智能電網承載人類美好夢想

文 Article_李文啟

進入21世紀，世界各國電力工業不約而同提出了建設和發展智能電網的目標。盡管各國提出建設智能電網的初衷有所不同，但是隨著人們對智能電網認識的不斷深入，在應對當前面臨的能源危機、合理有效配置資源，建設綠色、環保、舒適的宜居環境，不斷滿足用戶和電網的互動需求等方面，智能電網正在發揮不可替代的作用。可以說，智能電網與人類的生活息息相關，是人類追尋幸福生活、實現美好夢想的重要手段。

一、智能電網是現代科技和電力技術發展的必然選擇

19世紀80年代第一個交流輸電系統建成以來，電網發展經歷了電壓等級由低到高、聯網規模由小到大、配置能力由弱到強等三個階段：初級電網階段（從19世紀后期到20世紀中期）、互聯電網階段（從20世紀中期到20世紀末）、智能電網階段（從本世紀初開始）。電網作為世界上最大的復雜高維非線性控制系統，如何保證其安全、可靠、經濟運行一直是電力工作者最為關心的問題。通信技術、計算機技術、傳感器技術、信息處理技術以及物聯網、云計算等技術的飛速發展，為解決智能電網階段的問題提供了可能。本世紀初，世界各國紛紛提出建設智能電網。美國立足于對上個世紀70年代以來形成的網架進行更新換代，同時利用計算機、自動化技術來替代人工，提高電網運營效率。歐盟則重點關注利用分布式電源發電，利用電網盡可能多地吸納風電、光伏等發出的電能。中國作為最大的發展中國家，由于幅員遼闊，資源分布不均衡、經濟發展不平衡等現實因素，提出建設堅強智能電網更是勢在必行。

我國的堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合的現代電網。

2009年以來，國家電網公司開展了一系列試點工程探索和推廣建設工作，截至2013年年底，公司已累計建成試點項目29類298項。電網智能化水平持續提升，累計建成智能變電站843座，配電自動化10千伏線路6185條，電動汽車充換電站400座、充電樁1.9萬個，推廣智能電能表1.82億只。智能電網已成為現代科技與傳統電力技術相結合的典范。

二、智能電網是應對能源危機、保障能源安全的重要平臺

當今世界，經濟社會發展使得人類對能源的依賴程度不斷加深。隨著人類活動的不斷拓展，對石油、煤炭、天然氣等化石能源的需求也越來越大。據統計，2010年，我國一次能源消費總量達到32.5億噸標準煤，是1980年的5.4倍。據國際能源署（International Energy Agency，IEA）2010年對我國一次能源需求的預測，2015年將達到41.2億噸標準煤，2020年將達到45.1億噸標準煤。與此同時，生態和環境對能源發展的約束作用也越來越強。目前，全球氣候變化問題備受關注，碳排放問題已經成為能源供應能力提升的重要約束因素。同等條件下，煤炭的二氧化碳排放量比石油高出約30%，比天然氣高出約70%。而我國以煤炭為主的能源消費結構和西方發達國家相比處于不利地位。近兩年來出現的PM2.5污染物問題再一次把煤炭燃燒等推到了風口浪尖。能源生產和消費格局正在發生深刻變化，能源安全問題得到社會普遍關注。我國能源對外依存度較高，尤其是原油對外依存度，2010年已經達到54.8%，對國家能源安全構成了嚴峻考驗。消費方面，近年來，隨著我國經濟的快速發展，能源需求增長加快。終端能源消費中，煤炭所占比重持續下降，石油和電力所占比重大幅提升。

面對目前能源現狀，智能電網建設在推廣電能替代方面發揮了重要作用。“以電代煤，以電代油，電從遠方來”指出了電能替代的新思路。我國能源資源與能源需求呈逆向分布，80%以上的煤炭、水能和風能資源分布在西部、北部地區，而75%以上的能源需求集中在東部、中部地區。能源資源與能源需求分布不平衡的基本國情，要求我國必須在全國范圍內實行能源資源優化配置。建設智能電網，為能源資源優化配置提供了一個良好的平臺。智能電網建成后，將形成結構堅強的受端電網和送端電網，電力承載能力顯著加強，形成“強交、強直”的特高壓輸電網絡，實現大水電、大火電、大核電、大型可再生能源基地的跨區域、遠距離、大容量、高效率輸送，顯著提升大電網的能源資源優化配置能力。

三、智能電網將改變并且正在改變人類的生活方式

在人類發展歷史進程中，每一次能源變革都對人類的生產和生活方式產生巨大影響。18世紀中期的第一次工業革命，由于蒸汽機的大規模使用，改變了傳統手工作坊式的生產方式，推動了近代工業的建立和發展。19世紀中后期的第二次工業革命，由于電力的發明及廣泛應用，推動了現代工業的建立和大發展。進入21世紀后，以電為中心、以新能源大規模開發利用為特征的新一輪能源變革正在世界范圍內蓬勃興起。有學者把這次工業革命稱為第三次工業革命，其對未來社會發展及人類生活方式的影響將遠遠超出我們的想象。基于智能電網的清潔能源大規模開發利用，將徹底解決環境污染和碳排放問題，重現青山綠水和白云藍天。

上世紀末互聯網技術、本世紀初物聯網技術的飛速發展，為構建智慧地球，共享人類發展成果提供了技術可能性。目前世界各國都加大了在智慧產業方面的力度。我國2013年提出建設智慧城市，目前已經有193個城市被確定為試點。智能電網與物聯網、互聯網等深度融合后，將構建智慧城市公共服務平臺，為智慧城市提供基礎能源支撐和綜合信息服務。屆時能源供應、信息通信、家政醫療、物流交通、遠程教育、電子商務等各方面的服務都可以基于這個平臺實現；智能電網建設中，智能家居、智能小區、智能樓宇、電動汽車等深化推廣，將會逐漸改變人類生活和出行方式。在不遠的將來，智慧城市已經普及，我們居住在具有智慧管理功能的住所，乘坐自動駕駛的電動汽車，使用綠色電源生產的日用品，實現人類美好生活的革命性變化。

四、智能電網助力實現中國夢

進入2013年，霧霾天氣大范圍、長時間籠罩中國，中國人第一次深刻體會到生活在藍天白云下是多么幸福，也真正意識到生態環境保護問題已經不再只是環保部門的事情，每個人都負有責任。從目前霧霾天氣的成因來看，燃煤排放、汽車尾氣、工業污染等是主要元兇。治理霧霾天氣，需要社會各界共同努力。

智能電網建設能夠使綠色清潔能源無障礙接入電網。在發電側，可以對大規模的風電場發電和光伏發電進行集中接入；在配電網，可以就地接入分布式光伏、風電、新能源發電等，從而逐步降低燃煤發電在總電能生產的比重。同時，積極研究清潔煤燃燒技術和脫硫脫硝新技術，進一步降低現有燃煤機組的污染物排放。

智能電網的建設能夠改變目前燃油汽車一統天下的局面。燃油汽車經過100多年的發展，目前已經遍布世界各個角落。新能源汽車，特別是電動汽車的出現，為人們綠色健康出行提供了新的解決方案。盡管目前尚有許多難題需要克服，如動力電池在造價和壽命方面還不盡如人意，電動汽車充電行駛里程較短等，但是這些問題都可以通過科技發展和技術進步最終得到解決。電動汽車被認為是燃油汽車的最終替代者，目前我國已經開展了電動汽車充換電設施建設，部分電動公交車、電動環衛車等已經投入運行。在不遠的將來，電動汽車一定會走入千家萬戶。而電動汽車和電網的雙向互動技術（V2G），不僅能夠使電動汽車從電網補充電能，而且也能夠在電網高峰時段，將電動汽車作為儲能設備參與電網調峰，為用戶贏取可觀的經濟效益。

智能電網建設可以淘汰高耗能企業，有利于調整產業結構，使經濟結構更加合理。智能電網的主要特征之一是實時交互性。未來智能電網將會建成能源互聯網，各種新興用戶和各類微電源會如現在計算機接入互聯網一樣隨時接入和退出。為保障龐大的能源互聯網安全可靠運行，除了系統中有足夠的儲能裝置外，動態定價機制將會作為無形之手進行自動調節。產業結構中的高耗能產業成本必將大幅提升。這些企業要么轉型，要么破產，從而推動產業結構向最優化進行調整，整個國民經濟將會變得更加具有活力。

2013年3月17日，國家主席習近平發表講話，號召人們為實現中國夢而努力奮斗，并對中國夢進行了全面闡述。習近平指出，實現中華民族偉大復興的中國夢，就是要實現國家富強、民族振興、人民幸福。其實也可以這樣理解，人民幸福了，民族才能振興，國家才能富強。因為只有人民幸福，安居樂業，民族和國家才能繁榮昌盛，中國夢才能夠真正實現。

從某種意義上說，人類生活的發展史，就是一部能源發展和利用的歷史。新世紀智能電網的出現，將承載并推動第三次工業革命，在改變能源生產方式、資源配置方式、能源消費方式的同時，潛移默化影響和改變人們的生活方式。智能電網的建設和發展，將會使得人們未來生活更加美好，產業結構更加合理，經濟發展更加具有活力，國家更加繁榮昌盛。