智能电网“春秋”策

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中国智能电网的发展道路是明确的:以长距离和UHV传输为特征的强大智能电网。因此，一些专家认为，由于国家对UHV输电工程设备国产化有严格要求，智能电网的建设将极大地推动变压器、智能终端和网络管理技术等电气设备行业的发展。

从表面上看，中国的电气设备行业正沐浴在春风的“智能电网”概念之中；事实上，从加入智能电网开始，中国的电气设备行业就面临着巨大的机遇、严峻的挑战和不可预测的风险。

在智能电网概念逐渐成为业界共识的过程中，政府成为主导力量，智能电网战略也因此成为各国抢占未来低碳经济制高点的国家战略。

能源局首次确认中国智能电网的发展道路是清晰的

6月28日，由中国国家能源局、美国联邦能源管理委员会和美国贸易发展局主办的中美智能电网对话在深圳举行。会上，国家能源局首次明确回答了中国智能电网的定义、特点和发展重点。

本质是不同的

随着智能电网时代的到来，智能电网的建设已经在世界各国全面展开。许多国家已经制定了智能电网建设目标、行动路线和投资计划。然而，由于不同地区监管机制、电网基础设施状况和社会经济发展的差异，不同国家的智能电网发展战略也不尽相同。

“我们对智能电网的理解是，将新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、控制技术和储能技术相结合，实现发电、输电、配电、用电和储能过程中的数字化管理、智能化决策和交互式交易，优化资源配置，满足用户多样化的用电需求，确保供电的安全性、可靠性和经济性，满足环境约束，满足电力市场发展的需要。”国家能源局电力司司长赵一农说。

赵一农指出，智能电网应具备以下五个特征:

首先，开放。也就是说，它提供了电源和用户接入的智能管理，不仅适用于大型电源接入，还适用于分布式电源，特别是可再生能源接入，实现了“即插即用”、无干扰接入和有序退出。

第二，安全。也就是说，它可以更好地识别和应对人为或自然的干扰，并在自然灾害、外部破坏和计算机攻击等不同情况下确保人员、设备和电网的安全。

第三是高效率。采用先进的实时监控、在线控制技术和需求侧引导，实现电网优化运行、电力设施维护智能管理、调峰填谷，提高电网输电能力，延长设备使用寿命，提高能源利用效率。

第四，干净。也就是说，它支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更加丰富的清洁能源。

第五是自我修复。即通过电网的实时监测、在线分析预测和自动控制，及时发现隐患，快速诊断、隔离和排除故障，避免大规模停电，提高电网运行的可靠性。

此前，中国有两个智能电网建设方案。一个是强大的智能电网，其特点是长距离和大容量传输；二是清洁、高效、分布式的智能电网。国家能源署的声明无疑证实了第一个计划。

根据规划，国家电网公司将在“十二五”期间在全国范围内建设“三横三纵”的UHV交流骨干网，实现大规模、长距离、高效率的输电，构筑中国经济发展的“能源血脉”。

此前，美国电力研究所提出的智能电网定义强调电网的可靠性，要求降低损耗和减少投资；美国智能电网产业联盟提出的定义旨在强调多样化能源的获取。

“与美国相比，中国国家电网提出的智能电网定义涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户等各个方面。”国家电力规划研究中心常务副主任吴云说。

欧盟明确要求将大西洋海上风力发电(600558)和南欧北非太阳能发电纳入欧洲电网，实现可再生能源的跨越式发展。

在英国，智能电网的探索方向是可再生能源发电和智能配电。英国制定的“智能电网电路地图2050”显示，在第一阶段(2010 ~ 2020年)，智能电表的部署将得到改善，为未来大规模研发提供解决方案和数据支持。第二阶段(2020 ~ 2050年)将开发大量分布式能源和清洁能源，同时增加智能家居、智能家居、嵌入式存储和分布式发电以及虚拟电池的应用，通过智能设计和增强电压设计提高整个电网的自动化、智能化和控制水平。

法国是一个能源资源相对稀缺的国家，鼓励智能电网提高可再生能源在总能耗中的比重。目前，法国政府鼓励家庭安装微型发电装置，如家用燃气热电联产装置。

在德国，很少使用“智能电网”这个术语，但是使用了“信息能源”。2011年，自日本核危机以来，德国加入了“弃核”团队，转向新能源和电动汽车，重点支持电池技术的研发，这也是信息能源的重点。

前进的时间表还不清楚

现代电网建设对美国至关重要。美国之所以发展如此迅速，掌握了互联网领域的主导力量，首先是掌握了技术的标准化。事实上，美国的智能电网项目也遵循类似的规则。

以美国商务部下属的国家标准与技术研究所(nist)为主体，美国政府部门研究了智能电网的互操作性和网络安全等各种技术标准。最近，nist宣布了新一代输电网“智能电网”的标准化框架——已经定义了75个标准规范、标准和指南，包括智能电表和家用电器可以进行双向无线通信的技术的智能能源规范。

随着智能电网发展路线的明确，其标准的制定也开始了。“标准制定工作仍处于初始阶段。不过，国家电网此前已经制定并发布了许多技术标准体系，其中一些非常理想。”一位参与标准制定的专家告诉记者。

虽然中国政府已经对智能电网的发展道路给出了明确的答案，但智能电网发展的具体时间表仍然未知。“很难知道该怎么办。目前，智能电网的发展仍面临许多挑战。”吴云告诉记者，“就技术水平而言，我国的储能技术和复杂信息处理技术还有待提高。”

吴云认为，储能的经济性能不尽人意，这最终是由于技术成熟度不够。例如，目前每千瓦抽水蓄能的成本在4000至5000元之间，其发展也受到地理条件的限制。如果按日调节抽水蓄能电站的功能配置，其成本将超过3万元；锂电池储能的容量成本约为每瓦时5元，同时还存在寿命短和污染的问题。在复杂的信息处理中，电力系统在线仿真技术的应用面临着一些挑战。

一位资深专家告诉记者，除了技术，目前智能电网发展的最大障碍仍然是体制问题。“例如，智能电网中的电力交互和需求侧响应环节都涉及电价，但目前中国的电价由国家发改委控制。不能说改变就会改变。”为此，国家能源局在智能电网发展中提出了“理顺发展机制，共同推进”的理念。

工业和信息化部科技司司长张立超认为，这四大瓶颈将制约中国智能电网的发展。首先，良好的电力市场尚未建立，用户与电网之间缺乏互动机制。第二，政府刚性的电价管理，以及智能电网缺乏灵活性的成本空.第三，电网公司处于垄断地位，缺乏市场意识和服务意识。第四，新能源产业的发展在电能质量、成本和运行方面存在明显缺陷。

据记者了解，“十二五”期间，国家能源局将开展第一批智能电网试点工作，包括建立智能电网试点项目信息库，确定21个智能电网试点项目，研究智能电网技术的适用范围和标准体系，探索有效的经济补偿模式和投资回收机制。“现在我正在摸着石头过河，电力改革还是市场化。智能电网的发展是一个渐进的过程。”吴云告诉记者。

该行业对中国的智能电网表示怀疑

自从美国提出智能电网的概念以来，我国各行各业都非常重视“智能电网”，政府、企业和各种研究机构都致力于研究。对于中国应该发展什么样的智能电网，人们的理解存在巨大差异。国家电网提出根据中国特点，以“UHV为传输网络智能骨干”为核心任务，发展“统一、强大的智能电网”。

国家电网的想法是有原因的

由于政府对中国能源资源的基本判断是“富煤少油少气，具备发展大规模可再生能源的有利条件”，中国未来的能源建设将体现四大重点。

一是在西北、东北和华北富煤区，建设以百万千瓦超超临界燃煤火电机组为核心的大型坑口燃煤火电基地。

二、在我国西南地区建设大型梯级水电站。中国技术开发装机容量为5.4亿千瓦，年发电量为25，000亿千瓦小时。目前，中国水电(601669)的开发比例仅为31.5%，装机容量为1.71亿千瓦，未来潜力巨大。

3.在2020年之前，以西屋ap1000和法国Marton epr1700第三代反应堆技术为核心的数百万千瓦核电机组将在东部地区建造。未来，核电的规模将达到2-3亿千瓦。

4.利用西部广阔的沙漠资源，建设大规模的可再生能源基地，包括7个风力发电三峡和3个太阳能三峡。此外，还有世界上最好的海上风力资源。

中国能源发展的基本战略思路是追求制度再造、超规模、集约化管理和集中管理，确保核心资产的国有化。为此，国家电网提出了在全国范围内建设UHV大电网的战略构想，构成了“建设以UHV为骨干电网、各级电网协调发展的坚强国家电网，推进大型燃煤发电、大型水电、大型核电和大型可再生能源基地集约化发展”的能源战略格局。通过UHV电网整合水电、风电、太阳能等不确定能源，解决安全运行和资源优化配置问题。

同时，国家电网的概念有两个原因:

首先，中国的智能电网建设不应该照搬欧美的做法，而应该根据国情优先考虑。不同的电网模式决定了中国智能电网的重点发展领域应该不同于欧美。美国、欧洲等发达国家电网格局基本稳定，负荷增长很小。智能电网的研究和应用主要集中在配电和用电领域；随着负荷的快速增长和输电网建设的快速发展，我国电网格局也将快速发展。因此，在智能电网的研究和应用中，应围绕输电网络的安全运行、可靠性、经济性和自愈性的要求开展智能技术研究。目前，重点应放在传输网络的智能领域。

其次，可再生能源的不同分布也使得系统的接入方式不同。欧洲开发了天然气管网和便捷的风能资源，大力发展分布式发电作为智能电网中主要的可再生能源接入方式；中国的风能和太阳能资源比较集中，主要分布在中国电网的偏远地区。因此，不能完全采用国外的发展模式，而应发展大容量、长距离的可再生能源传输，并综合考虑水火、水风、水光结合等传输方式。同时，应加强储能技术的研究和应用。

技术没有民族特色

来自中国南方电网、清华大学等机构的专家学者认为，中国应与世界同步，发展“智能配电与用电”，提高用电效率和需求侧管理，实现免费接入各种分布式能源的“智能电网”。

中国能源网首席信息官韩小平指出，虽然中国已经成功建立了“中国特色社会主义市场经济体制”，但迄今为止，中国还没有成功建立起任何具有中国特色的技术体系。例如，中国自己制造了“两弹一星”，但没有根据中国的特点改变原子弹、氢弹和人造地球卫星的技术原理和模式。中国还没有建立起有中国特色的互联网。虽然工业和信息化部试图用“绿坝”技术改造互联网，但最终，连绿坝公司的网站都无法抵御黑客的攻击，这让人们笑了。

要创造历史，我们必须面对问题。

同意中国的智能电网应该与世界同步的专家学者们对发展一个统一而强大的智能电网有八个问题。

第一，“统一、强大的智能电网”建成后，能否解决大量不确定的风电和太阳能发电的安全接入问题？数万亿千瓦的风能和太阳能来来去去，对电网有很大影响。随着UHV远距离传输，不确定性更加突出。有没有更好的方法来开发可再生能源，比如使用这些不稳定的能源在当地生产产品，而不是将这些高成本和不稳定的电能输入电网？一旦这种技术出现，这个庞大系统的投资将如何回收？

第二，在“统一而强大的智能电网”建立之后，是否有可能解决这些不确定的电力用途？人们的生产和生活都是按照日出日落的规律进行的。太阳能可能符合人类的需求，但风力发电的不确定性是一个令人头痛的问题。它通常是深夜风力发电的高峰，但也是用电量的低谷。我们没有办法改变人类生活和工作的习惯。虽然解决方案可以通过其他电源进行调整，但核电的长期调整会影响安全性。火电的频繁调整将大大增加煤耗，采用储能的成本也很高；总之，经济可能非常糟糕。

第三，建造这样一个巨大的能量储存系统需要多少钱？根据目前的技术，最经济的储能系统投资也是每千瓦时600美元。如果三个“三峡风电”储存5小时，需要7.875亿千瓦时的容量，投资超过3万亿美元！三峡七大风力发电怎么样？目前，欧洲太阳能发电厂的成本是每千瓦4000欧元，相当于4万元/千瓦。将来价格会大幅度降低，但很难降低到2万元/千瓦。三峡太阳能三峡需要13500亿元。粗略估计，UHV输电1万亿元，智能电网建设1万亿元，配电网改造1万亿元，约需86000亿元。奥巴马的智能电网和克林顿的互联网一样。政府出台政策引导重点环节投资，吸引全社会参与投资。然而，一个统一和强大的智能电网可能不像互联网那样开放。如何解决这个问题？

第四，社会能够承受如此巨大的投资所带来的电价吗？风能和太阳能的发电成本本来就很高，再加上传输损耗大，传输设施的平均使用时间约为每年2000小时。中国企业和家庭能承担巨额投资的财务费用吗？由于人口众多，中国不得不发展外向型制造业来解决就业压力。如果电价变成天文数字，我们还能保持国际竞争优势吗？

第五，建设一个统一、强大的智能电网系统需要多长时间？不仅UHV输电技术需要改进，智能电网、储能、风电、太阳能等一系列技术也需要改进。中国需要多长时间才能完成如此庞大的系统建设？

第六，国外智能电网的发展不仅仅是分布式能源的接入问题，更重要的是，它调动了全社会参与节能减排和发展绿色经济的积极性。按照我们目前的战略思维，不可能动员更多的社会主体和人民参与到节能、环保和新能源的开发利用中来。韩小平指出，国家电网公司处于垄断地位，缺乏市场意识和服务意识，这是智能电网发展的最大障碍。20世纪80年代第二次石油危机后，西方国家大力发展分布式能源。当时没有智能电网的概念，分布式能源的安全接入基本解决。就像互联网上的个人电脑一样，正是这些分布式能源的建立为今天智能电网的发展奠定了基础，智能电网为进一步利用各种可再生能源和回收各种废弃能源创造了一个全新的平台。国家电网公司一直在尽一切可能阻止分布式能源在中国的发展，担心这项技术会影响他们的既得利益。"你们都发电，我把电卖给谁？"即使是企业利益的栅栏也不能越过。我们如何创建一些通用的科技平台？

第七，“统一而强大的智能电网”是更安全还是更不安全？美国开发了互联网来解决核攻击条件下的通信安全问题，并将互联网的概念应用到电网中来解决安全供电问题。目前，由于系统的扁平化，对互联网的攻击通常只会使一个局域网或一些用户瘫痪。用户的服务器使用windows nt、unix和linux系统，通过多样性给用户安全的选择和预防措施。如果中国正在建设一个独一无二的统一电网，并将智能控制集成到UHV输电的电网系统中，一旦遭到攻击，它能确保安全吗？

第八，在与世界完全不同的智能电网系统下，中国企业如何开发创新产品以适应全球市场？全世界都认为智能电网将颠覆人类的生活方式，各种产品都可能因为智能电网而被重新设计和制造。正如我们近年来看到各种it产品不断翻新一样，未来的智能电网将会带来更多创新产品。然而，如果中国企业根本感受不到这场新技术革命的氛围，没有一个与世界接轨的技术环境，他们怎么能创造新产品并在世界各地销售呢？如果我们跟不上这一步，1840年后我们会一步一步跟不上吗？

电力物联网等于智能电网

“由于80%的智能电网业务与物联网相关，物联网的力量相当于智能电网。”清华大学信息技术学院院长、研究员曹在智能电网高层论坛上说。

智能电网和物联网

智能电网和物联网是目前学术界和业界的两个研究热点，它们在内涵、特征和实现手段上有着密切的联系:

首先，智能电网作为物联网的一个重要应用领域，可以不同程度地实现物联网技术的应用。调度自动化、调控一体化、用电信息数据采集等现有系统都是不同形式的物联网应用。

二是物联网技术是智能电网的重要支撑技术，可以为智能电网带来多种价值，提高智能电网各方面信息感知的深度和广度，提高电力系统分析、预警、自愈和防灾能力，提高电网安全运行水平，实现智能电网“潮流、信息流、商流”的高度融合，细化从生产到用电的管理，从而达到节能降耗、提高经济效益的目的

第三，智能电网和物联网的深度融合可以带动智能终端、智能传感器、信息通信设备、电力芯片、软件和运维行业的发展。

国家电网公司信息通信公司总工程师李介绍，国家电网称智能电网为“三个转变”，即信息化、自动化和互动化。未来，对智能电网的要求越来越高，国家电网需要解决传输可靠性低、实时性差、缺乏交互手段等问题。迫切需要通过物联网的支持和部署来满足这些需求。

目前，发电与检测的连接，以及变电站的生产管理、安全评估与监管、配电自动化、电力检测、电力采集和营销都需要物联网的支持。智能用电、智能小区、智能家居和无线抄表都已经成为物联网的应用之一。未来，智能电网的建设将不可避免地产生世界上最大、最智能、最全面的物联网。

曹告诉记者，物联网在智能电网中的应用是信息通信技术发展到一定阶段的产物，将有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，提高电力系统现有基础设施的利用效率，为电网的发电、输电、变电、配电和用电提供重要的技术支持。

电力物联网的五大特征

电力物联网集成了通信、信息、传感、自动化等技术。在电力生产、传输、消费和管理的各个方面，广泛部署了各种具有一定感知能力、计算能力和执行能力的智能传感设备，并采用了基于ip的标准协议。通过电力信息通信网络，实现安全可靠的信息传输、协同处理、统一服务和应用集成，从而实现电网运行和企业管理全过程的全景全息感知、互联互通和无缝集成。根据物联网的技术特点和智能电网的发展要求，电力物联网应具备以下五个基本特征:

1.综合感知:在信息收集和聚合处理的基础上，全面、智能地识别电力生产、传输、消费和管理各个环节的信息，实现资产的全过程、全寿命和客户的全方位感知。

第二，ip互联:在传感器之间以及传感器和应用系统之间，信息可以通过物联网的标准化通信协议和通信网络进行有效的传输和交互。

第三，可靠传输:使用电力光纤、载波、无线专网、互联网等。实现传感层和应用层之间可靠的信息传输。

4.智能处理:综合运用高性能计算、人工智能、分布式数据库等技术进行数据存储、数据挖掘和智能分析，支持应用服务、信息展示和客户交互等业务功能。

5.it融合:it是企业it架构的延伸，它与企业it架构高度集成，是企业it架构最重要的组成部分之一。

虽然物联网技术在智能电网中得到了不同程度的应用，但电力物联网仍处于发展的初级阶段，存在许多不足，主要体现在三个方面:

首先，一些场景中的监控数据很少，并且没有对设备和系统的状态和环境的全面了解。传感器的标准化和实用化水平有待提高。其次，现有应用系统在通信模式和协议上不统一，难以实现数据的标准化采集和传输，建设模式不经济。终端接入通信网络不符合电力物联网对通信能力和可靠性的要求。第三，现有的应用系统都是根据各自的专业独立构建的，支持数据分散，还没有形成统一的数据服务和应用平台。

电力物联网的进展与展望

国家电网公司电力物联网建设基于“统一规划、统一标准、统一组织、统一实施”的原则和sg-erp的总体架构，将电力物联网的核心研究团队和优势资源集中在公司系统中，进行规划研究、标准制定、产品开发和产品验证，通过建立应用示范逐步推广物联网的应用，实现与智能电网的同步建设。

近日，国家电网电力研究院物联网技术中心率先申请了2013年国家科技重大专项“多业务环境下物联网海量信息能力平台架构、关键技术研究与测试验证”，2012年国家发改委专项“电力物联网、传感器通信设备、芯片及处理系统研究与产业化”，以及国家智能电网物联网应用示范项目。为国家电网公司电力物联网关键技术的研发和产业化奠定了基础，有利于推动物联网和智能电网的同步建设和深度融合。

根据规划，到2015年，在核心技术的研发和产业化、关键标准的研究和制定、产业链的建立和完善、重大应用的示范和推广等方面将取得显著成绩。，初步形成创新驱动、应用牵引、协调发展、共赢的电力物联网产业发展格局。

一是技术创新能力明显增强。攻克一批电力物联网核心关键技术，在感知、传输、处理和应用技术领域取得重要研究成果；研究制定国家、行业和企业标准；推进R&D、公司动力物联网运营中心、产业基地等创新载体建设，为持续创新奠定基础。

二是产业体系建设初步完成。形成相对完整的电力物联网产业链，培育和发展R&D电力物联网生产、工程服务和运维骨干企业，初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的电力物联网产业体系。

三是应用规模和水平明显提高。它广泛应用于智能电网的各个方面，形成了成熟、可持续、统一的电力物联网建设和运行模式，实现了电力物联网和智能电网的同步建设。全面开展电力物联网综合应用和公共服务平台建设，实现智能电网和物联网的全面融合。

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