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智能电网的概念及基本特征

【发展智能电网的背景】

电网是经济社会发展的重要的基础设施，然而，近些年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生着巨大的变化。电网负荷快速的增长，大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响，极端气候环境对电网安全稳定工作提出了很多的新挑战。智能电网并没有一个确定的概念，需要根据实际情况赋予新的含义。

【什么是智能电网】

智能电网是指一个完全自动化的供电网络 ，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。

【智能电网的特点】

尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特征可归结为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。

【智能电网的发展历史】

1.2006年，美国IBM公司提出的"智能电网"解决方案；

2.奥巴马上任后提出的能源计划；

3.我国能源专家武建生提出的"互动电网"。

        智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都被实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用分布式智能、宽带通信以及自动控制系统的集成，智能电网保证了市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。从技术角度讲，智能电网有3个层面的含义：首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节关键设备的运行状况进行实时监控；然后将获得的数据通过网络系统进行收集、整合；最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。

中国智能电网

发展历程

坚持智能电网的发展，可以使电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面，意义重大。

智能电网产生的巨大效益

作为我国重要的能源输送和配置平台，智能电网从投资建设到生产运营的全过程都将为国民经济发展、能源生产和利用、环境保护等方面带来巨大效益。

1. 在电力系统方面：可以节约系统有效装机容量；降低系统总发电燃料费用；提高电网设备利用效率，减少建设投资；提升电网输送效率，降低线损。

2. 在用电客户方面：可以实现双向互动，提供便捷服务；提高终端能源利用效率，节约电量消费；提高供电可靠性，改善电能质量。

3. 在节能与环境方面：可以提高能源利用效率，带来节能减排效益；促进清洁能源开发，实现替代减排效益；提升土地资源整体利用率，节约土地占用。

4.其他方面：可以带动经济发展，拉动就业；保障能源供应安全；变输煤为输电，提高能源转换效率，减少交通运输压力。

智能电网的发展历程

智能电网在我国的发展主要经历了以下三个发展阶段：

1. 第一阶段为规划试点阶段(2009—2010年)：重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术标准和管理规范，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。

2. 第二阶段为全面建设阶段(2011—2015年)：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。

3. 第三阶段为引领提升阶段(2016—2020年)：基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。

上述三个阶段是为实现坚强智能电网建设目标做出的整体性安排，并不能截然分开。技术研发、设备研制、试点验证、标准完善和推广应用等工作将贯穿始终。针对不同阶段的建设需求，将陆续安排新的技术研究和工程试点项目，待成熟后统一组织推广应用。

中国智能电网的发展方向

智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。

智能电网

发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段，是发展能源互联网的重要基础。

发展智能电网，有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，实现能源生产和消费的综合调配；

有利于推动清洁能源、分布式能源的科学利用，从而全面构建安全、高效、清洁的现代能源保障体系；

有利于支撑新型工业化和新型城镇化建设，提高民生服务水平；

有利于带动上下游产业转型升级，实现我国能源科技和装备水平的全面提升。

发展目标

2015年7月6日，国家发改委、国家能源局印发《关于促进智能电网发展的指导意见》（以下简称《意见》）。《意见》明确了智能电网的定义和发展智能电网的重要意义。

《意见》指出了智能电网的发展目标，即到2020年，初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系，满足电源开发和用户需求，全面支撑现代能源体系建设，推动我国能源生产和消费革命；带动战略性新兴产业发展，形成有国际竞争力的智能电网装备体系。

此外，《意见》还为智能电网的各项功能分别提出了发展目标：实现清洁能源的充分消纳；提升输配电网络的柔性控制能力；满足并引导用户多元化负荷需求。

《意见》还提出智能电网建设的十大任务，即建立健全网源协调发展和运营机制，全面提升电源侧智能化水平；增强服务和技术支撑，积极接纳新能源；加强能源互联，促进多种能源优化互补；构建安全高效的信息通信支撑平台；提高电网智能化水平，确保电网安全、可靠、经济运行；强化电力需求侧管理，引导和服务用户互动；推动多领域电能替代，有效落实节能减排；满足多元化民生用电，支撑新型城镇化建设；加快关键技术装备研发应用，促进上下游产业健康发展；完善标准体系，加快智能电网标准国际化。

电网

智能电网的关键技术概况介绍

智能电网的发展越来约收到社会的关注和重视，主要关键技术如下：

建立坚强、灵活的网络拓扑

坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡，为了缓解此现状所带来的不利影响，我国开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。随着电网规模的扩大、互联电网的形成，电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越严重，对主网架结构的规划设计要求也相应地提高。

实现开放、标准、集成的通信系统

智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力:既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力。

配备高级的电力电子设备

现代电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置、静止同步补偿器、有源滤波器、动态电压恢复器、故障电流限制器以及高压直流输电所用装置和配网用的柔性输电系统装置等。

智能调度技术和广域防护系统

调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防。

高级读表体系和需求的侧管理

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一。电网的智能化首先需要电力供应机构精确得知用户的用电规律 ，从而对需求和供应有一个更好的平衡。因此目前国外推动智能电网建设，一般以构建高级量测体系为切入点。同时，高级读表体系为电力系统提供了系统范围的可观性。不但可以使用户参与实时电力市场，而且能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等更快和更准确的系统响应，构建智能化的用户管理与服务体系，实现电力企业与用户之间基本的双向互动管理与服务功能以及营销管理的现代化运行。

高级配电自动化

高级的配电自动化将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互。为此，高级的配电自动化需要更复杂的控制系统：①系统全部元件必须在一个开放式的通信体系结构内并具有协同工作能力；②将使用经由分布式计算的局部分布式控制；③使用传感器、通信系统和分布式的计算主体，对电力交换系统的扰动快速做出反应，以使其影响最小化。

可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包括分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术包括:微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等；分布式储能装置包括蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等。

在我国，风能、太阳能发电的主要发展方式是在沙漠、戈壁滩等偏远的地区，但其在地理位置上分布不均匀，易受天气影响，而且具有波动性和间歇性的特点，会对可靠供电造成冲击，当地电网无法适应可再生能源集中开发和利用，这就需要解决风能、太阳能等可再生能源大规模开发的间歇性、不确定性问题，保证电力的规模接入和远距离送出，这将是接入各种可再生能源电源和分布式能源电源面临的一大挑战。

中国智能电网发展的进展情况简介

背景

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。

中国政府高度重视智能电网发展，连续两年将发展智能电网写入政府工作报告，并在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确指出：“发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术，依托信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设。”发展特高压和智能电网，已成为国家能源战略的重要内容。

国家电网公司坚持以科学发展为主题、以转变发展方式为主线，准确把握中国能源资源和能源需求逆向分布的基本国情，于2009年5月率先提出了建设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、互动化特征的坚强智能电网的战略目标，经过几年的探索实践，取得了重要成果。

成果一

一是形成了完整的坚强智能电网战略规划体系。实施“一特四大”战略，是解决我国能源发展深层次问题、从根本上缓解煤电运紧张矛盾的战略措施。创造性地将“坚强”与“智能”相融合，明确了建设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、互动化特征的坚强智能电网的战略目标。编制了坚强智能电网规划纲要以及电网智能化、配电网、通信网、信息网等专项规划。按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的建设原则，全面推进坚强智能电网建设。

向家坝—上海特高压直流示范工程

二是成功建设了特高压交流、直流示范工程。自主建设了世界上电压等级最高、输电能力最强、技术水平最先进的晋东南—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程和±800千伏向家坝—上海特高压直流示范工程，分别于2009年1月和2010年7月正式投运，一直保持安全可靠运行。特高压交流试验示范工程荣获“新中国成立六十周年经典工程”“国家优质工程金质奖”和“中国工业大奖”等重要奖项。

上海世博园智能电网

三是系统开展了智能电网工程项目试点。目前开展的三批29类共287项智能电网试点项目涵盖发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息所有环节，在世界范围内建设规模最大、应用领域最广、推进速度最快。目前，已竣工127项，新建或改造了18座智能变电站，用电信息采集系统提前进入全面推广阶段，实现自动采集5451万户。结合我国实际提出了现阶段以换电为主、插充为辅，集中充电、统一配送的电动汽车充换电运营模式，环渤海、长三角两个区域的跨城际智能充换电服务网络正在建设，上海世博园智能电网综合示范工程建成投运。国家级风光储输示范项目、中国与新加坡战略性合作项目天津生态城综合示范工程正在加快建设。智能小区、光纤入户、直升机智能巡检等项目也取得重要进展。

四是构建了功能齐全、技术领先的试验研究体系。建成特高压交流、直流、高海拔、工程力学4个试验基地，大电网仿真、直流成套设计2个研发中心，以及大型风电并网系统、太阳能发电、智能用电技术3个国家级的研发（试验）中心。

五

五是实现了关键技术和设备的创新突破。依托自主创新，成功研制了大容量变压器、6英寸晶闸管等大批特高压关键设备和元器件，已获授权专利441项，发布企业标准135项，在特高压领域实现了“中国创造”和“中国引领”。在智能电表、大容量储能电池、可再生能源接入、风电机组低电压穿越技术研究和设备研制等方面取得了一批重大成果。率先编制并发布《智能电网技术标准体系规划》和《智能电网关键设备研制规划》，构建了系统的技术标准体系框架，发布企业标准129项。

六

六是提升了公司国际影响力和竞争力。国家电网公司发展特高压和智能电网取得的理论和实践成果得到了国际组织和同行的高度肯定和广泛认同。公司在坚强智能电网方面的技术优势已经成为实施“走出去”战略的核心优势，不仅提升了公司在世界能源和电力领域的地位和影响力，带动了民族装备制造业创新发展，而且促进了我国国际形象的提升。