就使电网运行控制的难度和安全稳定运行的风险明显增大。同时，风能、太阳能发电的设备利用率较低，需要相当规模的常规能源与之配套。因此，需要智能电网来提高整个电网对清洁能源接入的适应性以及运行控制的灵活性、安全稳定的可控性。由于中国能源分布和供应的特点，使智能电网的建设任务十分紧迫，同时也为其发展带来了机会。中国的能源结构以煤为主，而煤炭资源主要分布在北部和西部地区，而电力消费需求主要集中在经济较为发达的中部、东部和华南沿海等地区，同时水能、风能和太阳能等可再生能源具有规模大、分布集中等特点，需要集中开发、规模外送和大范围消纳。大型能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。

　　要满足未来持续增长的电力需求，必须加快发展特高压输电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送，形成全国范围的资源优化配置格局。这就需要建设坚强智能电网，以提高电网的输送能力和运行控制的灵活性，适应清洁能源的发展要求，最大限度发挥电网优化配置资源的作用，提高能源使用效率。目前，全球对智能电网尚未形成一个公认的统一定义，各种相应的国家、国际标准也在制定中。

　　但是有一点可以明确的是，智能电网是包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节和各电压等级的有机整体，是一个完整的智能电力系统。因此对于不同的环节，智能电网所要实现的目标各不相同。智能电网的英文名称“smartgrid”，更多的意味着“灵活”的意思。例如，传统电网对新能源的接入能力有限，而一旦智能电网成为可能，无论是大规模集中开发方式，还是分布式开发方式的新能源，都可以灵活地接入电网，对于大力发展新能源和可再生能源，应对能源和环保等问题，意义巨大 。

　　随着中国经济持续快速发展，中国国家电网公司从满足经济社会发展对电力的需求出发，结合中国经济发展布局和能源禀赋特点，提出了“一特四大”的电网发展战略，即以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。而如何让这些“高速公路”正常地、安全地运转，就需要利用智能电网在信息化、数字化、自动化、互动化方面的优势，从而实现大电网运行控制、灵活输电等目标。

　　举了一个例子，几年前南方冰雪灾害期间，由于输电线路结冰倒塔，造成了大面积的输电中断。未来，通过智能电网，就可以利用安装在输电线上的监控测量设备，实时监控线路状态，并通过数学方法计算出等值覆冰厚度。这样即使再出现冻雨雪情况，在线路结冰到一定程度前，测量设备就可以发出预警，使电网运行管理部门能够及时采取有效的防冰、融冰和除冰措施。而不是像当年，当发现线路大规模结冰时，为时已晚。与输电网相比，目前配电网的灵活性、自动化分析和控制水平还不足。随着更多分布式的清洁能源被得到广泛采用，高级配电自动化建设将成为智能电网的重要构成部分。

　　高级的配电自动化除了能够对整个配电系统进行监视与控制，实现配电系统管理功能和与用户的交互，还可以在配电网发生安全事件时，例如停电等，实现“自愈”。智能的配电网可以改善系统监视、无功与电压管理、降低线损，提高资产使用率，也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。特别是当发生故障时，它可以有效地利用各种灵活智能的分析控制手段，包括利用分布式电源和储能设备，实现‘自愈’。智能电网的一个重大目标就是要将现代it技术、通信技术与电力传输网络有机地融合在一起。据了解，在目前的电网设备中，除了部分设备可以实现远程操作外，大部分的电力设备之间的信息传输基本上是单向方式。

　　而未来，通过实施开展光传送网络、智能光网络、ptn、ason、mstp、ims、xpon、fttx、pftth、宽带载波、工业以太网交换等先进的有线、无线接入及其演进技术等信息通信技术，智能电网将会形成一种新的通信和交互机制，形成新一代电力信息通信网络模式，实现支撑智能电网的功能。有了各种ict技术的支持，由此将带来智能电网区别于传统电网一大特点—“互动”。电网与最终电力消费者能够双向互动，获得最优化的供用电方案将会极大地改变现有的用电行为，提升客户满意度。

　　通过采用200mbit/s电力线宽带通信技术采集用电信息的基础上，通过家庭智能交互终端实现了用户与电网之间的互动，并通过无线技术进一步延伸至水、气表数据的抄收，通过智能插座实现了电热水器、空调、电饭煲等家庭灵敏负荷的用电信息采集和控制，通过无线技术建立了集紧急求助、燃气泄露、烟感、红外探测于一体的家庭安防系统，并且还开通了视频点播、ip电话和宽带接入服务于一体的“三网合一”智能服务。it时刻准备着智能电网的本质就是能源替代和兼容利用，它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。要实现整个电网中无所不在的“智能”特色，电力和it产业的协作是必然的。所以，智能电网概念一经提出，国内外it、能源生产商都纷纷高调表示关注。it对智能电网各环节的支撑，能够促进各环节的全面融合;通过信息化建设，实现智能电网电力流、业务流和信息流的高度融合，全面支撑智能电网的分析决策。2009年3月6日，ibm宣布“ibm能源和公用事业解决方案中心”在京成立。

　　据了解，该中心的一项重要任务是开发智能配电网络解决方案。ibm已经开始与中国电力科学研究院合作，共同开发优化配电网络规划平台，以提供国家电网决策支持，节能减耗、提高网络的高可靠性。据介绍，为了满足中国电力行业的需求，e&u解决方案中心推出了多种解决方案。广域电网监控和警报解决方案（wideareagridmonitorandalert，wagma），在这个方案中，融入了超低延长通信、高性能计算、高速和大容量存储等技术，它可以支持实时监控、分析、预测和最佳电力分配，能够解决广域电网在监控和运营方面存在的技术问题，帮助广域电网提高运营安全性和稳定性。

　　另外，针对风力发电和光伏发电的不稳定性，e&u解决方案中心还推出了一个可再生能源的监控及电网集成解决方案（renewableenergymonitoringandpowergridintegrationsolution），它可以实现集中监视和控制那些分散的风力发电站和太阳能发电站，能够帮助电力公司利用天气预报和数据分析技术、以及风力发电站的中央运营系统来实时预测电力输出情况，从而允许电力公司充分利用预测结果将风动能/太阳能集成在一起。据了解，在国家电网智能电网计划中，大约有60%～80%的投资将用于实现远程控制、交互智能等非传统项目，电网对it支撑的需求之强烈前所未有。

　　为此，国家电网公司与英特尔公司建立了联合实验室，整合高性能计算与嵌入式技术，采用ia架构服务器进行电网建模和模拟，实现网络隔离与发电站自动化。凭借近年来基于ia架构的嵌入式产品在低功耗、宽温等方面取得的突破，英特尔也正不断进入智能电表、智能变电站等深层嵌入式应用领域。为实现可再生能源的分步式智能的目标，采用基于嵌入式英特尔架构平台的嵌入式风力涡轮机控制器，可以响应不断变化的风况和电力负荷需求等实时信息，控制涡轮机叶片节距、旋转和其他变量，无需人工干预。

　　此外，安装在涡轮机上的网络传感器可以将相关数据传送到嵌入式计算机中以监控运行参数。2010年3月12日，“中关村智能电网产业技术创新战略联盟”成立，在发布了“兆瓦级商业储能”、“大型能源基地电网接入输送”、“大型水电流域综合监控”等一批重大科技成果项目的同时，国内多家产、学、研单位加入到该联盟中，表示要共同促进智能电网产业的发展。

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