摘要：国家电网公司确立了智能电网三步走的原则，2011年～2015年是全面建设阶段，能源“十二五”规划基本确立了智能电网建设的重要意义。本文主要通过对美国、欧盟智能电网的研究分析，并着重结合我国实际对我国智能电网的定义、发展驱动力以及关键技术进行研究分析，以期对我国智能电网建设中标准的制定、电力企业产品市场潜力发掘、未来技术的发展方向产生积极影响。

 1、智能电网的定义

 1.1智能电网的起源

 2000年开始，美国麻省理工学院、加州伯克利大学、加拿大麦吉尔大学开始了无线电传感器的研究。该研究的重点是国家安全和防控恐怖主义的袭击，其中“无线微尘项目”是该研究的第一个启动项目，致力于研究在有限的区域里，散布成千上万无线传感器件来实时采集数据，动态分析环境变化，及时作出预警和报警。这是世界上第一个体现智能电网研究内容的起始点。在发生极端事件时，应急管理是电网的一项重要功能。[1]它需要对电网故障进行判断、定位、重构和恢复等瞬间响应的自愈合特性，因此通过信息和网络建立对现场数据采集、监控、分析、管理等高效的决策支持系统便成为电网技术中一个新的技术方向。 从这个角度讲，智能电网的起源于对国家安全和反对恐怖主义的考虑。

 1.2 智能电网的发展历程

 2001年美国电科院(EPRI)最早提出“Intelligrid”(智能电网)，并开始研究;2003年美国电科院将未来电网定义为智能电网(IntelliGrid)。2009年5月21日，美国众议院能源和商业委员会通过《美国清洁能源和安全法案》，法案明确规定美国要发展智能电网，提高电力传输效率。

 1998年至2002年实施的欧盟第5框架计划(EU’s Fifth Framework Programme，FP5)，开设了“欧洲电网中的可再生能源和分布式发电整合”专题，内含50多个项目，分为分布式发电、输电、储能、高温超导体和其他整合项目五大类。这些项目被认为是发展互动电网第一代构成元件和新结构的起点。2006年，欧盟理事会发布能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy),强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。

 1999年清华大学提出“数字电力系统”的概念，揭开了数字电网研究工作的序幕。2009年5月21日，在2009年特高压输电技术国际会议上，中国国家电网公司公布了建设以信息化、自动化、互动化为特征的“坚强智能电网”的研究成果。

 1.3 智能电网的内涵及其定义

 智能电网是随着技术进步和业务需求逐步发展起来的, 不同的国家和组织都在以自己的方式研究和实践智能电网, 并各有侧重地在发电、输电、配电、用电等领域尝试各种技术，他们从不同的角度阐述了智能电网的定义和内涵。[5]到目前为止关于智能电网的内涵及其定义各国并没有统一的标准，中国也缺少大众化的统一描述。美国智能电网规划具备和电力用户互动、适应多种电源、支持新型电力市场、满足高质量电能需求、自愈能力和反外力破坏与攻击等特点，主要是从国家安全和反对恐怖主义下的电网的应急管理来考量的，相比较而言欧盟对智能电网研究更加注重高灵活性、高可接入性、高可靠性和高经济性。2009年5月，我国首次提出智能电网发展目标，国家电网公司在“2009特高压输电技术国际会议”期间表示：国家电网将立足自主创新，加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。但是到目前为止，我国仍然没有就智能电网的标准形成统一，某些企业从商业的角度考虑，弱化了智能电网的内涵，模糊了智能电网的概念。

 通过对大量的资料以及工程实例进行分析研究表明，本文将智能电网内涵阐述为：就是在安全的信息交互下，形成的以大电网供电为主、分布式电网可灵活接入或退出为辅的、高可靠性和高经济性的可统一管理和分级自主管理的、并能够和用户形成互动的、同时满足节能和多样性需求的电网网络。

 2、我国智能电网的驱动力

 2.1 国家能源的战略和我国能源的分布格局

 随着我国经济的发展，人们对于能源紧缺意识逐步提高，发展清洁能源成了国家能源发展的重点，但是就目前我国的能源结构而言，一次能源消费中煤炭占70%左右，发电结构中燃煤发电量占80%左右，而我国煤炭能源多分布在西北部，用电大部分分布在沿海发达地区，这一格局短期内不会改变，以特高压供电为主的大电网长距离供电的格局短期内也不会改变。但是伴随着能源紧缺的以及能源消耗所带来的环境问题日益突出，国家已经开始大力发展光能、风能等清洁能源发电。清洁能源的发展要求加快建设智能电网。随着清洁能源发电的发展步伐加快，必然引起清洁能源接入大电网的问题，由于清洁能源发电多存在不稳定性、不确定性，可控度不像常规煤炭发电技术那样成熟，这就决定了国家既要在现有的能源分布格局下发展特高压等大电网，又要从长远的角度考虑发展智能电网。

 2.2 国家需要拉动内需和特高压等大电网建设的吻合

 我国经历的国民经济的快速增长时期，从经济的角度出发，为确保国民经济的快速增长和人民生活水平的适应性，进一步发展特高压等大电网提高人均用电量、解决地区负荷不平衡、建设坚强的电网骨干网络适合我国国情的，这也是我国发展智能电网的前提，随着电动汽车、智慧城市等的发展规划，国民用电总量将进一步提高，一些新型用电设备的特殊性能也要求加快建设智能电网。

 2.3 潜在的市场推动力

 发展智能电网除了国家战略的考虑，最终还是要回归于市场检验中，由于国家在能源政策上的引导和投资，市场已经做出了反映。大型国有电力企业和研究院所积极的投身于智能电网的研究之中，主要特点是研究内容多面向于特高压、高压等大电网的运行控制和保护技术以及相关的设计或产品，这一点得力于我国社会主义制度下的市场经济体制，它们有着政策和资金方面的优势。中小型电力企业也积极的开展了智能电网的研究或推出了相关产品。这些都没有真正挖掘出潜在的市场推动力。大电网的研究中并没有充分考虑新能源分布式电网的接入、运行和退出问题，对智能电网的发展也没有一个统一的标准，这就给以新能源分布式电网为主要业务的企业造成了困惑，阻碍了智能电网的发展。以新能源分布式发电为主要业务的中小型企业，尤其是民营企业，也显示出了浮躁情绪，对能够主导的适合市场需求的产品认识不足或者投入不足。市场这些消极的方面在一定程度上弱化了智能电网的概念，更多商业化的考量让企业更注重于目前所能拥有的产品，欲借智能电网概念销旧产品的心理存在于很多电力企业当中。

 真正的潜在的市场推动力可从以下几个方面进行研究：

 (1)第一类型：在政策上和资金上有优势的电力企业。这些公司当积极的致力于大电网的建设上、当大电网接入新能源分布式电网的情况下信息安全交互的产品以及大电网的运行控制和保护相关的产品;

 (2)第二类型：政策上和资金上没有太多优势的电力企业。这些公司应当把产品定位在配电市场以及微电网上，这样可以不和第一类型的公司形成直接的市场竞争，从实际作用上来讲，这些公司没有足够的实力来影响智能电网的统一标准的制定，从配电市场上考虑，是以用户为主要对象的考量，可以在一定程度的避开研发的产品不适应标准而无法上网的概念局面，同时也避免了研发资金的浪费。

 (3)第三类型：高校以及研究院所的电力研发人员。这部分人员虽然很少直接参与市场运作，但对智能电网的市场发展起到了一定的推动作用，尤其是智能电网的标准制定上，对我国未来进一步建设的智能电网的市场方向起着举足轻重的地位。

 3、智能电网的关键技术

 通过对智能电网的分析研究，在智能电网的发展过程中，存在着亟待解决的几大关键技术，比如安全的信息交互技术、可靠的信息和数据采集技术、微电网接入大电网后的运行控制和保护技术等。

 3.1安全的信息交互技术

 如何实现电网的智能化，对于信息的采集、判断和处理是非常关键的，在一定程度上讲，电网的信息化是智能电网的主要特征之一。在实现电网的信息化的过程中，安全的信息交互显得更为重要，电力系统专有的网络已经不能满足智能电网的信息交互的要求，即便是电力系统专有的网络同样也存在信息交互不安全的风险。并且随着电网的智能化的程度的提高，信息交互不安全的风险以及由这种不安全所引起的故障或事故越大。目前安全的信息交互技术的开发和利用是电网实现智能电网要求的关键技术之一。

 安全的信息交互技术前提是要求信息在传输过程中不能丢失或者发生丢失后能够及时补发，如果不能补发应能够有所标记。在信息实现交互的过程中，能够判别出交互对象的合法性，要在尽可能短的瞬间做出判断是否与之进行信息交互，如果不合法要及时舍弃与之进行信息交互并及时这种信息反馈给信息给出者或者与之交互对象的上一级管理者。

 安全的信息交互需要更多的信息进行处理，这比单一的发出或对接受到的信息进行处理而不去询问信息是否合法不同，它需要信息交互的双方都做出识别，因此，在传输的信息量明显增大了，所以对所要求的处理能力有所提高。

 3.2可靠的信息和数据采集技术

 可靠的信息和数据采集可以认为是智能电网接受到的第一手资料，电网所有的智能化的实现都依据它采集到的信息和数据，如果信息和数据采集失误，电网所作出的一切判断指令都可能是错误的。

 对于信息和数据的采集必须处理好电力系统中时间服务器的时间基准，应该考虑到时间服务器失调等情况，目前我国电力系统所用的时间服务器对时装置多采用的是GPS系统，随着我国北斗系统的商业化运行，国家出于战略和安全的考虑，同时随着北斗系统稳定性、安全性和可靠性在经受起实践检验后，势必提高北斗系统在电力系统中的对时装置中的使用范围。因此在针对我国智能电网的可靠的信息和数据采集技术研究过程中，不应当忽视这一点。

 实现可靠的信息和数据的采集首要的任务是开发和设计出安全可靠的信息和数据采集设备，必须实现信息和数据的双向通信，通过信息和数据的反馈来验证采集到的信息和数据是否是所需要的，针对信息和数据做出安全可靠的预处理。为获得可靠的信息和数据采集必须处理好采集设备的EMC、EMI问题。

 3.3微电网接入大电网后的运行控制和保护技术

 随着我国能源战略的需求，以新能源分布式发电为主的微电网必然会有接入大电网的诉求。

 美国对于以新能源分布式发电为主的微电网并网标准作了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出，这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥。另一方面，目前配电系统所具有的无源辐射状运行结构以及能量流动的单向、单路径特征，使得分布式发电必须以负荷形式并入和运行，即发电量必须小于安装地用户负荷，导致分布式发电能力在结构上就受到了极大限制。与传统的集中式能源系统相比，微电网接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可以减少线损，节省输配电建设投资和运行费用;由于兼具发电、供热、制冷等多种服务功能，分布式能源可以有效地实现能源的梯级利用，达到更高的能源综合利用效率。微电网接入大电网是能源发展的必然结果，因此研究微电网接入大电网后的运行控制和保护技术也是目前智能电网的关键技术之一。

 由于微电网本身所具有的可靠性相对于大电网是比较差的，而且微电网的发电稳定性随着周围的环境变化较大，所以必须切实的处理好微电网接入后的运行控制和保护问题。

 4、结论

 我国国家电网公司确立了智能电网三步走的原则，2011年～2015年是全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。因此必须切实的把握好根据我国长期的能源格局情况下智能电网的内涵，进一步挖掘和利用好智能电网发展的驱动力，有针对性的对其中的关键技术，尤其是对一些亟待解决的技术难题进行研究分析是更具有现实意义的。从国家电网公司的投资发展环境看，智能电网是大势所趋，对于智能电网的起源、发展历程以及内涵有一个明确的认识是确保智能电网的概念不被弱化的关键，也只有确切的把握好智能电网的内涵才能挖掘出内在的发展驱动力，才能有的放矢的对关键技术进行研究。

 5、参考文献
    [1]周渝慧.智能电网：21世纪国际能源新战略[M].北京：清华大学出版社;北京交通大学出版社，2009.10
    [2]张建华，黄伟.微电网运行控制与保护技术[M].北京：中国电力出版社，2010.7
    [3]何光宇，孙英云.智能电网基础[M].北京：中国电力出版社，2010
    [4]Commission European.SmartGrids:European technology platform [EB/OL]
    [5]丁道齐，祁维武.中国智能电网的实现：挑战、问题和实现[J].中国电力，2011.11 第44卷第11期
    [6]刘振亚.国家电网公司总经理谈建设坚强智能电网.人民日报.2009年9月9日