“我们为什么需要智能电网”-综合新能源论文(1)

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翻新时间：2023-08-05

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“我们为什么需要智能电网”-综合新能源论文(1)

奥巴马的能源新政使“智能电网”和“智慧能源”成为全球能源界热议的焦点，在国内也已成为一系列能源研讨会的主要议题，专家们对于发展智能电网的重要性和宏观意义认识高度一致。但在一些具体问题上，特别是通过具体事例描述智能电网及相关技术用途时，专家们的意见却迥然不同，可谓仁者见仁，智者见智。

一些专家的构想也使大家陷入迷茫。有一位著名专家提出发展智能电网就是要将220kV的输电线路上架设光缆，使信息控制水平得以提升。

事实上，中国早已完成220kV输电线路的光纤化通讯，110kV的输电线路及变电站基本也采用了光纤通讯，在许多更低等级的输电线路和变电站，甚至开闭站上都采用的各种先进的通讯控制手段。中国的电网是全球最先进的电网之一，多项技术领先于世界，信息智能化控制管理水平远远超过美国，甚至欧洲、日本，电网反应速度已经达到毫秒级，跨大区域的统一电网正在逐步形成，这些都是美国在未来10~20年的奋斗目标。

但是，中国的电网企业仍然感到电网不够安全，停电事故还是时有发生，电网难以满足未来经济社会发展的需要，所以国家电网提出要建设一个“坚强的国家电网”。坚强电网需要智能和分布式能源包括国家电网的许多专家都同意这样一个观点，电网智能化仅仅是智能电网的一个环节，智能电网要解决的问题远远超出电网智能控制本身。

一个“坚强的国家电网”仅靠特高压、超高压端的巩固是不够的，也难以确保“坚强”，必须在低压的用户终端同步优化，必须有低压端的依托。奥巴马新能源革命中突出强调的“智能电网”，源于从1996年到2003年美国发生的一系列大停电，特别是2003年8月14日的美加大停电，造成400多台发电机组解列，波及5000万人口，停电导致每日超过300亿美元的直接经济损失。

为提高美国的电网安全以满足不断增加的电力需求，美国能源部于当月成立了负责输配电的办公室（OETD）并提出了构建安全可靠电网的“Grid2030计划”。该计划旨在采用先进技术和先进材料、超导技术、电力电子控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、分布式的微型燃气冷热电技术、储能技术、可再生能源发电技术等构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和由分布式能源系统支撑的微电网等多层次电力网络构架，以保障整个电网的安全性、稳定性和负荷变化的应对性，供电的可靠性及电能品质的优良，以及提高能源利用效率，减少污染排放。

第一次提出要建设信息能源系统——“综合能源及通信系统体系结构”（IECSA），并全面展开研发和实施。对于“8.14”大停电的总结中，电力专家普遍认为仅仅凭借电网自身的能力，即便采用更多的先进技术设备，也无法确保供电安全。

地震、冰雹、雷暴、飓风、大雾、洪水、热浪、森林火灾、冰冻雨雪、恐怖袭击等等，甚至太阳风暴、地球磁暴这些宇宙天体现象都可以随时瘫痪电力系统，金字塔式的由上至下的电力系统无法满足现代社会对电能品质、供电安全和能源利用效率，及温室气体减排的要求，只有通过实施更有效的需求侧管理，建立各种各样的分布式能源系统，发展智能化的微电网，从而调动更多的市场主体，以及更多能源消费者的积极参与，从用电终端响应供电安全和提高能效，才可能从根本上解决电力系统的安全和可持续发展等难题。2003年正逢互联网为核心的信息革命高潮，IBM“大型计算机+专用电缆+终端”构筑的金字塔模式被彻底摒弃，PC+电话线网路+数据包交换技术构筑的扁平化互联网模式的成功给予能源从业者极大的启示。

鼓励用户实现多能源协同互动的分布式能源系统，正如同PC；多层次电网如同局域网、城域网、无线网、国际互联网；各用电、配电、供电和发电设备之间的信息互动，正如同数字信息包交换技术。人类能否在电力系统，乃至这个能源系统上再次复制互联网的成功模式，以此解决电力供应的安全和实现可持续发展，正在成为一种全球化的能源战略选择。

“Grid2030计划”远景目标的未来电力系统将建立在现有电力基础设施上。今天的电力系统，如输电线、配电网、变电站、开闭站，将继续发挥其重要作用，但出现的新技术、新装备、新工具，如分布式智能控制系统、分布式能源系统，将会提高现有系统的能效、品质和安全性，负荷变化将被有效控制，并使电网发展成为新的构架，不仅提高输配电效率、市场运营效益，高质量的电力网络将形成美国的新安全电源结构。

“Grid2030计划”2030年前将在美国