中国智能电网发展现状

【摘要】为满足能源及环境发展需求，实现电力行业信息化转变，国家电网公司提出建设以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的统一的“坚强智能电网”这一发展目标。本文以这四个基本特征为出发点，就智能电网建设现状、存在问题进行讨论，并给出相应的发展建议。

【关键词】智能电网；自动化系统；配电网；输电网

一、中国智电网建设背景

中国经济社会的高速发展，电力需求与日俱增，伴随而来的是中国电力工业建设已经进入了快速发展的时期。电网建设规模不断扩大、电网负荷变化剧烈、不同区域负荷分布不平衡。此外，电网架构依旧非常薄弱，急需进行坚固与补强。

由于中国能源资源分布以及经济发展均很不均衡，因此，必须提升电网的输送能力。发展大跨度、远距离、大容量输电，加强统一协调和统筹规划，形成统一调度运行的统一或联合电网。智能电网作为整个电网发展过程所衍生出来的高级产物，必将引起一场新的电力工业的改革，这场改革将会涉及到电力行业的各层各面，也将对社会经济发展带来不同程度的影响。

二、中国智能电网的五大内涵

（一）坚强可靠。坚强、灵活的电网结构是以后智能电网的基础[1]。坚强可靠是指在极端的故障及其干扰事件发生时，电网依旧能保持着整体运行的安全稳定，以此来保证供电能力。

（二）经济高效。在我国火力发电中只有1/3的能量转化为电能，由于输电网络设备等的结构，还有8%的电能在输电过程之中损失。因此，引入智能电网可以提高我们的资源使用率、电网设备的利用率、输电设备的使用率，同时也降低电力系统运行过程中的维修成本以及建造成本，从而实现了经济高效的主要目标。

（三）清洁环保。清洁型能源产业，尤其是以太阳能及风能所带动的产业在全球崛起。但是清洁能源的间歇性以及不稳定性所引起的功率来回波动对电网的坚强可靠性提出巨大挑战，智能型电网的建设使得清洁能源的大规模使用得到了有力保障，从而实现了电网建设清洁环保的目标。

（四）友好互动。友好互动的智能电网是指电源与负荷方都主动与电网进行协调互动。通过这种互动促使电力用户发挥更加积极有力的作用，达到电力运行高效化、社会效益增强、环境保护实现等多方面的成效。

（五）透明开放。透明开放是指保障光伏发电、风能发电等新兴的清洁能源能够合理的接入，集成传统的集中式发电、新兴分布式发电、保安电源等多种类型的电源，实现分布式发电的并网运行，从而达到满足电力用户的多样化需求的目标。透明开放的智能化接管控制平台将实现我国分布式可再生能源的有效开发及高效利用。

三、中国智能电网技术特征

智能电网在技术层面上包含自动化、数字化、信息化、互动化这四项基本特征。

（一）信息化

电力系统信息化主要表现为以下几个方面：第一，电力系统和通信的传输方式主要以光纤、数字微波为主，电缆、卫星、电力载波等各种方式一同存在。第二，电力企业同时也开展信息化管理。第三，国家电网公司从“十一五”规划期间便开始实施GS186信息化工程，并已取得一定的优异成绩。

（二）数字化

我国卢强院士指出，数字化阶段的目标是实现安全、管理、运行等信息的传递、获取和使用的数字化。而智能化阶段的基本目标则是在数字化的基础上，实现全局性决策以及智能决策的自动分解、执行[3]。现在电力系统的离线仿真软件都是机电暂态分离与电磁暂态，实时仿真的主要步骤还是依靠数模混合仿真统。电力系统实时数字仿真器（Real Time Digital Simulator）逐步得到了越来越广泛的应用。电力系统仿真必然朝着整个过程实时全数字的方向发展[4]。

（三）自动化

传统电力系统自动化按照领域可划分为调度自动化、厂站自动化和配电自动化（DA）。新一代的系统自动化伴随着计算机和网络技术的飞速发展，以Internet技术、Java技术、数据库技术、面向对象技术、安全防护技术、中间件技术、多代理技术、厂站自动化技术、电力市场运营技术等为基础，实现了最新的突破[5]。智能配电网具有新技术内容多、与传统电网区别大的特点，对于实现智能电网建设的整体目标有着非常重要的作用。

（四）互动化

智能电网中的互动化包含两层含义：发电与电网之间的互动以及电网与用户之间的互动。用户的参与是我国电力市场改革的必然趋势。发电侧开放和用户侧开放，是电力市场化改革的两个重要方面。用户侧同时拥有可并网的分布式发电设备，可以根据实时电价信息，积极地参与到电力平衡的供需中。但目前我国用户侧还停留在大用户直购电的试点阶段。

四、智能电网建设中存在问题

根据中国智能电网建设过程中技术特性，本文拟首先从信息化、数字化、自动化、互动化这四方面对中国智能电网建设存在问题进行分析，其次从中国智能电网发展的重点智能输电网及智能配电网这两方面对智能电网建设过程中存在问题进行分析。

（一）智能电网建设中技术层面存在的问题

1.在电力系统信息化的建设中暴露出很多问题。例如：缺少统一的标准体系，存在重复建设；信息孤岛众多，信息集成度低，无法互相合作发挥整合效益；生产控制系统和企业管理信息系统通常相互分离；在信息化飞速的建设过程中，过多地投入到了自动控制设备、数据信息的收集共享，主要忽视了对信息的整理和挖掘。

2.在电力系统数字化建设过程中暴露出如下问题：厂站侧的数字化进程在调度侧之后；调度侧的高级应用系统相对来说比较丰富和先进，但是厂站侧大多停留在数据采集、传输阶段，当前的“数字化变电站”仍然处于示范阶段，离实际的规模应用还有一段距离；调度侧的高级应用系统缺少统一和集成的标准，对某些元件的数学模型还得有更进一步深入研究。

3.在电力系统自动化发展过程中存在如下问题：调度侧各种控制系统或辅助决策系统，种类多，缺少集成和统一标准。另外，调度侧仍需要人工手动参与才能实现闭环控制这样的举措，除了这些还缺少智能专家系统支持。厂站端的自动控制装置依然以PID控制为主，在一些场合下PID并不能满足智能电网对自动化的要求。

4.在电力系统互动化发展过程中存在如下问题：在发电商竞价上网的过程中，“三公”（公正、公开、公平）原则的力度远远不够，其主要原因是电力市场透明度不够，这样不能够真正实现发电与电网的互动。可再生能源发电（尤其是风力发电和光伏发电）的装机容量飞速增长。但是，目前对可再生能源发电并网的相关研究（如对系统影响、并网技术规范等）相对较晚一些。用户侧软件配置和硬件装置还不具备与各个电网智能互动化的条件。

（二）智能输电网建设存在问题

世界各国在建设智能电网时需要首先处理的问题都不同，但是总体来讲电力系统的统一配置是否能够保证解决智能电网的关键所在。当前我国智能电网发展中需要解决的大约一下几点实际问题：智能化设备和设备智能化、系统的智能化和智能化系统、新材料、提高供电的可靠性、保证电能质量、远距离输电、多端直流输电和柔性输电、设备的运行状态监测、输电线路防雷、防污秽等。信息安全已逐渐成为智能电网安全稳定性运行和可靠供电的重要基础，是电力企业生产、经营以及管理的重要部分。

（三）智能配电网建设存在问题

智能配电网是将通信技术和高级配电技术互相结合，计算机技术与测控技术相结合为现为用户提供优质终端服务的系统。智能配电网发展存在的主要问题如下：配电系统自动化涉及专业多、覆盖面大，系统接入设备型号多样化，通道形式多样，以及相关技术标准尚未统一。

五、中国智能电网发展建议

综上所述，中国智能网建设是一项庞大而又复杂的工程。在智能网建设过程中不仅需要学习外国智能电网建设经验，更需要结合我国发展背景及其国情所需；不仅需要电力行业的相互配合，更需要全社会的积极参与。在遵循国家电网公司既定政策的基础上，要统筹全局，实现安全性与经济性的协调优化。对重点技术难关加大人、财、物等各方面的支持力度。完善以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的智能电网建设，实现输电网、配电网建设的经济性、安全性、可行性。迎接来自环境、市场、用户、新兴技术等方面的挑战。

参考文献

[1]汤涌.电力系统数字仿真技术的现状与发展[J].电力系统自动化，2002，26（17）：66-70.

[2]卢强.数字电力系统（DPS）[J].电力系统自动化，2000， 24（9）：1-4.

[3]张弥，吴国青，吴小辰.“数字南方电网”构想[J].电力系统自动化，2007，31（23）：94-98.

[4]常康，薛峰，杨卫东.中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J].电力系统自动化，2009，33（17）：10-15.

[5]王强，韩英铎.电力系统厂站及调度自动化综述[J].电力系统自动化，2000，24（5）：61-69.