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　　一、智能电网及建设原动力简述

        随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。智能电网承载保障能源安全、促进能源清洁利用和提振经济发展等重要使命，已经成为当今世界电网发展的新趋势、新方向。发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为电力工业积极应对未来挑战的共同选择。不同国家的国情不同、电网发展阶段、资源分布、原动力不同，发展智能电网的方向和重点也不同。

        2002年，美国电科院开始致力于智能电网整体的信息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发。2003—2005年间，美国智能电网研究开始蓬勃发展，美国能源部先后发布了“Grid 2030”、“国家输电技术路线图”，描绘美国未来电网远景和技术战略。2003年美国加利福尼亚的大停电事件引起了各国高度重视。随后几年，美国电力企业开始在智能电网领域开展一系列实践。美国在智能电网方面，将成倍增加可再生能源的开发能力，建设一个可实现在东西海岸（距离4000公里以上）传输的新的更坚强、更智能的智能电网。奥巴马将智能电网同上个世纪初美国建设高速公路网相比，称其为美国建设新能源经济的重大举措。

        美国在全国范围内存在多个交流输电网，人员年龄老化，投入不足，技术陈旧，事故较为频繁，需要防止大停电。在智能电网建设中更加关注电力网络基础架构的升级更新，以提高电网运行水平和供电可靠性，有效接入可再生能源，同时zui大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。抢占产业制高点，创造新的经济增长点仅大规模部署应用分布式发电和储能技术就有望在2020年之前为美国带来每年100亿美元的经济增长。

        2005年，欧洲委员会在欧洲提出“智能电网”概念，成立“智能电网（SmartGrids）欧洲技术论坛”，目标是把电网转换成用户和运营者互动的服务网，提高欧洲输配电系统的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模整合扫除障碍。2006年，论坛提出了《欧洲未来电网的远景和策略》，制定了《战略研究议程（SRA）》，《欧洲未来电网发展策略》，指导欧盟及其各国开展相关项目，促成智能电网的实现。欧盟在《能源技术发展战略》中阐述了运用高科技来应对气候变化，进而使得欧洲企业争得低碳经济转型先机的设想;欧盟要争当绿色科技竞赛中的，数十亿欧元被投入到能源技术领域的研发。

        欧洲各国电网运行模式不同，电力需求趋于饱和，其能源政策强调对环境的保护和可再生能源发电的发展。低碳经济是欧洲智能电网的主要发展动因。关注：在迅速增长的能源成本压力下，欧洲智能电网建设更加关注可再生能源和分布式电源的接入，并带动整个行业发展模式的转变。

        2008年，国网公司加强对世界电网智能化发展趋势的关注和跟踪。2009年，国网公司在国内提出建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用*的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、的坚强智能电网的战略发展目标。坚强智能电网将主要围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大环节及通信信息平台进行建设，全面覆盖传统电力系统的所有领域。2010年3月，国务院总理*在政府工作报告中指出“大力开发低碳技术，推广节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。

       智能电网的特点是电力和信息的双向流动性，以便建立一个高度自动化的和广泛分布的能量交换网络。为了实时地交换信息和达到设备层次上近乎瞬时的供需平衡，把分布式计算和通信的优势引入电网。智能电网的五个原动力：提高安全性和防止大面积联锁停电;能源供给与能源消费结构的不平衡;市场化和需求侧管理;分布式电源和储能装置并网;提高供电可靠性和电能质量、节能降损和环保。

        1、提高安全性和防止大面积联锁停电

        一般地观点是：提高系统的可视化程度和预警能力;使用较好的、灵巧的和快速的控制和灵活的网络拓扑，是增强电网的安全性和避免系统崩溃的关键。大电网的“事故发生概率-事故停电功率损失”的统计特性可知，系统中的小概率事件会造成巨大的停电损失。当系统规模和/或复杂性增加时，预示着同一小概率事故的停电功率损失增大（引自天津大学余贻鑫院士）。2003年美国加利福尼亚的大停电事件引起了各国电力工作者的高度重视。

        未来的电网将拥有自治的和自适应的基础设施，能够对恐怖袭击、军事威胁、元件故障、自然灾害等扰动作出自愈的响应。在紧急状态下能分片实现“自适应孤岛运行”，并且其后能够快速恢复供电。

        2、能源供给与能源消费结构的不平衡

        我国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区。我国能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区，随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、率输送。

        3、市场化和需求侧管理

        大电网为了可持续发展,电网需要市场化：社会对能源的需求日益增加,需要降低能源的消耗;社会对物质的需求日益增加,需要提高电网的使用率。我国配电资产利用率较低：2008我国某配电设施利用率较高城市的10kV线路和变压器载荷率的年持续曲线（年平均负载率仅30%,而美国为43%）zui大负荷时刻，10个城市10kV线路平均负载率全部在50%以下，其中有5个在40%以下，2个低于30%（东京为75%-85%）;10kV配变的平均负载率10个城市中有9个在40%以下，有3个在30%以下。

        由于负荷峰谷差比较大，致使现实电网的利用系数很低（据美国统计，约55%），一年内只有少数时间资产是被*使用的。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差。我国城市中居民用电在年典型峰荷日的峰荷时大多占到峰荷的12%~20%，如果消减6%~8%的峰荷，所节约的电力（发、输、配）资产额十分巨大。没有集成的通信基础设施和相应的电能价格信号，处理混合电动汽车会非常困难,不仅效率低下，甚至会加剧峰荷问题。因此，需要开发智能充电器，其将根据电力市场信息，帮助管理好接于电网上的这类设备，同时避免电力基础设施出现意外损坏。

        电力市场的开发需要可进行双向交易的更的用户界面：能够很好地反映价格，使配电公司可增加配电消费的透明度;使配电运行调度可在实时运行中实现削峰填谷和优化调度，并使用户可根据价格、可靠性等来进行实时交易，从而使参与的用户获得zui大的经济效益;这将使配电网的运行更加复杂化、更难于预计。

         4、分布式电源和储能装置并网

         能源的压力与生态文明意识，驱使人类注意使用太阳能、风能等可再生能源将是21世纪能源出路之一。分布式电源的特性：它们天然是分布式的;为了补偿其不确定性和间歇性而强化了对储能技术的需求;需求侧管理（虚拟的电源）。风电由于价格下降，其推广应用的前景已被认知;技术上的新进展大幅降低了太阳能发电的成本，已展示了太阳能发电的良好前景。如何处理数以万计的广泛分布的分布式电源和应对可再生的风能和太阳能发电的不确定性和间歇性，同时确保电网的安全性、可靠性与人身和设备安全，并激励市场?未来配电系统的运行将由于配电网采用新的分布式电源设备而要求新的灵活的可重构的网络拓扑、新的保护方案、新的电压控制和新的仪表。

       5、提高供电可靠性和电能质量、节能降损和环保

        电网发展应面向未来数字化社会对供电可靠性和电能质量的严格要求。我国城市用户停电时间过长，且10kV以下电网对用户供电可靠性的影响在70-80%以上，而10kV电网的高裕度并未带来高可靠性。

         效益方面，停电间隔和停电频率的大幅度降低;少得多的电能质量扰动;有效地消除区域性大停电;大大地减轻对恐怖主义和自然灾害的脆弱性;改善公众和工人的人身安全;降低或缓解电价;为市场参与者提供新的选择;更有效地运行和以很低的成本改善资产管理;降低网损;更广泛地开发环境友好的资源;与各种配电管理相关的效益。要求采用：灵活的、可重构的配电网络拓扑和可靠地双向数字通信系统;配电运行;更高的可靠性要求使用分布式电源。