中國智能電網的發展與未來

李立達

（國網山西晉中供電公司，山西 晉中 030600）

一、引言

隨著新能源快速發展和新型用能設備廣泛接入，電力系統運行特性發生顯著變化，呈現出“雙高”“雙峰”特性。這就需要統籌處理好清潔發展與系統安全、電力保障、系統成本的三組關系。這是全世界面臨的共同的難題。

為了適應即將到來的混合低碳新能源時代，中國亟需用更為科學的、環保的、可持續性的發展模式。因此，為了保證電力系統在國民經濟建設中繼續發揮堅強后盾的作用，智能電網和中國超高壓輸電開始在中國快速發展。

二、智能電網的背景和定義

隨著社會快速發展，傳統電網難以滿足社會多樣化需求的增長。在電網應當傾向于一個能夠集能源資源開發、輸送新技術，傳統電網功能，以及對終端用戶各種設備共享信息的數字化網絡為一體的智能系統。這種智能系統不僅提高能源利用效率，還需要兼顧環境保護。在這種情況下，智能電網的概念應運而生。

各國資源情況、人口、產業模式發展不同，電力網絡結構發展的方向和技術模式也不盡相同。智能電網還沒有國際標準。根據目前的主流研究情況，智能電網即為電網技術注入新技術，包括計算機技術、信息技術、自動控制技術、通信技術和電力系統工程技術等，將人工智能技術賦予傳統電網，使得電網具有較強的應變和自愈能力，成為完全自動化的供電網絡[1]。

三、智能電網結構及特點

（一）智能電網結構

智能電網主要由高級輸電運行系統、智能變電站、高級配電運行系統、高級計量體系、計量數據管理平臺、通信網組成[2]，見圖1。

圖1 智能電網結構

（二）智能電網特點

智能電網的特點主要有自愈性、可靠性、兼容性、高效性、交互性[6]。表1 針對智能電網優勢做出了對比和闡述。通過對比可以看出，智能電網可以通過自動化技術提取監測數據，精準故障定位，并通過電網結構完成自愈恢復，提高電網運行的可靠性；利用多種清潔能源和儲能設備并網運行，提高電網的效能；交互的通信網絡承載需求側的靈活調控，不僅大電網效能提高，也保證了用戶側利益。

表1 智能電網優勢

（三）智能電網相關技術

智能電網關鍵技術是支撐智能電網發電、輸電、變電、配電、用電和調度六個環節流暢運行的基礎，同時也是各個環節之間能量流和信息流互通的保障[6]。

1.輸配電系統技術

智能電網自愈功能具備實時識別系統異常信號、故障預測、干擾后，靈活重構配電網絡的反應能力。

2.高級通信技術

依靠高效的通信技術確保智能電網設備、系統之間協調、有效和即插即用。

3.分布式能源管理技術

小組合作學習模式可以融合不同性格的學生在一起進行自主學習探究，這就有利于不同性格的學生之間實現性格互補，可以平衡不同性格特點學生的學習能力，而且還可以促進學生之間實現學習資源共享，促進學生性格和能力的全方位發展。

供電網絡從傳統集中和單一發電模式升級，靈活管理分布式電源和用戶側儲能系統等資源，新型的智能電網將具備自主調控能力的網絡架構，新能源加入和電能的轉換將會進一步提高電網效能，降低碳排放。

4.高級計量體系和需求側管理

高級計量體系支持具備全雙工通信功能的用戶電力計量設備，用戶根據實時電價和自身負荷情況進行靈活地調配，達到需求側管理的目標，降低費用支出，提高效益。

四、中國智能電網發展和前景

在促進中國智能電網發展的層面，國家深入研究能源結構和網絡發展，加大政策和投資力度，我國已經在智能電網和特高壓輸電方面都取得飛速發展，正在向國際標準發出自己的聲音。

中國智能電網發展的三個階段：

1.2009年至2010 年為規劃試點階段，重點開展智能電網發展規劃的編制工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發和設備研制，開展各個環節的試點工作[3]。

2009 年，我國首個百萬伏交流輸變電項目工程建成投運。我國全面掌握特高壓的核心技術，并建立了中國專有的特高壓標準。

隨著特高壓“兩縱兩橫”建設，能源基地將圍繞現網進行擴展，緩解一次能源分布和輸送壓力，并均衡電力需求的地域不平衡問題。

智能電網建設體系還包括：智能變電站，自動化開關、基于光學原理的電子式互感器、750Kv 柔性輸電、包含需求側管理的營銷管理系統開發、多種分布式清潔能源接入方案、歸屬用戶的儲能設備接入等等。多維度發展智能電網技術突出了去中心化和交互方面，也大大提升各個行業基于智能電網的發展可行性。

2.2011年至2015 年為全面建設階段，加快特高壓電網和城鄉電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和設備上實現重大突破和廣泛應用[3]。

推進我國專有特高壓電網建設。隨著多種能源和多種電網結構建設，升級改造原有系統是必然的，推行多級自動化調度系統、擴大智能變電站比例、啟動柔性輸電控制系統。在需求側應用方面，推行互動模式，允許用戶按照需求，靈活調控，提升能源效能，降低用戶支出。

推動電網向能源互聯網升級，著力打造清潔能源優化配置平臺，做好清潔能源并網消納[5]。增強系統調節能力，整合行業發展合力，新能源大規模開發，大比例并網，推行微電網模式，提高需求側互動模式，

3.2016年至2020 年為引領提升階段，全面建成統一堅強智能電網，提升電網的靈活資源配置能力、網絡安全水平、運行效率，以及電網與電源、用戶三者之間的互動性也將更為顯著[3]。

電網作為能源行業的主體是碳中和的關鍵支撐，用戶側設備也是碳中和的重要組成部分。因此電網在清潔能源開發、靈活調控能源供應、網絡運行安全、以及促進多模式經濟發展中都將發揮重要的作用。

未來，2025 年和2030 年是世界環境保護行動的里程碑，我國非化石能源占一次能源消費比例將會碳達峰和碳中和，電能消費總占比是大于30%和35%。這個預測是基于智能電網的發展和清潔能源并網后的結論。

在能源供給側，智能電網將構建多元化清潔能源供應體系，包括分布式光伏、抽水蓄能電站、光伏制氫、遠距離大跨度輸電通道、風電、核電等多種模式并網運行，加強電網多模式發展，增加電網靈活程度，降低電網效能。

在能源消費側，電網將全面推進電氣化，加大分布式能源并網，分布式儲能，用戶側實時調配等節能提效技術。同時延伸電網附屬承載能力，建成國際領先的能源互聯網。

五、總結

智能電網的出現和發展，讓傳統意義上的電力承載網絡，演變成為一個會呼吸的智能電力網絡。它的存在不僅依靠堅強的網架結構，還必須依托信息化、數字化、自動化、互動化的技術，才能充分發揮堅強智能電網的功能和作用，服務用戶。

智能電網的發展趨勢將會具備可再生、交互、數字化、去中心化、終端電氣化、儲能等新的特征，更靈活地適應社會多態式發展的需求，用戶側主動參與調配。

未來的智能電網將會是集合眾多行業分支、多類別能源、靈活調控模式，為不同需求客戶提供電力、信息和服務一體化平臺。