智能电网：信息化变革引领未来能源发展

智能电网（smart power grids）^[2]，就是电网的智能化，它建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进传感和测量技术、先进设备技术、先进控制方法以及先进决策支持系统的应用，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、激励和低御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场机制以及资产的优化高效运行。

目前，我国电网现状是装备智能化水平不高，还需持续提升。整体来说，技术应用的规模、范围和深度仍较低，需要进一步加大推广装备智能化。同时，需更加注重应用先进的网络信息和自动控制等基础技术，进一步提升电网在线智能分析、预警、决策、控制等方面的智能化水平，满足各级电网协同控制的要求，支撑智能电网的一体化运行。

如今智能电网发展势在必行。原因有二，一是社会发展的客观需要，二是能源结构调整的必然选择。随着生活水平的提高，人们对能源提出了更高、更新的要求。国家能源局电力司副司长童光毅曾表示：“智能电网发展势在必行。一方面社会发展的客观需要，要求智能电网发展。在人类发展过程中，对能源提出了更高、更新的要求，同时地球上的温室气体排放也将持续增长，给社会环境的发展带来了更大的压力。目前，各个国家都陆续提出环保、高效、安全、节能的理念，因此要实现能源供应的高效、安全、环保和节能，需要智能电网的出现。另一方面智能电网是能源结构调整的必然选择。”

与传统电网相比，智能电网的主要优势可从图9-1中看出来：

图3-30　柔软的面料有着曲线的线型和细腻的手感等特征

图9-1 智能电网相较于传统电网的优势

关于智能电网的物联网应用，其功能需求主要体现在发、输、变、配、用等电力生产运行的各个环节，例如，输电环节中，输电线路监控、杆塔防护、智能变电站等方面均有需求。智能电网的功能需求大致如下：

1）发电：机组监控、电厂设备状态检测、厂区监控、污染物及气体排放监控、能耗监控、煤料监控、抽水蓄能监控、风电场监控、功率预测、光伏发电站监控、生物质发电、储能监控、电影接入监控；

2）输电：线路状态监测、输电线路监控、杆塔防护、智能变电站、状态监测、作业与设备管理；

3）变电：信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互助等高级功能；

4）配电：大容量快速切换，智能配电监测，配电自动化、配电调控一体支持，分布式储能，配电保护测控一体化，供电电能质量治理。

5）用电：用电信息采集、智能家电、智能插座，智能楼宇管理，电动汽车充放电、停电管理、用电地理信息管理、智能用电小区服务；

6）调度：能量管理，水调自动化，电能量计量，广域相对测量，实时监控与预警，安全校核。

智能电网综合应用了通信技术、分布式计算技术、高级传感技术，旨在提高输配电网络安全性、可靠性与效率，涵盖发电、调度、输变电、配电、用户等各个环节。基于物联网的智能电网技术主要涉及参数测量技术、通信网络技术、先进的设备技术、先进的控制技术、决策支持技术等。

智能电网实际上是在传统电网的基础上叠加一个信息化的网络，实现传统的发电、用电必须同时完成的动作的异化。要实现智能电网的良性发展，务必要把握好智能电网的概念，我们可以利用信息化的网络，有效、快捷地掌握发电的信息和用电的信息，能够在前一个时间点有效地调节下一个时间点电力电量的平衡。

2014年11月14日举办的2014第二届中国未来能源论坛上，多位专家都指出智能电网能更有效的接入风光储能，同时也对电网规划、建设、服务等提供更可靠依据。分析智能电网可以从3个方面来着手，首先从发电方面看，智能电网能很好地解决间歇性能源大规模接入电网的问题。其次，从用户侧来说，智能电网和用户实现良好、双向沟通与互动，例如解决电动汽车等新型用能设施的接入问题和用电问题。第三，在解决电网运营过程中面临各种复杂问题的情况下，使系统保持稳定运行。

要想将智能电网融入到当前的大电网，其中市场化电力机制的建设是关键。比如我们可以借鉴巴西市场化的水电项目资源配置机制，即由政府制定项目发展规划，根据市场需求，决定拍卖的数量和规模，发电通过公开投标赢得项目，与配电签订长期的购售电合同。此外，智能电网是推进再生能源的重要科技手段。可以把信息化和能源的清洁化、绿色化、低碳化紧密结合。因此，它在电网安全运行、能为用户可靠提供高质量电能的前提下，提高能源使用率，减少对环境的影响，同时也可以进一步形成新的产业群，促进就业。(www.xing528.com)

随着亚太区域一体化进程逐步推进，新兴产业受到亚太各经济体的关注。谈及中国发展新兴产业的方向时，第十届全国政协副主席徐匡迪在2014 APEC中国日新兴产业论坛时对记者表示，中国市场潜力巨大，应大力发展智能电网。

2014年1～9月期间，国家电网消纳风电、太阳能发电量1132亿千瓦时，同比增长18%。按照规划，到2015年底，国家电网将接纳风电能源1亿千瓦入网和光伏发电能源3500万千瓦入网。国家电网一直致力于服务城市低碳发展，通过一系列方法和手段，如开展一流配电网建设，以及风光储输联合运行、大规模风电/光伏发电的功率预测及运行控制等坚强智能电网工程建设，将远离城市的清洁能源源源不断地输送到城市中，同时支持客户利用太阳能、风能等分布式电源，作为家庭用电的补充形式，充分发挥分布式电源的削峰填谷作用，减少城市温室气体排放。

2014年10月通过的北京市电网中长期发展规划（2014～2020）是国网北京电力服务首都战略定位的重要举措。按照“安全可靠、均衡协调、适度超前”的原则，北京电力服务从提升外受电能力、强化主网建设、着力配网改造、提升农网水平、服务民生保障、促进节能减排、加强运行保障等7个方面入手，编制电网中长期发展规划，提高供电保障能力，致力于建成安全可靠、智能高效、绿色低碳的首都电网。

美国某市场研究机构最近的一份报告称，到2020年智能电网市场将达到2200亿美元。随着智能电网的大力发展，全世界更多的公用事业公司将意识到智能电网解决方案能够有效地满足社会对于可靠电力、整合可再生能源和提高能效不断增长的需求。

综合来看，现在已不再是智能电网发展的初级阶段，所有参与者如公用事业公司、服务供应商、集成商和投资人必须要考虑未来的趋势将会如何影响到整个智能电网市场及它们的潜在空间。

美国著名经济学家杰里米·里夫金提出了第三次工业革命和能源互联网的概念，这引起了人们的广泛关注。他认为：在即将到来的时代，我们将需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。

能源互联网可以理解为传统煤电燃气的清洁高效利用、高耗能动力设备装置的节能降耗、风电光伏可再生能源的利用、分布式能源的广泛利用、新能源汽车和储能的应用、电力系统的智能化互联网化，这六方面的有机串联融合起来的纽带。从网络架构方面讲，能源互联网是以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”，其中大电网为“主干网”，微网是“局域网”，它以开放对等的信息能源一体化架构，真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，因此可以最大限度地适应新能源的接入。

微网系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与市电电网并网运行，也可以离网运行。因此，可以在偏远山区和岛屿等缺电、无电地区因地制宜建设离网型风光互补微网系统以解决当地用电问题。微网系统与传统供电方式相比具有以下优点，如图9-2所示。

图3-31　闪光的面料极有华贵感，是晚礼服、社交服装的常用材料

（3）光泽度

有光泽的面料如丝绸、锦缎、金银线织物、尼龙绸等，是晚礼服、社交服装的常用材料。这种服装在灯光的辉映下有着灿烂夺目的效果（图3-31）。但是有光泽的布具有反射光线的作用，会加大人体的膨胀感，穿着者在运动中，光影会显露出人体的轮廓，太胖或太瘦的人选用有光泽的面料容易暴露自己体型的缺点。所以要驾驭好闪光面料的膨胀效果，不妨在小面积的晚装包、高跟鞋、头饰、配饰等方面动心思，可达到事半功倍的效果。瘦小体型的人选用表面凹凸粗糙的吸光布如棉布、呢组织等织物，会显得人体饱满柔和。但是如果材质厚重有明显凹凸的粗织纹，仍然有一定的膨胀感，胖体型的人不宜选择。

（4）体量感

服装面料的体量感表现有两层含义：一是指“物理的量”，松软与厚重的材料自身的量感能表现服装的体积感。如厚粗皮草量感上有着安全的厚重感，是秋冬季服装的常用面料（图3-32）。厚重材料具有增大形体的感觉，所以体型肥胖的人要慎用，瘦体型的人穿用也一定掌握好廓型和比例，不要有累赘的感觉。相反，丝绸、纱罗织物、乔其纱、烂花等织物则有薄而轻的感觉，这些织物会表露穿着者的实际体态。合适的内衣或衬里显得相当重要。“物理的量”还表现为用料的数量与装饰物层次的多少，如体型瘦的人选择的服装加上一些服装的材料代替肌肉，会使身体显得丰满些（图3-33）。加上褶裥可以使身体和衣服之间增加一些空间，如胸部不够丰满的女性可以选择胸部多层次的褶皱装饰来削弱扁平的感觉，而胖体型的人应选择服装结构表现的干脆利落的款式，不要使用能够产生体积感的工艺技术，如褶裥的装饰。二是指“心理的量”，也称张力刺激，表现为心理上的扩张，还表现为几何形态足够产生的视觉力度，如体型偏瘦的人选择有分量的廓型，选择挺括有型的硬质面料使塌陷的部分得以补充，能起到一定的调节作用。

图9-2 微网系统较传统供电方式的优点

由于分布式新能源大跃进式的发展，如何应对风能、光伏发电量的不稳定性成为了核心问题，智能电网的建设亦由此上升至国家战略高度。另外，传统电网在发电和输电的过程中，有高达56%的资源被浪费。智能电网的应用可以实现发电厂和用户之间实时数据双向互动，电厂可以分析网络反馈回来的数据进而掌握用户的消费习惯，从而对发电量进行合理调节，达到提升资源利用率的目的。同时智能微电网实时大数据监控技术，可以解决各类新能源并入电网的难题，实现集风电、光伏发电、储能、智能电网“四位一体”的新能源监控平台，在电力系统安全稳定运行的前提下实时保障电能质量。

面对能源技术的瓶颈，我们需要新理念、新方法和新思路的指导，能源互联网不仅仅是电网的信息化和智能化，能源互联网还是互联网理念引导下的能源基础设施变革，目标是实现信息能源基础设施的一体化。