[2018年必威体育精装版整理]21世纪我国智能电网的发展脉络.doc

21世纪我国智能电网的发展脉络（组图） 　智能电网是一个新趋势，也是一个新概念。目前，我国的很多科研单位和企业已经开始了智能电网的研究和开发。 　　面对国内火热的智能电网开发局面，天津大学余贻鑫院士认为，智能电网不是一个单纯的技术问题，它涉及许多基本理念，而国内目前在智能电网认识上的混乱恰恰发生在这些基本理念上。本文试图在基本理念层面厘清我国智能电网发展脉络。 　　智能电网是自动的和广泛分布的能量交换网络，它具有电力和信息双向流动的特点，同时能够监测从发电厂到用户电器之间的所有元件。智能电网将分布式计算和提供实时信息的通信的优越性用于电网，并使之能够维持设备层面上即时的供需平衡。 　　目前，以美国为首的西方国家正对智能电网的研究加大投入力度，在我国，相关研究和布局也已经启动。 　　但是，智能电网程序性的和技术性的挑战是巨大的。为推进智能电网，需要长期持续的研发，需要出台旨在激励智能电网的法规,并通过开放式的方式建立国家标准和鼓励众多相关产业积极参与。 　　智能电网的原动力 　　实施智能电网的原动力主要有五点，其中前四点是电网视角的思考，最后一点是出于国家经济和产业发展视角的思考。 　　1）实现大系统的安全稳定运行，降低大规模停电风险。 　　近年来世界上大面积连锁停电频繁发生，损失巨大。如2003年美国东北地区大停电所造成的经济损失约60亿美元，充分暴露了基于传统电网的脆弱性。一般认为，提高系统的全局可视化程度和预警能力，以及实现自愈，是增强电网的可靠性和避免因事故引起系统崩溃的关键。进而考虑到复杂大电网对自然灾害和人为恶意攻击的脆弱性，未来的电网会成为更鲁棒的——自治的和自适应的基础设施，能够通过自愈的响应减小停电范围和快速恢复供电。 　　2）分布式电源的大量接入和充分利用。 　　目前，世界上许多国家已把发展可再生能源技术提升到国家战略的高度。美国总统奥巴马更认为，“引领世界创造清洁能源经济的国家将引领21世纪的全球经济”。 　　分布式发电是靠近负荷端的小规模电力发电技术，它能够降低成本、提高可靠性。在可再生的清洁能源中，太阳能和风能由于其在地理上天然是分布式的，因此分布式的太阳能和风能的发电技术受到广泛的重视。 　　属于分布式电源的还有小型、微型燃气轮机（如冷热电联产系统，CHP），以及小规模储能和下边将介绍的需求响应等。未来的几万千瓦的微型核电也在视野当中。 　　随着技术的进步，可预见未来的电网会逐渐摆脱过去单一集中式发电的模式，而转向分布式发电辅助集中式发电的模式。如丹麦的电网在上世纪80年代中期还是一个集中式的系统，而今天则成了更为分散的系统。（见图1） 　　图1 丹麦发电行业在过去二十几年的演变（来源：丹麦能源局） 　　当大量的分布式电源集成到大电网中时，多数是直接接入各级配电网，使得电网自上而下都成了支路上潮流可双向流动的电力交换系统，但现时的配电网络是按单向潮流设计，不具备有效集成大量分布式电源的技术潜能。从而难以处理分布式电源的不确定性和间歇性，难以确保电网的可靠性和安全问题。 3）峰荷问题和需求侧管理。 　　由于现时还没有经济有效的大容量能量存储手段，致使电的发生和消费必须随时保持平衡。而电力负荷是随时间而变化的，为满足供需平衡，电力设施必须根据全年的峰荷来规划和建造。 　　但由于系统处于峰荷附近的时间每年很短，所以电力资产利用率低下。美国现实电网资产的利用系数约为55%，而发电资产利用率也不高。其中占整个电网总资产75%的配电网资产的利用率更低，年平均载荷率仅约44%，浪费了大量的固定资产投入。 　　调查表明：我国目前10kV配电资产利用率比美国还低。多数城市10kV配电线路和变压器的年平均载荷率低于30%；在电网出现一个主要元件故障后还可保证安全的条件下，峰荷时的线路载荷率全部在50%以下。解决上述问题的办法之一，是缩小负荷曲线峰谷差。 　　同时为了应对电网偶然事件和电力负荷的不确定性，电力系统必须随时保持（10％~13％）发电容量裕度（又称旋转备用），以确保可靠性和峰荷需求,这也增加了发电成本和对发电容量的需求。 　　幸运的是，现实系统中存在着大量能与电网友好合作的负荷。如空调、电冰箱、洗衣机等电器在电力负荷高峰（电价高）的时段可以暂停使用，而适当平移到供电不紧张（电价低）的电力负荷的低谷时段再使用，帮助电网实现电力负荷曲线的削峰和填谷。 　　如图2所示，在美国典型峰荷日的峰荷时刻，居民用电功率占到峰荷的30%，而其中2/3，即20%属于可与电网友好合作的负荷，其值超过占峰荷13％的旋转备用容量。如果能够提供相应的技术支撑，通过电力公司与终端用户的互动（需求响应或用电管理），则可实现电力负荷曲线的削峰填谷。 　　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15%~20%，其中约有一半是可以与电