智能电网的现状及发展趋势

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摘要：简要解释了智能电网的含义及其特征，介绍了我国及世界各国的智能电网 发展现状及其发展趋势，简述了智能电网的发展对社会、经济、电力系统、节能 减排等方面产生的重大意义。

关键词：智能电网，现状，发展

Abstract: This paper briefly explains the meaning and characteristics of the smart grid, introduces the development of smart grid and its development trend in China and other countries in the world, the great significance of the development of smart grid on the aspects of social, economic, power system, energy-saving emission reduction.

Keywords: smart grid, current situation, development

中图分类号： U665.12 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

意义 概述：智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测 量技术、 先进的设备技术、 先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用， 实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征 包括自愈、 激励和包括用户、 抵御攻击、 提供满足 21 世纪用户需求的电能质量、 容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 智能电网的主要特征： 智能电网的主要特征： （1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而 不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电 网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。 （2）自愈。具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和 预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。 （3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网 的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供 对用户的增值服务。 （4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配 置，降低电网损耗，提高能源利用效率。 （5）集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实 现标准化、规范化和精益化管理。 （6） 优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。1.世界主要国家的智能电网发展现状

1.世界主要国家的智能电网发展现状

1.1 美国的智能电网发展现状 美国的智能电网发展现状 美国已开始向部分家庭安装带有通讯功能的智能电表（SmartMeter）， 目标是以家庭为单位，随时监测电力消费和管理，更加有效地实现输电和供 电。为此，对企业及地方团体实施的 100 个项目给予财政援助，计划 2013 年前在 2600 万个家庭安装智能电表，相当于 09 年 3 倍。奥巴马总统强调说，“现在是建设绿色能源高速公路的时代”。新能源产 业有望创造 43000 个就业岗位，环保产业将成为拉动未来美国经济的重要支 柱之一。

1.2 日本的智能电网发展现状 日本的智能电网发展现状 东京电力和西电力等电力公司开始投资构建第二代智能电网 （SmartGrid），目标除在所有家庭安装智能电表（SmartMeter）外，还计划 加强送变电设施及蓄电装置建设。2020 年前相关电力设施投资预计超过 1 万亿日元。 智能电表作为第二代智能电网的核心设备，主要测量每个家庭电力消费 情况及随时掌握太阳能发电量等信息。东京电力 2010 年起主要面向家庭安 装 2 千万部。 西电力 2010 年 3 月底前在 40 万个家庭安装， 并计划更换 1200 万部。预计 2020 年前日本智能电表需求量约 5 千万部，每部成本近 2 万日 元，共计约 1 万亿日元。 日本智能电网与欧美不同，主要特征是积极地利用家庭进行太阳能发电。 太阳能发电长期目标是 2020 年发电 2800 万千瓦，相当于现在 20 倍；2030 年发电 5300 万千瓦，相当于现在 30 倍。为此，需要增设电压调整装置和变 压器，预计 2030 年前追加投资 6 千亿日元。

1.3 欧洲的智能电网发展现状 欧洲的智能电网发展现状 英国目标是 2020 年在全国所有 2600 万个家庭安装智能电表，此项工作 主要通过电力公司完成。并且已正式进行了适应风力发电等可再生能源的智 能电表等相关实验。 法国 09 年秋天也了将再生能源纳入智能电网的计划，并开始征集 相关企业参与。 德国制定了“EEnergy”计划，总投资 1 亿 4 千万欧元，09 年至 2012 年 4 年时间内，在全国 6 个地点进行智能电网实证实验。

1.4 中国的智能电网发展现状 近年来，我国电力行业紧密跟踪欧美发达国家电网智能化的发展趋势， 着力技术创新，研究与实践并举，在智能电网发展模式、理念和基础理论、 技术体系以及智能设备等方面开展了大量卓有成效的研究和探索。 2009 年 5 月，在北京召开的“2009 特高压输电技术国际会议”上，国家 电网公司正式了“坚强智能电网”发展战略。2009 年 8 月，国家电网公司 启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专 项研究和试点工程等一系列工作。 在 2010 年 3 月召开的全国“两会”上，总理在《政府工作报告》 中强调：“大力发展低碳经济，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再 生能源，加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已成为国家的基本发 展战略。

2.我国智能电网的发展趋势

2.我国智能电网的发展趋势电网已成为工业化、信息化社会发展的基础和重要组成部分。同时，电 网也在不断吸纳工业化、信息化成果，使各种先进技术在电网中得到集成应 用，极大提升了电网系统功能。

2.1 智能电网是电网技术发展的必然趋势。 智能电网是电网技术发展的必然趋势。 近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用， 并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术 与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持， 使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展， 为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和 用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新 技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。

2.2 发展智能电网是社会经济发展的必然选择。 发展智能电网是社会经济发展的必然选择。 为实现清洁能源的开发、 输送和消纳， 电网必须提高其灵活性和兼容性。 为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高 其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必 须更为经济高效，同时须对用电设备进行智能控制，尽可能减少用电消耗。 分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供用电模式， 促使电力流、信息流、业务流不断融合，以满足日益多样化的用户需求。 电力技术的发展， 使电网逐渐呈现出诸多新特征， 如自愈、 兼容、 集成、 优化， 而电力市场的变革， 又对电网的自动化、 信息化水平提出了更高要求， 从而使智能电网成为电网发展的必然趋势。

3.智能电网发展的重要意义 智能电网发展的重要意义智能电网是我国电网发展的必然趋势，它将谱写电网建设的新篇章。其 重要意义体现在以下几个方面：

3.1 给人们的生活带来的好处 坚强智能电网的建设，将推动智能小区、智能城市的发展，提升人们的 生活品质。①让生活更便捷。家庭智能用电系统既可以实现对空调、热水器 等智能家电的实时控制和远程控制；又可以为电信网、互联网、广播电视网 等提供接入服务；还能够通过智能电能表实现自动抄表和自动转账交费等功 能。②让生活更低碳。智能电网可以接入小型家庭风力发电和屋顶光伏发电 等装置，并推动电动汽车的大规模应用，从而提高清洁能源消费比重，减少 城市污染。③让生活更经济。智能电网可以促进电力用户角色转变，使其兼 有用电和售电两重属性；能够为用户搭建一个家庭用电综合服务平台，帮助 用户合理选择用电方式，节约用能，有效降低用能费用支出

3.2 产生的社会经济效益 坚强智能电网的发展，使得电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、 保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产 业发展等多个方面。作为我国重要的能源输送和配置平台，坚强智能电网从 投资建设到生产运营的全过程都将为国民经济发展、能源生产和利用、环境 保护等方面带来巨大效益。 （1）在电力系统方面。可以节约系统有效装机容量；降低系统总发电 燃料费用；提高电网设备利用效率，减少建设投资；提升电网输送效率，降 低线损。 （2）在用电客户方面。可以实现双向互动，提供便捷服务；提高终端 能源利用效率，节约电量消费；提高供电可靠性，改善电能质量。 （3） 在节能与环境方面。 可以提高能源利用效率， 带来节能减排效益； 促进清洁能源开发，实现替代减排效益；提升土地资源整体利用率，节约土 地占用。 （4）其他方面。可以带动经济发展，拉动就业；保障能源供应安全； 变输煤为输电，提高能源转换效率，减少交通运输压力。

3.3 对于电力系统的意义 （1）能有效地提高电力系统的安全性和供电可靠性。利用智能电网强 大的“自愈”功能，可以准确、迅速地隔离故障元件，并且在较少人为干预的 情况下使系统迅速恢复到正常状态，从而提高系统供电的安全性和可靠性。 （2） 实现电网可持续发展。 坚强智能电网建设可以促进电网技术创新， 实现技术、设备、运行和管理等各个方面的提升，以适应电力市场需求，推 动电网科学、可持续发展。 （3）减少有效装机容量。利用我国不同地区电力负荷特性差异大的特 点，通过智能化的统一调度，获得错峰和调峰等联网效益；同时通过分时电 价机制，引导用户低谷用电，减小高峰负荷，从而减少有效装机容量。 （4）降低系统发电燃料费用。建设坚强智能电网，可以满足煤电基地 的集约化开发，优化我国电源布局，从而降低燃料运输成本；同时，通过降 低负荷峰谷差，可提高火电机组使用效率，降低煤耗，减少发电成本。 （5）提高电网设备利用效率。首先，通过改善电力负荷曲线，降低峰 谷差，提高电网设备利用效率；其次，通过发挥自我诊断能力，延长电网基 础设施寿命。 （6）降低线损。以特高压输电技术为重要基础的坚强智能电网，将大 大降低电能输送中的损失率；智能调度系统、灵活输电技术以及与用户的实 时双向交互，都可以优化潮流分布，减少线损；同时，分布式电源的建设与 应用，也减少了电力远距离传输的网损。

3.5 对于能源资源配置的意义我国能源资源与能源需求呈逆向分布，80%以上的煤炭、水能和风能资 源分布在西部、北部地区，而 75%以上的能源需求集中在东部、中部地区。 能源资源与能源需求分布不平衡的基本国情，要求我国必须在全国范围内实 行能源资源优化配置。建设坚强智能电网，为能源资源优化配置提供了一个 良好的平台。 坚强智能电网建成后， 将形成结构坚强的受端电网和送端电网， 电力承载能力显著加强， 形成“强交、 强直”的特高压输电网络， 实现大水电、 大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、 高效率输送，显著提升电网大范围能源资源优化配置能力。

3.6 对于清洁能源发展的意义 目前，风能、太阳能等清洁能源的开发利用以生产电能的形式为主，建 设坚强智能电网可以显著提高电网对清洁能源的接入、消纳和调节能力，有 力推动清洁能源的发展。①智能电网应用先进的控制技术以及储能技术，完 善清洁能源发电并网的技术标准，提高了清洁能源接纳能力。②智能电网合 理规划大规模清洁能源基地网架结构和送端电源结构，应用特高压、柔性输 电等技术，满足了大规模清洁能源电力输送的要求。③智能电网对大规模间 歇性清洁能源进行合理、经济调度，提高了清洁能源生产运行的经济性。④ 智能化的配用电设备，能够实现对分布式能源的接纳与协调控制，实现与用 户的友好互动，使用户享受新能源电力带来的便利。

3.7 对于节能减排的意义 坚强智能电网建设对于促进节能减排、发展低碳经济具有重要意义：① 支持清洁能源机组大规模入网，加快清洁能源发展，推动我国能源结构的优 化调整； ②引导用户合理安排用电时段， 降低高峰负荷， 稳定火电机组出力， 降低发电煤耗；③促进特高压、柔性输电、经济调度等先进技术的推广和应 用，降低输电损失率，提高电网运行经济性；④实现电网与用户有效互动， 推广智能用电技术，提高用电效率；⑤推动电动汽车的大规模应用，促进低 碳经济发展，实现减排效益。参考文献：

[1] 范瑜电气工程概论 2006.7 2012.5[2] 李彦宏 百度文库