智能電網的實施與影響

徐坤樂+王曉換+劉志宏

摘要： 收集詳盡的信息，并建立完善的分析模型，做出有利的決策，智能電網才能發揮更好的安全、經濟、環境影響。智能電網將助推風電等新能源的發展，會帶來對通訊、智能電表等更高的需求，加速我國產業轉型升級。

Abstract： Only collecting detailed information， establishing the perfect analysis model and making a favorable decision， can smart grid better play its safe， economic， and environmental impact. The smart grid will boost the development of wind power and other new energy， will raise higher demand for communications and smart meters， and also can accelerate the transformation and upgrading of China′s industry.

關鍵詞： 智能電網；信息收集與處理；新能源；風電

Key words： smart grid；information collection and processing；new energy；wind power

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0062-02

0 引言

根據國家能源局發布的數據統計，2013年全國風電年發電量1349億千瓦時，平均棄風率11%；2013年全社會用電量累計53223億千瓦時，第一產業用電量1014億千瓦時，第二產業用電量39143億千瓦時，第三產業用電量6273億千瓦時，城鄉居民生活用電量6793億千瓦時。

表1 2013年數據分析

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從表1可以看出，若2013年第二產業用電量的約0.3%或城鄉居民生活用電量的約2%改用風電，理論上風電棄風率將為0%，節約上百億的資金，減少大量由火電產生的二氧化碳與粉塵排放。不僅能產生巨大的經濟效益，還能實現良好的環境效益。

若想實現這個期望，離不開智能電網[1-2]，電網對清潔能源的發展至關重要[1]。

1 智能電網的發展

1.1 智能電網發展中的主要事件

2005年，加拿大人馬克·坎貝爾（Mark Kerbel）利用群體行為原理發明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量。

2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》（A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy）強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。

2007年10月，華東電網正式啟動了智能電網可行性研究項目。

2008年4月，美國科羅拉多州波爾得市成為全美第一個智能電網城市，與此同時，美國還有10多個州正在開始推進智能電網發展計劃。

2010年1月，國家電網公司制定了《關于加快推進堅強智能電網建設的意見》。

2011年2月27日，延安（洛川）750kV變電站順利投產，該站是國家電網公司首批智能變電站試點工程之一。

1.2 智能電網的發展現狀與未來

國家電網將在“十二五”期間建成華北、華東、華中（“三華”）特高壓電網，形成“三縱三橫一環網”的特高壓交流線，并建設11回特高壓直流輸電工程。到2020年建成以“三華”特高壓同步電網為中心，東北特高壓電網、西北750千伏電網為送端，聯結各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地，各級電網協調發展的堅強智能電網。

2 智能電網的實施

2.1 智能電網的良好實施需掌握各節點信息

風能、太陽能發電具有隨機性和間歇性，對電網的安全、穩定、可控運行有較大的風險。風能、太陽能發電的設備利用率較低，需要相當規模的火電、水電等與之配套。顯著提高電網對清潔能源接入的適應性以及運行控制的靈活性、安全穩定的可控性，非常緊迫[1]。

靈活的可重構的配電網絡拓撲，是未來智能電網的基礎[2]。而發揮配電網絡拓撲的作用，需要掌握網絡上各節點的運行狀態信息及可供預測參考的信息，并能實時控制各個節點的運行狀態。

以風電為例，需掌握電網上各個風場有功功率和無功功率的實時數據，以及風場未來的天氣狀況。根據風場以往運行情況與天氣狀況建模分析，預測未來一段時間風場的有功功率和無功功率與對電網的影響。

按照配電網上各個節點的數據，統籌分析，決定電網的整體控制，實現發電效率的提高和電網安全穩定的運行，產生良好的經濟效益與社會效益[3-5]。

2.2 智能電網的良好實施需先進快捷的通訊

智能電網的網絡響應速度，決定電網的控制反應時間。在遇到短路、斷路等突發情況時，網絡響應速度越快，控制反應時間就越短，能使電網平穩過渡，避免大的損失。

網絡響應速度越快，留給系統分析處理的時間也越多，能幫助在短時間內做出正確決策。避免類似美國2003年大停電的事故。

以圖1為例，風場一般位置偏僻，距其它設施較遠，有的在幾百公里以上，環境通常較為惡劣。目前風場通訊常采用RS-485、以太網光纖等多種方式。應在現有成熟的通訊基礎上，結合多種通訊方式，構建安全可靠快捷的通訊。另外可嘗試新的通訊技術，如4G等。endprint

通訊就像人的神經元反射弧，只有安全可靠快捷的通訊才能滿足需要，解決復雜的電網問題。

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圖1 簡單的智能電網模型

2.3 智能電網的良好實施需可靠的硬件支持

建設好智能電網，需在優化現有設施的基礎上， 發展好其它硬件建設。

電動汽車作為分散儲能單元，成為智能電網的重要組成部分[6]。目前電動自行車發展的如火如荼，在城市的街道上到處可見，電動汽車也開始迅速發展。但以電動自行車為例，雖然數量眾多，但沒有發揮應有的作用。筆者調查發現，絕大部分電動自行車都使用廠家配送的充電器，自行連接220V市電充電。充電活動分散，沒有合理安排，不能實現在電網電量充裕的時候集中充電，分流多余電量，也沒有在電網電量不足時暫緩充電，緩解電網壓力。如果能在電動車停靠的地方建設充足的直流充電樁，并合理安排分時電價，引導用戶在電網電量充裕時集中充電，電網電量不足時維持較低充電需求，將發揮電動自行車在智能電網中的重要作用。對電動汽車來說，情況和電動自行車類似。智能充電樁的建設將使現有的電動車資源發揮電量“蓄水池”的作用。

智能電網條件下的智能小區關鍵技術[7]建設也能帶動智能電網的良好實施。以筆者所在的公司為例，智能電能表能起到詳細準確的用電信息采集，智能家居能合理安排家電的工作，避開電網電量不足時段，在電網電量充足時起到分流作用。

3 智能電網的影響

3.1 智能電網帶來良好的經濟效益

從引言中的數據可以看到，如果充分利用風電，每年至少帶來近百億元的收益，減少大量的煤炭消耗。采用分時電價的企業通過合理安排生產時間，能節約可觀的用電費用。清潔能源的利用率上升，自然帶來新的需求，推動風電等新能源發展。經智能電網合理調配電網資源，能實現發電、配電、用電的多贏。

智能電網帶動了智能電表、智能家居等產業的發展。以筆者所在的公司為例，在2008年還生產的低效、功能單一的機械式電能表現已停產，改為生產智能電表，產業實現轉型升級。智能直流電表的研發設計工作也在緊張進行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的創新進步，與多家科研院所展開深入的交流合作。

3.2 智能電網帶來良好的環境效益

智能電網能使清潔能源的利用率上升，自然帶來新的清潔能源需求，推動風電等新能源發展，減少火電等高污染的使用。如此形成良性循環，起到改善能源結構、減少大氣污染的作用，將對世界氣候變化做出重要貢獻。

3.3 智能電網帶來可持續的發展

隨著經濟的高速發展，用電需求量將越來越大。而化石能源屬于不可再生能源，不能滿足經濟發展對電力的需求。智能電網不但能調配用電，合理使用電力資源，還能推動可再生的風電等清潔能源發展，滿足不斷增長的電力需求，實現可持續發展。

3.4 智能電網帶來安全可靠的電力供應

智能電網通過對配電網各節點信息的實時收集分析處理，能迅速處理電網遇到的突發狀況，合理調配電力供應，帶來安全可靠的電力供應。美國2003年大停電后，便把發展智能電網作為保障電力安全的重要措施。中國電力權威專家也認為智能電網能獲得高安全、高可靠、高質量、高效率的電力供應[1]。

4 結束語

智能電網的實施需采用先進快捷的通訊方式收集足夠豐富的信息資源，分析處理后以極小的反應時間做出決策，并將控制指令傳至對應設備。智能電網的實施對信息化的依賴程度非常高。

智能電網的實施需可靠的硬件支持，如智能電表、智能充電樁、智能家居等。而智能家居的發展也推動了智能電表、新能源等產業的發展。

智能電網與其它產業間相互支持，互相推動，實現了可觀的經濟效益、環境效益，實現電力的可持續發展，為用戶提供安全可靠的電力供應。

參考文獻：

[1]劉振亞.建設堅強智能電網支撐又好又快發展[J].電網與清潔能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余貽鑫欒文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源，2009，25（1）：7-11.

[3]劉秋華陳潔.我國智能電網社會效益評價[J].生態經濟，2012（4）：127-129.

[4]賈文昭，康重慶，劉長義，李蒙.智能電網促進低碳發展的能力與效益測評模型[J].電力系統自動化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹勝.智能電網對能源與環境安全的支撐[J].電網與清潔能源，2010，26（7）：7-11.

[6]趙興勇，趙艷秋.智能電網框架下電動汽車充電設施建設研究[J].電網與清潔能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能電網條件下的智能小區關鍵技術[J].電網技術，2011，35（12）：1-7.endprint

通訊就像人的神經元反射弧，只有安全可靠快捷的通訊才能滿足需要，解決復雜的電網問題。

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圖1 簡單的智能電網模型

2.3 智能電網的良好實施需可靠的硬件支持

建設好智能電網，需在優化現有設施的基礎上， 發展好其它硬件建設。

電動汽車作為分散儲能單元，成為智能電網的重要組成部分[6]。目前電動自行車發展的如火如荼，在城市的街道上到處可見，電動汽車也開始迅速發展。但以電動自行車為例，雖然數量眾多，但沒有發揮應有的作用。筆者調查發現，絕大部分電動自行車都使用廠家配送的充電器，自行連接220V市電充電。充電活動分散，沒有合理安排，不能實現在電網電量充裕的時候集中充電，分流多余電量，也沒有在電網電量不足時暫緩充電，緩解電網壓力。如果能在電動車停靠的地方建設充足的直流充電樁，并合理安排分時電價，引導用戶在電網電量充裕時集中充電，電網電量不足時維持較低充電需求，將發揮電動自行車在智能電網中的重要作用。對電動汽車來說，情況和電動自行車類似。智能充電樁的建設將使現有的電動車資源發揮電量“蓄水池”的作用。

智能電網條件下的智能小區關鍵技術[7]建設也能帶動智能電網的良好實施。以筆者所在的公司為例，智能電能表能起到詳細準確的用電信息采集，智能家居能合理安排家電的工作，避開電網電量不足時段，在電網電量充足時起到分流作用。

3 智能電網的影響

3.1 智能電網帶來良好的經濟效益

從引言中的數據可以看到，如果充分利用風電，每年至少帶來近百億元的收益，減少大量的煤炭消耗。采用分時電價的企業通過合理安排生產時間，能節約可觀的用電費用。清潔能源的利用率上升，自然帶來新的需求，推動風電等新能源發展。經智能電網合理調配電網資源，能實現發電、配電、用電的多贏。

智能電網帶動了智能電表、智能家居等產業的發展。以筆者所在的公司為例，在2008年還生產的低效、功能單一的機械式電能表現已停產，改為生產智能電表，產業實現轉型升級。智能直流電表的研發設計工作也在緊張進行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的創新進步，與多家科研院所展開深入的交流合作。

3.2 智能電網帶來良好的環境效益

智能電網能使清潔能源的利用率上升，自然帶來新的清潔能源需求，推動風電等新能源發展，減少火電等高污染的使用。如此形成良性循環，起到改善能源結構、減少大氣污染的作用，將對世界氣候變化做出重要貢獻。

3.3 智能電網帶來可持續的發展

隨著經濟的高速發展，用電需求量將越來越大。而化石能源屬于不可再生能源，不能滿足經濟發展對電力的需求。智能電網不但能調配用電，合理使用電力資源，還能推動可再生的風電等清潔能源發展，滿足不斷增長的電力需求，實現可持續發展。

3.4 智能電網帶來安全可靠的電力供應

智能電網通過對配電網各節點信息的實時收集分析處理，能迅速處理電網遇到的突發狀況，合理調配電力供應，帶來安全可靠的電力供應。美國2003年大停電后，便把發展智能電網作為保障電力安全的重要措施。中國電力權威專家也認為智能電網能獲得高安全、高可靠、高質量、高效率的電力供應[1]。

4 結束語

智能電網的實施需采用先進快捷的通訊方式收集足夠豐富的信息資源，分析處理后以極小的反應時間做出決策，并將控制指令傳至對應設備。智能電網的實施對信息化的依賴程度非常高。

智能電網的實施需可靠的硬件支持，如智能電表、智能充電樁、智能家居等。而智能家居的發展也推動了智能電表、新能源等產業的發展。

智能電網與其它產業間相互支持，互相推動，實現了可觀的經濟效益、環境效益，實現電力的可持續發展，為用戶提供安全可靠的電力供應。

參考文獻：

[1]劉振亞.建設堅強智能電網支撐又好又快發展[J].電網與清潔能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余貽鑫欒文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源，2009，25（1）：7-11.

[3]劉秋華陳潔.我國智能電網社會效益評價[J].生態經濟，2012（4）：127-129.

[4]賈文昭，康重慶，劉長義，李蒙.智能電網促進低碳發展的能力與效益測評模型[J].電力系統自動化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹勝.智能電網對能源與環境安全的支撐[J].電網與清潔能源，2010，26（7）：7-11.

[6]趙興勇，趙艷秋.智能電網框架下電動汽車充電設施建設研究[J].電網與清潔能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能電網條件下的智能小區關鍵技術[J].電網技術，2011，35（12）：1-7.endprint

通訊就像人的神經元反射弧，只有安全可靠快捷的通訊才能滿足需要，解決復雜的電網問題。

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圖1 簡單的智能電網模型

2.3 智能電網的良好實施需可靠的硬件支持

建設好智能電網，需在優化現有設施的基礎上， 發展好其它硬件建設。

電動汽車作為分散儲能單元，成為智能電網的重要組成部分[6]。目前電動自行車發展的如火如荼，在城市的街道上到處可見，電動汽車也開始迅速發展。但以電動自行車為例，雖然數量眾多，但沒有發揮應有的作用。筆者調查發現，絕大部分電動自行車都使用廠家配送的充電器，自行連接220V市電充電。充電活動分散，沒有合理安排，不能實現在電網電量充裕的時候集中充電，分流多余電量，也沒有在電網電量不足時暫緩充電，緩解電網壓力。如果能在電動車停靠的地方建設充足的直流充電樁，并合理安排分時電價，引導用戶在電網電量充裕時集中充電，電網電量不足時維持較低充電需求，將發揮電動自行車在智能電網中的重要作用。對電動汽車來說，情況和電動自行車類似。智能充電樁的建設將使現有的電動車資源發揮電量“蓄水池”的作用。

智能電網條件下的智能小區關鍵技術[7]建設也能帶動智能電網的良好實施。以筆者所在的公司為例，智能電能表能起到詳細準確的用電信息采集，智能家居能合理安排家電的工作，避開電網電量不足時段，在電網電量充足時起到分流作用。

3 智能電網的影響

3.1 智能電網帶來良好的經濟效益

從引言中的數據可以看到，如果充分利用風電，每年至少帶來近百億元的收益，減少大量的煤炭消耗。采用分時電價的企業通過合理安排生產時間，能節約可觀的用電費用。清潔能源的利用率上升，自然帶來新的需求，推動風電等新能源發展。經智能電網合理調配電網資源，能實現發電、配電、用電的多贏。

智能電網帶動了智能電表、智能家居等產業的發展。以筆者所在的公司為例，在2008年還生產的低效、功能單一的機械式電能表現已停產，改為生產智能電表，產業實現轉型升級。智能直流電表的研發設計工作也在緊張進行。之前不曾涉及的智能家居也取得巨大的創新進步，與多家科研院所展開深入的交流合作。

3.2 智能電網帶來良好的環境效益

智能電網能使清潔能源的利用率上升，自然帶來新的清潔能源需求，推動風電等新能源發展，減少火電等高污染的使用。如此形成良性循環，起到改善能源結構、減少大氣污染的作用，將對世界氣候變化做出重要貢獻。

3.3 智能電網帶來可持續的發展

隨著經濟的高速發展，用電需求量將越來越大。而化石能源屬于不可再生能源，不能滿足經濟發展對電力的需求。智能電網不但能調配用電，合理使用電力資源，還能推動可再生的風電等清潔能源發展，滿足不斷增長的電力需求，實現可持續發展。

3.4 智能電網帶來安全可靠的電力供應

智能電網通過對配電網各節點信息的實時收集分析處理，能迅速處理電網遇到的突發狀況，合理調配電力供應，帶來安全可靠的電力供應。美國2003年大停電后，便把發展智能電網作為保障電力安全的重要措施。中國電力權威專家也認為智能電網能獲得高安全、高可靠、高質量、高效率的電力供應[1]。

4 結束語

智能電網的實施需采用先進快捷的通訊方式收集足夠豐富的信息資源，分析處理后以極小的反應時間做出決策，并將控制指令傳至對應設備。智能電網的實施對信息化的依賴程度非常高。

智能電網的實施需可靠的硬件支持，如智能電表、智能充電樁、智能家居等。而智能家居的發展也推動了智能電表、新能源等產業的發展。

智能電網與其它產業間相互支持，互相推動，實現了可觀的經濟效益、環境效益，實現電力的可持續發展，為用戶提供安全可靠的電力供應。

參考文獻：

[1]劉振亞.建設堅強智能電網支撐又好又快發展[J].電網與清潔能源，2009，25（9）：1-3.

[2]余貽鑫欒文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源，2009，25（1）：7-11.

[3]劉秋華陳潔.我國智能電網社會效益評價[J].生態經濟，2012（4）：127-129.

[4]賈文昭，康重慶，劉長義，李蒙.智能電網促進低碳發展的能力與效益測評模型[J].電力系統自動化，2011（1）：7-12.

[5]薛禹勝.智能電網對能源與環境安全的支撐[J].電網與清潔能源，2010，26（7）：7-11.

[6]趙興勇，趙艷秋.智能電網框架下電動汽車充電設施建設研究[J].電網與清潔能源，2012，28（11）：61-64.

[7]林弘宇，田世明.智能電網條件下的智能小區關鍵技術[J].電網技術，2011，35（12）：1-7.endprint