/工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心 劉英軍 郝木凱中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì) 鄧偉/
我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展情況
/工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心 劉英軍 郝木凱中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì) 鄧偉/

近年來(lái),我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。本文從發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力、關(guān)鍵技術(shù)、取得的成績(jī)、面臨的問(wèn)題幾方面對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展情況進(jìn)行了解讀,并提出了發(fā)展建議。
隨著世界各國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,全球資源潰乏,環(huán)境惡化壓力不斷增大,世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和能源發(fā)展格局正在發(fā)生深刻的變化。節(jié)能、低碳、綠色、清潔、可持續(xù)等已經(jīng)成為未來(lái)能源革命的核心內(nèi)容。電力網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的主要途徑,對(duì)于綠色能源的開(kāi)發(fā)、能源利用率的提高、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整至關(guān)重要。
智能電網(wǎng)是未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向,是新世紀(jì)世界各國(guó)面對(duì)電力工業(yè)需求的共同選擇,也是中國(guó)為適應(yīng)日益增長(zhǎng)的電力能源需求而進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)改革的方向。相比于傳統(tǒng)電網(wǎng),智能電網(wǎng)以?xún)?yōu)化資源配置、滿(mǎn)足電力用戶(hù)需求和綠色環(huán)保為前提,結(jié)合新型科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的電力供應(yīng)和增值服務(wù),可以提高電網(wǎng)效率、電能質(zhì)量、電網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性,完善電力市場(chǎng),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)??沙掷m(xù)發(fā)展。與此同時(shí),為了提高智能電網(wǎng)的發(fā)展水平,實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)、高效、安全、可靠的性能,就要依托現(xiàn)代信息、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)、決策支持系統(tǒng)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)、傳感和測(cè)量技術(shù),為智能電網(wǎng)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
中國(guó)提出智能電網(wǎng)概念比歐美稍晚,但也一直關(guān)注著國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)在信息采集、集成、控制等方面的最新研究進(jìn)展。
國(guó)家電網(wǎng)公司在2009年5月召開(kāi)的特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議上正式提出了“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”概念與建設(shè)規(guī)劃(見(jiàn)圖1)。以通信平臺(tái)為支柱,以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以智能控制為手段,包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度6個(gè)環(huán)節(jié),涵蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度集成融合,以建成經(jīng)濟(jì)高效、堅(jiān)強(qiáng)可靠、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)、清潔環(huán)保的當(dāng)代電網(wǎng)(見(jiàn)圖2)。中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)預(yù)計(jì)在2020年基本完成,在2030年建成。屆時(shí)將成為具有國(guó)際先進(jìn)水平的統(tǒng)一的國(guó)家級(jí)智能電網(wǎng)。

圖1 中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

圖2 中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
中國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè),從一開(kāi)始就帶著中國(guó)特色,這是基于中國(guó)自己資源分布稟賦和管理發(fā)展的歷史特點(diǎn),特定的條件決定了其驅(qū)動(dòng)力與其他各國(guó)的差異,表明中國(guó)智能電網(wǎng)在技術(shù)發(fā)展上與國(guó)外有所不同。
中國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力主要有以下幾個(gè)方面。
(一)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷逆分布
我國(guó)一次能源的結(jié)構(gòu)分布并不平衡,擁有豐富的煤炭資源,但缺乏石油、天然氣等資源。我國(guó)是頁(yè)巖氣儲(chǔ)量大國(guó),但頁(yè)巖氣的采集技術(shù)由于受到國(guó)外技術(shù)壟斷的掣肘而相對(duì)落后。另一方面,我國(guó)能源需求和能源存儲(chǔ)總體上呈逆向分布,西北部地區(qū)蘊(yùn)藏有80%以上的煤炭、水電和風(fēng)能等資源,但東部、中部地區(qū)對(duì)能源的需求超過(guò)能源供給的75%。我國(guó)能源供應(yīng)的長(zhǎng)期發(fā)展格局是由一次能源分布與生產(chǎn)力分布不平衡所決定的,這促使我國(guó)必須盡快進(jìn)行能源的優(yōu)化配置。我國(guó)未來(lái)的能源生產(chǎn)中心將朝著西部和北部遷移,跨區(qū)域能源調(diào)運(yùn)距離和規(guī)模不斷加大,能源輸送將成為突出問(wèn)題。這就是國(guó)家電網(wǎng)要發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的原因所在。而要實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模的電網(wǎng)運(yùn)行、管理、調(diào)度,則必須有與之配套的具有信息管理、集成等功能的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)前中國(guó)電網(wǎng)需要改善的問(wèn)題涉及諸多方面,如跨區(qū)輸電能力、抵御自然災(zāi)害的能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平等。中國(guó)幅員遼闊,東西部跨距大,而能源分布和主要負(fù)荷分布嚴(yán)重不平衡,這就造成電力傳輸規(guī)模大、距離遠(yuǎn)、損耗大等問(wèn)題。而加快建設(shè)具有堅(jiān)強(qiáng)骨干網(wǎng)架的智能電網(wǎng),則可以有效解決該問(wèn)題,進(jìn)而緩解東西部能源分布不均的矛盾,也可以為集中與分散并存的清潔能源發(fā)展提供更好的平臺(tái),從而有利于大型傳統(tǒng)能源以及新能源的集約化開(kāi)發(fā),促進(jìn)清潔能源的快速發(fā)展。如此一來(lái),我國(guó)能源供應(yīng)總量會(huì)得到整體提升,為推動(dòng)國(guó)際能源合作和跨國(guó)輸電打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)乃至更大范圍內(nèi)能源資源的優(yōu)化配置。
(二)提高消納清潔能源能力
加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè),一方面可以提高電網(wǎng)對(duì)于不同可再生能源的適應(yīng)能力,也可以帶動(dòng)可再生能源的開(kāi)發(fā)和消納,為可再生能源的使用帶來(lái)方便。
建設(shè)智能電網(wǎng)平臺(tái),不僅能為太陽(yáng)能、風(fēng)電并網(wǎng)提供幫助,減少不同能源間的沖突,使不同能源之間的關(guān)系與配置更加穩(wěn)定,而且能夠提高清潔能源利用率,促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā),節(jié)約能源,減少?gòu)U棄物的排放。
智能電網(wǎng)能夠?qū)Πㄌ?yáng)能、風(fēng)能等清潔能源在內(nèi)的全部資源進(jìn)行精確預(yù)測(cè)和統(tǒng)籌布局,為解決大規(guī)模清潔能源并入電網(wǎng)所造成的安全問(wèn)題提供技術(shù)上的支持,提升電網(wǎng)消納清潔能源的能力。
(三)推動(dòng)低碳節(jié)能環(huán)保
我國(guó)化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2約占世界總量的1/5?!案幻骸⑸贇狻⑷庇汀钡哪茉船F(xiàn)狀,使我國(guó)很難在短期內(nèi)改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。在2009年召開(kāi)的哥本哈根會(huì)議上,世界各國(guó)討論了《京都議定書(shū)》關(guān)于減排的規(guī)則,標(biāo)志著全球走上發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的道路。當(dāng)前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展,需要抓住發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的機(jī)遇,同時(shí)又不能忽視巨大的減排CO2的壓力。
建設(shè)智能電網(wǎng)對(duì)于節(jié)能減排意義重大,首先應(yīng)促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā)和消納,提高清潔能源的利用效率,使更多的清潔能源并入電網(wǎng),緩解電網(wǎng)壓力。其次,智能電網(wǎng)可以使電能在輸送終端得到更為合理的利用,以順應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的要求,從源頭上改變大眾的能源消費(fèi)觀(guān)念。智能電網(wǎng)的建設(shè),可以推動(dòng)蓄能電池充電等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,加快電動(dòng)汽車(chē)、智能家居和低耗節(jié)能等設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用,減少煤、石油等化石燃料的使用,促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā)和使用,強(qiáng)化生態(tài)環(huán)保的理念,為保護(hù)自然環(huán)境做出重大貢獻(xiàn)。
隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展,改變其運(yùn)營(yíng)模式及電能的利用模式已經(jīng)成為當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸,而電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)、雙向電能交換則是改善這一現(xiàn)狀的有效途徑之一。
(四)提升供電可靠性需求
隨著科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,電力用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量和供電穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。電網(wǎng)發(fā)展速度的提升帶來(lái)了供電的不穩(wěn)定性,頻繁的停電事故,每一次都會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。研究表明,美國(guó)企業(yè)每年因停電和電能品質(zhì)問(wèn)題所造成的損失高達(dá)1000億元以上。就設(shè)備利用率而言,傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備利用率低下,僅有5%的發(fā)電設(shè)備和配電設(shè)備的利用率達(dá)到90%和75%以上。與此同時(shí),伴隨著電力用戶(hù)對(duì)電能需求的增加,電能供給往往不能滿(mǎn)足用電需求,迫切需要改善電網(wǎng)的輸電和配電能力。
智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)入了新的階段,只有依靠控制技術(shù)和現(xiàn)代信息、通信技術(shù),結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)方面,進(jìn)行全面的改善和提高,才能推動(dòng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)變發(fā)展模式、加快發(fā)展速度、提升供電可靠性,引領(lǐng)電網(wǎng)的智能化發(fā)展。
(五)提升裝備制造能力
電力工業(yè)的發(fā)展對(duì)材料工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等有著極大的引導(dǎo)、促進(jìn)作用。近年來(lái),隨著我國(guó)設(shè)備制造能力的提高,特高壓和直流輸電設(shè)備已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平,可以設(shè)計(jì)、研制先進(jìn)的電工設(shè)備并進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn),但核心設(shè)備的制造尚缺乏先進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),還有待提高。
智能電網(wǎng)將融合傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、化學(xué)儲(chǔ)能和電力電子等高新技術(shù),對(duì)于推動(dòng)新能源、新材料、新設(shè)備制造及通訊信息等高科技產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)新技術(shù)革命具有直接的綜合的效果。
信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)在技術(shù)上的四個(gè)基本特征。信息化是指信息的高度集成和共享;數(shù)字化是指電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及狀態(tài)的定量描述和各類(lèi)信息的高效采集與傳輸;自動(dòng)化是指電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控故障狀態(tài)的自動(dòng)恢復(fù)和控制策略的自動(dòng)優(yōu)選等;互動(dòng)化是指電源電網(wǎng)和用戶(hù)資源的互動(dòng)與協(xié)調(diào)運(yùn)行。
圖3所示為智能電網(wǎng)的主要技術(shù)組成。AMI、ADO、ATO、AAM這四部分之間是密切相關(guān)的:AMI通過(guò)與用戶(hù)的通信聯(lián)系提供帶時(shí)標(biāo)的系統(tǒng)信息,用戶(hù)可以通過(guò)AMI來(lái)訪(fǎng)問(wèn)電力市場(chǎng);AMI同時(shí)為ADO改善配電運(yùn)行收集配電信息,通過(guò)ADO信息,ATO進(jìn)而改善輸電系統(tǒng)運(yùn)行和管理輸電阻塞;AAM則為ADO及可靠性維護(hù)提供資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)。

圖3 智能電網(wǎng)的主要技術(shù)組成
(一)信息交互平臺(tái)
現(xiàn)代信息通信技術(shù)的應(yīng)用貫穿了智能電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié),傳統(tǒng)電力生產(chǎn)技術(shù)與新興信息通信技術(shù)的相互滲透,為智能電網(wǎng)提供了有效的技術(shù)支撐。智能電網(wǎng)信息交互平臺(tái)如圖4所示。未來(lái)智能電網(wǎng)對(duì)通信及信息技術(shù)要求會(huì)更高,依賴(lài)性也會(huì)更強(qiáng)。支撐廣域、全景實(shí)時(shí)信息的傳輸系統(tǒng)信息化交互平臺(tái)建設(shè)將成為發(fā)展智能電網(wǎng)的一項(xiàng)重要工作。
(二)智能融合電網(wǎng)

圖4 智能電網(wǎng)信息交互平臺(tái)
復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用是智能電網(wǎng)的一大特點(diǎn),一次與二次、裝備與電網(wǎng)、裝置與系統(tǒng)將逐步走向融合。智能電網(wǎng)中智能系統(tǒng)的外延也隨著專(zhuān)業(yè)界限的模糊而大大拓寬,除了使用傳統(tǒng)二次系統(tǒng)的測(cè)控、保護(hù)、安全穩(wěn)定控制等裝置外,用于傳統(tǒng)一次系統(tǒng)的智能電器、靜止補(bǔ)償裝置、固態(tài)開(kāi)關(guān)、優(yōu)質(zhì)低價(jià)和高容量的儲(chǔ)能裝置等,也被應(yīng)用于智能電網(wǎng)中。
在新一代智能配電網(wǎng)中,信息的傳輸集成與綜合將會(huì)以一種全新的方式出現(xiàn)。在電力配電網(wǎng)設(shè)備中,大量各式各樣的傳感器將會(huì)嵌套于設(shè)備中,與短距無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)形成監(jiān)控和智慧的感受系統(tǒng),電力能源的傳輸和信息的傳輸融為一體,既能全面采集電力運(yùn)行狀況參數(shù),實(shí)時(shí)進(jìn)行最優(yōu)控制和狀態(tài)診斷,還可以支持分布式發(fā)電系統(tǒng),為配電網(wǎng)的管理提供實(shí)時(shí)的仿真分析和輔助決策工具,從而有效地支持潮流分布計(jì)算、故障迅速反應(yīng)切除、配電網(wǎng)自愈重構(gòu)等。
由此,分布式實(shí)時(shí)控制成為了可能,信息系統(tǒng)也具有良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性,采用標(biāo)準(zhǔn)的信息交換和通信規(guī)約,支持監(jiān)控設(shè)備與應(yīng)用軟件。專(zhuān)家系統(tǒng)的即插即用,使各個(gè)信息系統(tǒng)不再是“孤島”,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息無(wú)縫集成與高度共享,就像人體實(shí)現(xiàn)肌體和神經(jīng)系統(tǒng)的有機(jī)融合一樣。
(三)電網(wǎng)仿真及控制決策支持
電力系統(tǒng)的狀態(tài)變換和故障處理都是人腦無(wú)法企及的,非線(xiàn)性與開(kāi)放性的特點(diǎn)決定其管理、運(yùn)行、設(shè)備檢修、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等越來(lái)越趨向于使用專(zhuān)業(yè)化軟件,對(duì)于故障預(yù)判、預(yù)警也越來(lái)越傾向于使用軟件系統(tǒng)仿真,這是智能化電網(wǎng)的又一個(gè)鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。
電力系統(tǒng)仿真是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)度運(yùn)行的基礎(chǔ),它根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)建立模型并進(jìn)行計(jì)算和實(shí)驗(yàn),為保障電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,通過(guò)研究電力系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的工作行為和特征,對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行分析、決策、控制。20世紀(jì)90年代以來(lái),高壓直流輸電系統(tǒng)、柔性交流輸電系統(tǒng)、安全穩(wěn)定裝置、新型電力元件等,在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍,目前的電網(wǎng)仿真精度和仿真規(guī)模已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求,快速仿真算法、仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、仿真模型及大規(guī)模電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的研究,將成為仿真技術(shù)新的發(fā)展方向。
(四)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命
作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源政策的重要組成部分,智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為世界上很多國(guó)家的戰(zhàn)略決策。
黨的十八大報(bào)告首次提出“能源產(chǎn)業(yè)和能源消費(fèi)革命”的說(shuō)法,這成為此后兩年能源工作會(huì)議部署工作的基調(diào),也將此提升至國(guó)家長(zhǎng)期戰(zhàn)略的高度,顯示了中央的動(dòng)作和決心。2015年3月25日中共中央下發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》文件中強(qiáng)調(diào)“形成由市場(chǎng)決定電價(jià)的機(jī)制,以?xún)r(jià)格信號(hào)引導(dǎo)資源有效開(kāi)發(fā)和合理利用;要構(gòu)建電力市場(chǎng)體系,促進(jìn)電力資源在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置”,電力行業(yè)需“加強(qiáng)壟斷環(huán)節(jié)的成本價(jià)格監(jiān)管,促進(jìn)企業(yè)降低成本,提高效率”。這充分說(shuō)明了能源革命與智能電網(wǎng)的發(fā)展是相互依托的。
伴隨著智能電網(wǎng)中智能供電概念的產(chǎn)生,電力能源商品化運(yùn)作的新規(guī)則帶來(lái)一系列挑戰(zhàn)。圍繞電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向互動(dòng)、可再生能源和分布式電源發(fā)展與管理、電力供應(yīng)商業(yè)模式和技術(shù)手段等,以配電環(huán)節(jié)和用戶(hù)為主體,有關(guān)智能電網(wǎng)的市場(chǎng)化運(yùn)行規(guī)則和應(yīng)用理念逐步形成。這些市場(chǎng)規(guī)范秩序和交易規(guī)則可以形成許多最優(yōu)模型,進(jìn)而形成市場(chǎng)反應(yīng)預(yù)案庫(kù),以應(yīng)對(duì)不同的市場(chǎng)變化。
(一)電網(wǎng)規(guī)模躍居世界首位
自提出大力建設(shè)智能電網(wǎng)以來(lái),我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了高速發(fā)展的階段,規(guī)模已躍居世界首位。全國(guó)聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)步推進(jìn),區(qū)域電網(wǎng)不斷堅(jiān)強(qiáng),自動(dòng)化水平逐步提升,電能質(zhì)量和供電可靠性進(jìn)一步提高,電力發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)有效支撐了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。
“十二五”以來(lái),電網(wǎng)工程建設(shè)完成投資年年有不同程度的提升。其中,2011年完成3682億元,同比增長(zhǎng)6.77%;2012年完成3693億元,同比增長(zhǎng)0.2%;2013年完成3894億元,同比增長(zhǎng)5.44%;2014年突破四千億達(dá)4118億元,增速達(dá)6.8%,而在2015年,國(guó)家電網(wǎng)投資額為4679億元,南方電網(wǎng)公司為834億元,合計(jì)5513億元,僅用一年便突破五千億大關(guān)。
智能電網(wǎng)的發(fā)展要面向技術(shù)革命前沿、面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng),堅(jiān)持“自主創(chuàng)新、智能引領(lǐng)、綠色發(fā)展、重點(diǎn)突破”。
(二)特高壓建設(shè)影響世界
“十一五”末期,國(guó)家電網(wǎng)區(qū)域只有兩條特高壓工程投入運(yùn)行——1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程與向家壩—上海±800千伏特高壓直流輸電示范工程。如今,國(guó)家電網(wǎng)已累計(jì)建成“三交四直”特高壓工程,“四交六直”正在建設(shè),在運(yùn)在建17項(xiàng)特高壓工程線(xiàn)路長(zhǎng)度超過(guò)2.8萬(wàn)公里。
西電東送極大推動(dòng)了南方電網(wǎng)網(wǎng)架技術(shù)的更新,促其掌握了世界領(lǐng)先的駕馭復(fù)雜大電網(wǎng)的技術(shù)和能力。南網(wǎng)骨干網(wǎng)架已經(jīng)成為集成了500千伏常規(guī)直流、800千伏特高壓直流、背靠背直流和柔性換流的交直流混聯(lián)的區(qū)域大電網(wǎng),初步形成了“八交八直”的主網(wǎng)架格局。
“十二五”期間,特高壓從“試驗(yàn)”、“示范”到全面大規(guī)模建設(shè),以特高壓為骨干網(wǎng)架的加強(qiáng)智能電網(wǎng)已顯雛形。數(shù)據(jù)顯示,“十二五”期間,國(guó)家電網(wǎng)特高壓工程變電(換流)容量超過(guò)2.9億千伏安(千瓦),累計(jì)送電超過(guò)4300億千瓦時(shí)。南方電網(wǎng)“西電東送”完成電量1713億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)了30%。
(三)電能替代工作取得突破性進(jìn)展
智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中,全面落實(shí)“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來(lái),來(lái)的是清潔電”的戰(zhàn)略。2015年,僅國(guó)家電網(wǎng)公司就累計(jì)推廣實(shí)施電能替代項(xiàng)目1.72萬(wàn)個(gè),完成替代電量760億度。電能替代實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、從小到大的跨越式發(fā)展。
“十二五”期間,國(guó)家電網(wǎng)累計(jì)實(shí)施電能替代項(xiàng)目3.1萬(wàn)余個(gè),替代電量1400億千瓦時(shí),電能占終端能源消費(fèi)比重達(dá)到24.13%,相當(dāng)于在能源終端消費(fèi)環(huán)節(jié)減少標(biāo)煤消耗2400萬(wàn)噸,減排CO26000萬(wàn)噸,減排SO2、氮氧化物和煙塵等排放140萬(wàn)噸,成效顯著。
(四)新能源接納能力大幅提升
我國(guó)電力企業(yè)圍繞新能源并網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行消納、管理服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新等方面做了大量工作。截至2015年11月底,國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)度范圍內(nèi)新能源累計(jì)并網(wǎng)容量14626.39萬(wàn)千瓦。其中風(fēng)電并網(wǎng)容量達(dá)到10263.40萬(wàn)千瓦,突破1億千瓦大關(guān)。光伏發(fā)電并網(wǎng)容量3439.10萬(wàn)千瓦。
在南方電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi),得益于“西電東送”戰(zhàn)略的實(shí)施,清潔能源達(dá)到了44.7%的較高比例,電網(wǎng)在西南水電基地電力外送過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用。截至2015年12月底,南方電網(wǎng)各省區(qū)新能源并網(wǎng)裝機(jī)容量1621.41萬(wàn)千瓦。其中風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量1274.17萬(wàn)千瓦,占比78.58%;光伏類(lèi)并網(wǎng)裝機(jī)容量232.15萬(wàn)千瓦,占比14.26%;生物質(zhì)(含垃圾發(fā)電)并網(wǎng)裝機(jī)容量115.09萬(wàn)千瓦,占比7.10%。
同時(shí),我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)積極建立新能源優(yōu)先調(diào)度機(jī)制,完善調(diào)度支持系統(tǒng),提高新能源利用水平,出臺(tái)《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》等措施,建立了便捷、高效并網(wǎng)服務(wù)管理體系。此外,還積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新,促進(jìn)新能源技術(shù)升級(jí)。僅國(guó)家電網(wǎng)公司一家,2015年開(kāi)展新能源課題研發(fā)71項(xiàng),投入新能源技術(shù)研發(fā)資金達(dá)3.01億元,同比增長(zhǎng)5.5%。
(五)科技創(chuàng)新成果喜人

科技創(chuàng)新體系的逐步完善為行業(yè)科技創(chuàng)新能力的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)領(lǐng)域科技創(chuàng)新屢創(chuàng)佳績(jī),在眾多技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)造了多個(gè)世界第一,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)創(chuàng)造和中國(guó)引領(lǐng)。多項(xiàng)新產(chǎn)品新技術(shù)依托工程建設(shè),均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,成為世界領(lǐng)跑者。
其中,特高壓相關(guān)技術(shù)斬獲多項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng),高壓直流斷路器關(guān)鍵技術(shù)、大電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行控制技術(shù)重大專(zhuān)項(xiàng)研究、智能電網(wǎng)自愈控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)取得突破。浙江舟山五端柔性直流、廈門(mén)柔性直流輸電等標(biāo)志性工程,成為中國(guó)引領(lǐng)的世界典范。另外在標(biāo)準(zhǔn)制定方面,智能電網(wǎng)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)也取得了不俗的成績(jī)。
(一)電力需求強(qiáng)勁增長(zhǎng)
中國(guó)的電力市場(chǎng)相對(duì)于許多發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)尚不夠成熟穩(wěn)定,正處于發(fā)展階段。20世紀(jì)90年代以來(lái),作為世界經(jīng)濟(jì)的一大亮點(diǎn),中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持快速增長(zhǎng),與此同時(shí),電力需求也呈現(xiàn)持續(xù)而強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。從1995年開(kāi)始的近20年里,中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值由58478億元人民幣增長(zhǎng)為664000億元人民幣,年均增長(zhǎng)率達(dá)到9.3%;而在此期間,全社會(huì)電力消費(fèi)總量由1.01×1012千瓦時(shí)增長(zhǎng)為6.63×1012千瓦時(shí),年均增長(zhǎng)率達(dá)到8.9%。在用電總量增長(zhǎng)的同時(shí),用電需求和負(fù)荷模式也隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展而發(fā)生重大變化,這就意味著原有的電力生產(chǎn)模式和體制要求,以及電能傳輸系統(tǒng),面臨新的挑戰(zhàn)。
(二)資源與環(huán)境壓力增大
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,電力企業(yè)面臨的資源和環(huán)境壓力也越來(lái)越大。煤炭“計(jì)劃價(jià)格”和“市場(chǎng)價(jià)格”雙軌制于2010年取消。以電煤為例,當(dāng)年前三季度電煤價(jià)格比2009年底每噸上漲35元左右,漲幅約15%??墒牵搅?015年,煤炭?jī)r(jià)格大幅下跌,如此大的價(jià)格波動(dòng),對(duì)于電力企業(yè)和煤炭行業(yè)都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。另外,隨著土地資源日益緊張,線(xiàn)路走廊和站址選擇也更加困難,致使電力企業(yè)用于征地的成本大幅增加。依照政府的政策導(dǎo)向,我國(guó)正致力于建設(shè)能源節(jié)約型社會(huì),要求GDP能耗要求逐年降低20%左右,這對(duì)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了新的要求,同時(shí)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題也被列為“十三五”規(guī)劃的約束性指標(biāo),環(huán)評(píng)工作對(duì)電力項(xiàng)目的核準(zhǔn)與建設(shè)的影響更加突出。
(三)區(qū)域差異服務(wù)需求有待提高
由于中國(guó)宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡,隨著電力需求高速增長(zhǎng),地區(qū)間的電能消費(fèi)量差別逐所增大。中國(guó)電力供給與需求分布存在以下特點(diǎn):能源方面,水能主要在西南地區(qū),煤炭分布于陜西、山西、內(nèi)蒙古西部“三西”地區(qū);負(fù)荷則主要集中于東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的地區(qū)。因此,電力供給的可獲得性、非歧視性、可承受性,面臨區(qū)域間經(jīng)濟(jì)人口及電力供需不均衡帶來(lái)的挑戰(zhàn),在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中,必須考慮區(qū)域差異和普遍服務(wù)的社會(huì)責(zé)任及經(jīng)營(yíng)需求。
(四)電力改革尚未完善
相對(duì)于其他工業(yè),中國(guó)電力行業(yè)的市場(chǎng)化改革起步較晚。電網(wǎng)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)政企分開(kāi)、廠(chǎng)網(wǎng)分離,但是由于缺少市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),在輸電、配電、售電方面仍然存在不少問(wèn)題。目前我國(guó)電價(jià)仍由發(fā)改委決定,電網(wǎng)企業(yè)購(gòu)售電價(jià)空間有限,且電網(wǎng)企業(yè)主、輔業(yè)并未完全分離,企業(yè)經(jīng)營(yíng)難度也因此增加。另外,由于電力改革尚未完善,服務(wù)機(jī)制尚不健全,電網(wǎng)企業(yè)實(shí)際承擔(dān)了較多的服務(wù)社會(huì)的責(zé)任,如落后地區(qū)的城網(wǎng)改造、“村村通電”工程、居民用電無(wú)償維修服務(wù)等,因此負(fù)擔(dān)較重。
智能電網(wǎng)的發(fā)展要面向技術(shù)革命前沿、面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng),堅(jiān)持“自主創(chuàng)新、智能引領(lǐng)、綠色發(fā)展、重點(diǎn)突破”,以全面提升自主創(chuàng)新能力為核心,以發(fā)展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線(xiàn),以發(fā)展資源節(jié)約、環(huán)境友好型綠色制造為重要方向,率先實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)領(lǐng)域重大產(chǎn)品和重大制造技術(shù)的突破,用高新技術(shù)提升傳統(tǒng)行業(yè),發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè),推動(dòng)電網(wǎng)整體盡快走上創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)軌道,全面推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
(一)自主創(chuàng)新
創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展,最根本的是要增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,最關(guān)鍵的是把核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)牢牢掌握在自己手中。當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力已顯著提高,其中部分產(chǎn)業(yè)的某些領(lǐng)域已接近或躋身國(guó)際先進(jìn)行列,部分企業(yè)已取得與國(guó)外著名企業(yè)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。在這種情況下,要想主要通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),走模仿跟蹤的技術(shù)創(chuàng)新之路已經(jīng)越來(lái)越困難。因此,在技術(shù)創(chuàng)新路徑的選擇上,必須轉(zhuǎn)到依靠自主創(chuàng)新求發(fā)展。要密切跟蹤、科學(xué)研判世界科技發(fā)展趨勢(shì),看到差距,找準(zhǔn)問(wèn)題,瞄準(zhǔn)突破口和主攻方向。堅(jiān)持自主研發(fā),著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù),突破原創(chuàng),占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。
(二)智能引領(lǐng)
數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是信息化和工業(yè)化深度融合的主要內(nèi)容,是產(chǎn)品創(chuàng)新和制造技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵共性技術(shù),是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的核心技術(shù)和關(guān)鍵。通過(guò)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù),引領(lǐng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展。突破數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化共性關(guān)鍵技術(shù),全面推廣數(shù)字化制造,分批引領(lǐng)智能化制造試點(diǎn)示范,改造提升傳統(tǒng)企業(yè)。促進(jìn)制造業(yè)向數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造發(fā)展,就是要全面提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理與服務(wù)的數(shù)字化智能化水平,從根本上提升產(chǎn)品功能、性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。以產(chǎn)品的實(shí)際需求為導(dǎo)向,選擇基礎(chǔ)條件好、帶動(dòng)作用強(qiáng)、需求迫切的行業(yè)和重點(diǎn)企業(yè)先行釋放。
(三)綠色發(fā)展
綠色經(jīng)濟(jì)是未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢(shì)所趨,綠色發(fā)展是破解資源、能源、環(huán)境瓶頸制約的關(guān)鍵所在,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。行業(yè)應(yīng)積極研究開(kāi)發(fā)綠色制造技術(shù),著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展,開(kāi)發(fā)高質(zhì)量、高效率、低消耗、低排放的綠色制造流程,降低制造業(yè)資源和能源消耗總量。加大技術(shù)改造和設(shè)備更新力度,形成若干有標(biāo)志性與原創(chuàng)性的重大綠色工藝、技術(shù)、設(shè)備,提高資源能源利用效率。大力發(fā)展環(huán)保技術(shù)、環(huán)保裝備和環(huán)保產(chǎn)業(yè),發(fā)展再制造工程,促進(jìn)污染末端治理向源頭預(yù)防、過(guò)程控制并重的轉(zhuǎn)變。
(四)重點(diǎn)突破
我國(guó)智能電網(wǎng)各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平并不平衡,不可能也沒(méi)有必要在所有的領(lǐng)域都處于世界領(lǐng)先地位。因此,要采取重點(diǎn)突破、整體推進(jìn)的原則,大力激勵(lì)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域、發(fā)達(dá)地區(qū)和重點(diǎn)企業(yè)在自主創(chuàng)新上率先行動(dòng),帶動(dòng)全行業(yè)、整個(gè)地區(qū)的發(fā)展。首先,與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平比較接近的領(lǐng)域,力爭(zhēng)率先突破,進(jìn)入世界先進(jìn)行列,或處于世界領(lǐng)先地位。其次,一些對(duì)行業(yè)整體有重要影響的重點(diǎn)領(lǐng)域,要夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),進(jìn)行重點(diǎn)突破,實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新能力和技術(shù)水平的整體提升,接近世界先進(jìn)水平。
由于國(guó)情、出發(fā)點(diǎn)和認(rèn)知的不同,世界各國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展和實(shí)施也各具特色。中國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展必須根據(jù)中國(guó)特色進(jìn)行規(guī)劃實(shí)施,結(jié)合國(guó)內(nèi)特點(diǎn),適應(yīng)實(shí)際需求,加強(qiáng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃,強(qiáng)化基礎(chǔ)支撐建設(shè),實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。既要立足于目前處于發(fā)展期的現(xiàn)實(shí),又要兼顧未來(lái)成熟期的前景;既要滿(mǎn)足近期的需求,又要適應(yīng)未來(lái)的要求。
(一)提高電網(wǎng)投資決策水平和規(guī)劃水平
智能電網(wǎng)發(fā)展需要加大對(duì)電網(wǎng)資產(chǎn)的投資,然而我國(guó)目前這方面投資的實(shí)際情況與要求存在較大差距:其一,電網(wǎng)企業(yè)盈利水平還不高,自我資金籌措能力有限;其二,由于目前電網(wǎng)企業(yè)資產(chǎn)負(fù)債率較高,若要加快電網(wǎng)發(fā)展,企業(yè)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步增加;其三,增加電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的難度及費(fèi)用也受制于土地資源和環(huán)保壓力。
因此,如何做到資金和相關(guān)資源的合理利用,保證智能電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)的科學(xué)性、合理性和投資的有效性,對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展非常重要。
綜上所述,在智能電網(wǎng)投資方面,政府部門(mén)應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用,帶動(dòng)全社會(huì)共同參與投資,對(duì)智能電網(wǎng)的投資實(shí)行有效的分?jǐn)倷C(jī)制。同時(shí),在決策方面,應(yīng)在考慮用電需求增長(zhǎng)的同時(shí),通過(guò)掌握更加精確詳細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù),深入了解客戶(hù)的需求,從而更為精細(xì)化地設(shè)計(jì)規(guī)劃新增或更換設(shè)備。另外,要減少為保證高峰負(fù)荷而付出的高昂投資和代價(jià),可通過(guò)分時(shí)電價(jià)、削峰填谷等方式解決電力供需矛盾。
(二)提高故障處理水平
電網(wǎng)主網(wǎng)的規(guī)模隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)而持續(xù)擴(kuò)大,復(fù)雜度也不斷提高,為保證安全運(yùn)行,先進(jìn)的技術(shù)和管理手段的應(yīng)用非常重要。在配網(wǎng)方面,用戶(hù)對(duì)用電可靠性的要求越來(lái)越高,而中國(guó)的配網(wǎng)設(shè)備存在老化現(xiàn)象嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題,這也是制約電網(wǎng)發(fā)展的因素。對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展,在預(yù)防方面,可以通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)視減少故障的發(fā)生;運(yùn)行中對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化以減少計(jì)劃停電;故障發(fā)生后,通過(guò)充分的信息支持,對(duì)故障進(jìn)行快速定位、隔離,迅速恢復(fù)供電,以提高故障處理水平。
(三)提高改善資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理水平
隨著新型智能設(shè)備越來(lái)越多地投入使用,中國(guó)電網(wǎng)傳統(tǒng)的定期檢修的方式已難以滿(mǎn)足新設(shè)備運(yùn)行的要求。如何在資產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大而運(yùn)營(yíng)、維護(hù)人員規(guī)模不變甚至減少的情況下降低運(yùn)營(yíng)、維護(hù)成本,確保運(yùn)營(yíng)、維護(hù)質(zhì)量,既減少或避免“過(guò)修、過(guò)試”現(xiàn)象,又能準(zhǔn)確合理地評(píng)價(jià)設(shè)備的健康水平,這對(duì)創(chuàng)新資產(chǎn)運(yùn)維和管理模式提出了新的要求。
為了解決這一難題,需要積極開(kāi)展高級(jí)計(jì)量體系(AMI)的研究。智能電表是一種分布于電網(wǎng)終端的傳感器和量測(cè)點(diǎn),它不僅能為電網(wǎng)的運(yùn)行和資產(chǎn)管理帶來(lái)巨大效益,提供電網(wǎng)用戶(hù)的測(cè)量值,也可有效提高用戶(hù)對(duì)實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)的參與程度,應(yīng)積極研制并推廣應(yīng)用。
(四)加強(qiáng)需求側(cè)管理
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,電力營(yíng)銷(xiāo)的精細(xì)化也變得更為重要。電網(wǎng)需要掌握更詳細(xì)、更大范圍的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),更詳細(xì)全面的客戶(hù)計(jì)量信息,以提高用戶(hù)服務(wù)水平,縮短電費(fèi)回收時(shí)間,加強(qiáng)需求側(cè)管理,減低運(yùn)營(yíng)成本。
此外,加強(qiáng)智能電網(wǎng)需求側(cè)管理,離不開(kāi)家庭局域網(wǎng)的建設(shè)和智能家電接口的標(biāo)準(zhǔn)化。
(五)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以為智能電網(wǎng)提供足夠的技術(shù)依據(jù),因此與智能電網(wǎng)相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系的建立顯得至關(guān)重要。智能電網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、電器電子工程師學(xué)會(huì)和國(guó)際電工委員會(huì)等十幾個(gè)組織共同制定,包括電力工程、信息技術(shù)和互通協(xié)議3個(gè)方面的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和互通原則。中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)則是由中國(guó)電力科學(xué)研究院主導(dǎo)制定。
由于國(guó)際技術(shù)壟斷,中國(guó)需要立足于國(guó)內(nèi)實(shí)際,發(fā)展出一種新的模式,設(shè)計(jì)出比過(guò)去更高效、更便捷、更友好的智能電網(wǎng),形成既兼顧國(guó)際,又具有自身特色的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而細(xì)分國(guó)際市場(chǎng),并能夠引導(dǎo)國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國(guó)必須提升智能電網(wǎng)水平,加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。