如何建设智能电网？

1.美国

2001年，智能电网概念的雏形已被提出。美国电力科学研究院（EPRI）提出了智能电网（IntelliGrid）技术并进行相关研究。

2005年，美国一个工程师发明了一种技术，利用的是群体行为原理（Swarm），让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。例如，一台空调运转15min，可以把室内温度维持在24℃；而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15min。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器以智能，提高能源的利用效率。

2006年中期，一家名叫“网点”（Grid Point）的公司开始出售一种用于监测家用电器耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品可以看做智能电网中的一个基础设施。

2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网、优化电网性能，防止断电，更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这个可以看做智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。

2008年美国科罗拉多州的波尔得（Boulder）已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电能表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电能表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况，一旦有问题出现，可以重新配备电力。

2008年9月，Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。美国电力科学研究院估计在美国实现智能电网需要在未来投资2650亿美元。而在未来的智能电网工程实现后，由于系统降低了能耗和阻塞，具有较高的能量效率、电能质量和供电可靠性，较低的系统运行和维护费用，较高的系统利用系数，较少的对发电和输配电的资产投入，较大的系统安全性、清洁的环境和较低的能量成本，其综合社会效益可达6380亿～8020亿美元，投资收益率为400％。

2009年1月25日美国白宫发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3000miles（1mile=1609.344mm）输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电能表。奥巴马总统将智能电网建设提到了国家发展战略的高度，奥巴马政府的经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网技术将在未来几年内为美国直接创造出28万个新的就业机会。

2009年2月4日，地中海岛国马耳他公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将把马耳他2万个普通电能表换成互动式电能表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程造价高达9100万美元（合7000万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络与输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。IBM将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本及碳密集型发电厂的排放量。

2009年2月10日，美国Google表示已开始测试名为谷歌电能表﹙Power Meter﹚的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘。美国Google 2009年3月3日向美国议会进言，要求在建设“智能电网（Smart Grid）”时采用非垄断性标准。

2.欧洲

欧洲在2005年成立了Smart Grids（智能电网）欧洲技术论坛，对欧洲的智能电网发展战略进行研讨。主要项目有Dispower、CRISP和Microgrids。2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。但这时候的智能电网是指输配电过程中的自动化技术。

英国、法国、意大利、瑞典均在积极规划推动智能电网，都在加快推动智能电网的应用和变革。

3.日本

日本由于能源的供给多样化，风能、太阳能同时给电网输送能源，所以日本的智能电网能对天气实行24h预估和监控，最大限度地利用自然绿色能源，并且根据太阳能、风能、潮汐能以及实际的能源消耗情况来关闭、开启煤电或者燃油发电站。

4.国外智能电网建设背景(www.xing528.com)

国外发达国家的电力工业已步入成熟期，输电网架构变化很小，电网发展趋于平稳，电力需求趋于饱和，电力供应及冗余储备趋向平衡。由于各国的具体情况不同，其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。美国主要关注电力网络基础架构的升级更新，最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。欧美国家所倡导的智能电网，更关注于分布式电源及客户端的接入、信息的获取与传输及其之上的高级功能与业务应用。欧美国家对智能电网的研究开展较早，且已经形成强大的研究群体。国外工业发达国家建设智能电网的驱动因素是，大力开发可再生能源、清洁能源，电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等。

5.智能电网概念的发展

智能电网概念的发展有三个里程碑：

1）第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性等问题，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理——中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。这是IBM的一个市场推广策略。

2）第二个是奥巴马提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理。图15-1为新能源。全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。可以看出美国政府的智能电网有三个目的：一个是由于美国电网设备比较落后，亟需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。

3）第三个是2009年2月2日我国能源问题专家武建东在《全面推动互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出我国电网亟需实施“互动电网”革命性改造。武建东提出的“互动电网”，将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。

①互动电网的作用。互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电信、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富余电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临界负荷保护，实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网既是下一代全球电网的基本模式，也是我国电网现代化的核心。实际上，互动电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲，互动电网应是最先进的通信、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成，对于推动新技术革命具有直接的综合效果。由此，智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。互动电网学说的本质就是以信息革命的造发性（创造发展）标准和技术手段大规模推动工业革命最重要财产——电网体系的革新和升级，建立消费者和电网管理者之间的互动。

②互动电网的运转功效和社会意义。互动电网的功效包括：一是智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度；二是可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；三是智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式能源管理；四是可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，解决电网商业化运转；五是智能电能表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。图15-2为互联网路由器。

图15-1 新能源

为此，IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动全球能源革命的深度扩散。通过建造互动电网，将推进IT革命进入创新阶段；将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径；将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占主导地位。

界定电网信息化的概念是确定一个国家电网现代化的基本前提。我国电网升级化路线应该定义为互动电网的变革，互动电网的发展是全球工业和信息业的一次新产业革命、技术革命和管理革命，应该以此为基础制定我国高起点的电网现代化战略发展路线。

图15-2 互联网路由器