智能電網(wǎng)是當今電力系統(tǒng)發(fā)展的重要抓手和機遇，但是國內對智能電網(wǎng)的認識依然停留在“仁者見仁，智者見智”階段，人力物力投入不少，尚處示范、探索階段，只有具有明顯技術—經(jīng)濟比較優(yōu)勢的項目才真正可持續(xù)。另外，我們的觀念需更新。假如搞電網(wǎng)的人觀念不能smart一點，想讓電網(wǎng)更smart是否可能?智能電網(wǎng)究竟給我們哪些概念的?由哪里切入經(jīng)濟效益和社會效益才會更大?值得深入探討。

“智能電網(wǎng)”的提出不會改變電力發(fā)展的基本矛盾

我國電力發(fā)展的基本矛盾并不因“智能電網(wǎng)”的提出而改變，電力系統(tǒng)主網(wǎng)的問題依然是主要問題。這雖然是常識問題，但常聽、看到一些難以理解的提法和作法。

我國電力系統(tǒng)經(jīng)過30年的高速發(fā)展，1996年裝機容量位居世界第二。2007年，電站項目投產(chǎn)規(guī)模達到9100萬kW，超過英國過去140年全國的裝機總和。2011年底，全國發(fā)現(xiàn)設備容量為10.56億kW，發(fā)電量已經(jīng)超過美國。但是，中國發(fā)展受到資源和環(huán)境的嚴重制約，技能增效任務十分繁重。

我國總體資源相對匱乏，如：我國可耕土地占全球7%，人均耕地面積是世界均量的1/3;人均淡水總量為世界人均量的1/4;人均木材總量是世界人均量的1/8;鐵礦石為世界人均量的42%;銅礦為世界人均量的18%。

資源消耗占世界的比重過大，對我國發(fā)展十分不利。如：我國2008年的GDP占世界的7.1%，而能源消耗量占世界的17.7%，為世界平均值的三倍;生鐵的消耗量占世界的39.5%;鋼材的消耗量占世界的50.9%;消耗水是為世界平均值的四倍。

中國已經(jīng)成為世界第一能源消費國，如果不大幅度進行節(jié)能增效工作，繼續(xù)以年均8%—9%的增速，到2020年能源消耗將達到79億t標煤，相當于目前世界能源消耗的一半，如此發(fā)展難以長期持續(xù)，這也是中國電力發(fā)展的主要制約。

據(jù)中國電監(jiān)會年度報告報道，2009年全國裝機84660萬kW，平均利用小時數(shù)為4527h，相當于51.7%。截至2009年底，220kV及以上輸電線路達到40萬km，變電容量17億kVA，35kV及以上輸電線路達到137kVA電網(wǎng)規(guī)模超過美國，居世界第一。

目前，全國500kVA線路達107993km，每回線按熱穩(wěn)限制其輸電能力可達260kW?？紤]穩(wěn)定和事故限制，設計輸送100萬kW。各大區(qū)系統(tǒng)情況不同，多數(shù)時間輸電水平在60萬kW以上。發(fā)展智能輸電電網(wǎng)技術，使輸電線路運行超過設計容量100萬kW，甚至接近熱穩(wěn)極限上有很大的潛力可供挖掘。

我所理解的“智能電網(wǎng)”

文獻說：“智能電網(wǎng)”是使用健全的通信、高級的傳感器和分布式計算機的電力傳輸與分配的網(wǎng)絡，目的是改善電力傳送和使用效率、提高可靠性和安全性。說得通俗些，“智能電網(wǎng)”就是把現(xiàn)代先進的計算機、通信、網(wǎng)絡、傳感和控制技術最大限度地應用于電力系統(tǒng)，以達到最大限度地提高設備效率，提高安全可靠性，節(jié)能減排，提高用戶的供電質量，提高可再生能源的利用效率。

IBM認為智能電網(wǎng)應該包括3個層次：第一層次，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)、資產(chǎn)設備狀態(tài)和客戶用電信息的實時、全面和詳細監(jiān)視，消除監(jiān)測盲點，提高電網(wǎng)可觀測性;第二層次，提供先進的IT技術手段，實現(xiàn)對電力企業(yè)信息的傳輸和集成;第三層次，在信息集成的基礎上進行高級分析，實現(xiàn)提高可靠性、降低成本、提高收益和效率的目標。

清華大學高景德教授在20世紀80年代討論學科交叉的時候就曾說過，現(xiàn)代電力系統(tǒng)實質上就是“CCCP”——計算機。通訊和控制技術于電力系統(tǒng)的技術的結合。幾十年來電力系統(tǒng)自動化就是這樣走過來的。

我認為，“智能電網(wǎng)”不是名詞游戲，也不是概念炒作。“智能電網(wǎng)”的提出是現(xiàn)代電力系發(fā)展的內在需求和必然趨勢。

在這里，有一個富有啟發(fā)性的想法和與各位業(yè)界同仁進行交流。就是子啊系統(tǒng)中存在著大量能與電網(wǎng)合作的可平移負荷，這使得負荷曲線拉平成為可能，這些可平移負荷(如電暖氣、空調、熱水器、電冰箱等)的特點是不必時刻運行，可以適當平移，氣到旋轉備用的作用，占到20%。而電網(wǎng)的正常運行儲備是10%—13%，也就是說可平移負荷的頻率漂移而自動投切，則可起調頻的作用取代旋轉備用，可用來應對大規(guī)模等電廠的極端天氣事件(如風電出力驟降)的影響。這些想法在當信息技術高度發(fā)達的今天，技術上應該是可行的，但是經(jīng)濟上是否值得要進行詳細分析。是否照搬不一定，但思想非常有啟發(fā)。

智能電網(wǎng)可以引發(fā)系列新概念、新思路、新平臺、新前景。為電力系統(tǒng)技術帶來新的大變革。舉例如下。

(1)電能是即時平衡的。過去靠“以不變應萬變”來達到動態(tài)平衡，于是大量冗余造成浪費?，F(xiàn)在充分發(fā)揮IT技術作用，有可能靠與負荷互動來消峰填谷和減少熱備用。如果可行講引起從設計到運行的巨大變革。

(2)現(xiàn)在測量和通訊問題(指令下行僅數(shù)十ms)得到解決，是否可以通過空置達到瞬間平衡?那么迄今靠“試探”來達到新平衡的各種電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制措施起步都可以重新考慮?

(3)過去由于信息傳遞的困難，眾多研究者都力求選用測量本地量作為反饋來達到最好的控制效果。廣泛采用IT技術后，可以把電力系統(tǒng)中最佳客觀點的物理量送到最佳可控器去，打破了“不可觀”、“不可控”的約束，這不給電力系統(tǒng)的控制帶來了革命?

(4)通過信息采集和信息傳遞，可望消除監(jiān)測盲點。這樣，電力系統(tǒng)一些重要參數(shù)的隨機性、時變性和不可知性可望克服，是過去只能“靠加大保守性來換取可靠性”的一系列經(jīng)典難題有可能得到解決，可大幅度提高輸電極限。

中國發(fā)展智能電網(wǎng)面對的主要矛盾和強力動因如下：

(1)技能減排、資源和環(huán)境的制約。

(2)提高現(xiàn)有輸電能力和各級電力設備利用率。

(3)進一步提高發(fā)輸供用系統(tǒng)安全可靠性。冗余大?？煽啃缘停@在供電系統(tǒng)最明顯。

(4)滿足信息時代提高供電電能質量的新要求，這里面有許多大事和事實需要搞，值得搞。

(5)未來的更大規(guī)?？稍偕茉唇尤雴栴}，這主要是體制問題還是技術問題?

(6)當前國民經(jīng)濟發(fā)展和廣大老百姓迫切需要的是“大規(guī)模電動汽車上網(wǎng)充電”問題嗎?是“用一個遙控器來控制多個家用電器一類的智能家居”嗎?

我國電網(wǎng)的電能質量問題已很突出

現(xiàn)在，因為電能質量問題造成的損失很嚴重。美工每年停電及電能質量造成的損失在250—1800億美元。我國主要城市電網(wǎng)的供電可靠性要求達到 99.98%;近期達到99.96%，而這與電壓瞬降是兩碼事。國內某集成電路生產(chǎn)企業(yè)2002年全年共記錄了31次電壓跌落故障，每次故障造成的損失平均約200—300萬元人民幣。猶如某顯像管廠月產(chǎn)值8500萬。全部生產(chǎn)線自動化程度很高，采用了大量的PLC控制器。因此，電壓波動對其影響很大。每次電壓波動，不僅當時在生產(chǎn)線的大量產(chǎn)品出現(xiàn)質量問題而報廢，而且可能引起控制程序紊亂，模具損壞，重新啟動整條生產(chǎn)線也至少需要半小時，估計每次停電造成的損失接近百萬元。

以上說明電壓跌落(VoltageSag)是一些對電能質量敏感的企業(yè)值得嚴重注意的新問題。再繼續(xù)治理諧波—不對稱 —閃變等電能質量問題的同時，對暫態(tài)電壓跌落問題要引起重視，要抓緊治理。另外，安裝冬天無功補償和電能質量控制裝置必須考慮節(jié)能，不能因為改善電能質量而引入能耗大戶。

東莞500kV變電站±200M—STATCOM是2011年科技部“十一五”重大科技支撐項目。該項目由南方電網(wǎng)公司、清華大學和榮信公司三方密切合作，于2011年9月正式投運。該項目不僅為南網(wǎng)的安全穩(wěn)定運作做出了貢獻，也為中國柔性輸電技術的發(fā)展做出了重要貢獻。±200M—STATCOM的成功表明中國STATCOM和D—STATCOM技術已經(jīng)成熟，第二代動態(tài)無功補償裝置SVC將很快被取代。

需要強調的是電能質量問題需綜合治理、合作治理。改進控制器可以實現(xiàn)電能質量綜合治理。另外，要克服體制障礙，開展合作治理。最后總結一下：智能電網(wǎng)是在 IT技術高速發(fā)展的今天電力系統(tǒng)技術發(fā)展的必然趨;基于新的技術可能性，有望解決一大批長期制約電力系統(tǒng)發(fā)展的難題，使電力系統(tǒng)的安全、高效、綠色發(fā)展到前所未有的高度;智能電網(wǎng)只是新的手段，它的發(fā)展應該緊密圍繞解決電力系統(tǒng)發(fā)展內在的根本矛盾，效益是最客觀的考核標準;國內電網(wǎng)電能質量問題已經(jīng)很突出，暫態(tài)電壓跌落的治理已經(jīng)刻不容緩，治理電能質量問題需考慮節(jié)能;電能質量需要綜合治理和合作治理。

(本文根據(jù)作者協(xié)會PPT編輯而成，未經(jīng)本人審閱)