智能電網，就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。

 

　　基本簡介

　　智能電網概念的發展有3個里程碑：

　　第一個就是2006年，美國IBM公司提出的“智能電網”解決方案。IBM的智能電網主要是解決電網安全運行、提高可靠性，從其在中國發布的《建設智能電網創新運營管理－中國電力發展的新思路》白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產和設備提高數字化程度；二是數據的整合體系和數據的收集體系；三是進行分析的能力，即依據已經掌握的數據進行相關分析，以優化運行和管理。該方案提供了一個大的框架，通過對電力生產、輸送、零售的各個環節的優化管理，為相關企業提高運行效率及可靠性、降低成本描繪了一個藍圖。是IBM一個市場推廣策略。

　　第二個是奧巴馬上任后提出的能源計劃，除了以公布的計劃，美國還將著重集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代，建立美國橫跨四個時區的統一電網；發展智能電網產業，最大限度發揮美國國家電網的價值和效率，將逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統一入網管理；全面推進分布式能源管理，創造世界上最高的能源使用效率。

　　可以看出美國政府的智能電網有三個目的，一個是由于美國電網設備比較落后，急需進行更新改造，提高電網運營的可靠性；二是通過智能電網建設將美國拉出金融危機的泥潭；三是提高能源利用效率。

　　第三個是中國能源專家武建東提出的“互動電網?；与娋W，英文為Interactive Smart Grid，它將智能電網的含義涵蓋其中?；与娋W定義為：在開放和互聯的信息模式基礎上，通過加載系統數字設備和升級電網網絡管理系統，實現發電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網分級調度、綜合服務等電力產業全流程的智能化、信息化、分級化互動管理，是集合了產業革命、技術革命和管理革命的綜合性的效率變革。它將再造電網的信息回路，構建用戶新型的反饋方式，推動電網整體轉型為節能基礎設施，提高能源效率，降低客戶成本，減少溫室氣體排放，創造電網價值的最大化。

　　互動電網還可以通過電子終端將用戶之間、用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，實現電力數據讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現電力、電訊、電視、智能家電控制和電池集成充電等的多用途開發，實現用戶富裕電能的回售；可以整合系統中的數據，完善中央電力體系的集成作用，實現有效的臨界負荷保護，實現各種電源和客戶終端與電網的無縫互連，由此可以優化電網的管理，將電網提升為互動運轉的全新模式，形成電網全新的服務功能，提高整個電網的可靠性、可用性和綜合效率。

　　互動電網既是下一代全球電網的基本模式，也是中國電網現代化的核心

　　實際上，互動電網的本質就是能源替代、兼容利用和互動經濟。從技術上講，互動電網應是最先進的通訊、IT、能源、新材料、傳感器等產業的集成，也是配電網技術、網絡技術、通信技術、傳感器技術、電力電子技術、儲能技術的合成，對于推動新技術革命具有直接的綜合效果。由此，智能電網具備可靠、自愈、經濟、兼容、集成和安全等特點。我以為：互動電網學說的本質就是以信息革命的造發性標準和技術手段大規模推動工業革命最重要財產—電網體系得革新和升級，建立消費者和電網管理者之間的互動。

　　互動電網的運轉功效和社會意義

　　互動電網學說的本質，就是以信息革命的造法性標準和技術手段大規模推動工業革命的最重要資產——電網體系的革新和升級，建立消費者和電網管理者之間的互動?；与娋W的功效包括：一是智能電網能夠實現雙向互動的智能傳輸數據，實行動態的浮動電價制度；二是可以利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控和數據整合，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區域間進行及時調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統運行的優化管理；三是智能電網能夠將新型可替代能源接入電網，比如太陽能、風能、地熱能等，實現分布式能源管理；四是可以提高供電效率，減少能量損耗，改善供電質量，解決電網商業化運轉；五是智能電表可以作為互聯網路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、寬帶業務或傳播電視信號。

　　為此，IT產業的深度革命和能源革命將成為孿生兄弟，智能電網改革將推動全球能源革命的深度擴散。通過建造互動的電網，將推進IT革命進入創新階段；將為消費者提供更好的減少能源消耗的路徑；將為整個社會節約成本、降低溫室氣體排放，并促進綠色經濟占統治地位。

　　武建東認為，定義一個概念解放一個時代，把握一個概念煥發一個行業的潛能，而界定電網信息化的概念是確定一個國家電網現代化的基本前提。中國電網升級化路線應該定義為互動電網的變革，互動電網的發展是全球工業和信息業的一次新產業革命、技術革命和管理革命，應該以此為基礎制定中國高起點的電網現代化的戰略發展路線。

　　歷史發展

　　2005年，坎貝爾發明了一種技術，利用的是（Swarm群體行為）原理，讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量?？藏悹柊l明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。比如，一臺空調運轉15分鐘，以把室內溫度維持在24℃；而另外兩臺空調可能會在保證室內溫度的前提下，停運15分鐘。這樣，在不犧牲每個個體的前提下，整個大樓的節能目標便可以實現。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。

　　2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。這時候的智能電網應該是指輸配電過程中的自動化技術。

　　2006年中期，一家名叫“網點“(GridPoint)的公司最近開始出售一種可用于監測家用電路耗電量的電子產品，可以通過互聯網通信技術調整家用電器的用電量。這個電子產品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網中的一個基礎設施。

　　2006 年，美國IBM公司曾與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統的“中樞神經系統”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這個可以看作智能電網最完整的一個解決方案，標志著智能電網概念的正式誕生。

　　2007年10月，華東電網正式啟動了智能電網可行性研究項目，并規劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰略，即：在2010年初步建成電網高級調度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網領域。

　　2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經成為了全美第一個智能電網城市，每戶家庭都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優先使用風電和太陽能等清潔能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現，可以重新配備電力。

　　2008年9月 Google與通用電氣聯合發表聲明對外宣布，他們正在共同開發清潔能源業務，核心是為美國打造國家智能電網。

　　2009年1月25日美國白宮最新發布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網的整體革命。2月2 日獨能源問題專家武建東在《全面推互動電網革命拉動經濟創新轉型》的文章中，明確提出中國電網亟須實施“互動電網”革命性改造。

　　2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達成的協議，雙方同意建立一個“智能公用系統”，實現該國電網和供水系統數字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監控用電，并制定不同的電價來獎勵節約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元（合7000萬歐元），其中包括在電網中建立一個傳感器網絡。這種傳感器網絡和輸電線、各發電站以及其他的基礎設施一起提供相關數據，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。 IBM將會提供搜集分析數據的軟件，幫助電廠發現機會，降低成本以及該國碳密集型發電廠的排放量。

　　2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。

　　2009 年2月28日，作為華北公司智能化電網建設的一部分——華北電網穩態、動態、暫態三位一體安全防御及全過程發電控制系統在京通過專家組的驗收。這套系統首次將以往分散的能量管理系統、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成，調度人員無需在不同系統和平臺間頻繁切換，便可實現對電網綜合運行情況的全景監視并獲取輔助決策支持。此外，該系統通過搭建并網電廠管理考核和輔助服務市場品質分析平臺，能有效提升調度部門對并網電廠管理的標準化和流程化水平。

　　美國谷歌2009年3月3日向美國議會進言，要求在建設“智能電網（Smart Grid）”時采用非壟斷性標準。

　　智能目標

　　智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全，電網能夠實現這些目標，就可以稱其為智能電網。智能電網必須更加可靠—智能電網不管用戶在何時何地，都能提供可靠的電力供應。它對電網可能出現的問題提出充分的告警，并能忍受大多數的電網擾動而不會斷電。它在用戶受到斷電影響之前就能采取有效的校正措施，以使電網用戶免受供電中斷的影響。

　　智能電網必須更加安全—智能電網能夠經受物理的和網絡的攻擊而不會出現大面積停電或者不會付出高昂的恢復費用。它更不容易受到自然災害的影響。智能電網必須更加經濟—智能電網運行在供求平衡的基本規律之下，價格公平且供應充足。智能電網必須更加高效—智能電網利用投資，控制成本，減少電力輸送和分配的損耗，電力生產和資產利用更加高效。通過控制潮流的方法，以減少輸送功率擁堵和允許低成本的電源包括可再生能源的接入。

　　智能電網必須更加環境友好—智能電網通過在發電、輸電、配電、儲能和消費過程中的創新來減少對環境的影響。進一步擴大可再生能源的接入。在可能的情況下，在未來的設計中，智能電網的資產將占用更少的土地，減少對景觀的實際影響。智能電網必須是使用安全的—智能電網必須不能傷害到公眾或電網工人，也就是對電力的使用必須是安全的。

　　主要特征

　　智能電網包括八個方面的主要特征，這些特征從功能上描述了電網的特性，而不是最終應用的具體技術，它們形成了智能電網完整的景象。

　　智能電網是自愈電網。“自愈”指的是把電網中有問題的元件從系統中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統迅速恢復到正常運行狀態，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質上講，自愈就是智能電網的“免疫系統”。這是智能電網最重要的特征。自愈電網進行連續不斷的在線自我評估以預測電網可能出現的問題，發現已經存在的或正在發展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正。自愈電網確保了電網的可靠性、安全性、電能質量和效率。自愈電網將盡量減少供電服務中斷，充分應用數據獲取技術，執行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務。基于實時測量的概率風險評估將確定最有可能失敗的設備、發電廠和線路；實時應急分析將確定電網整體的健康水平，觸發可能導致電網故障發展的早期預警，確定是否需要立即進行檢查或采取相應的措施；和本地和遠程設備的通信將幫助分析故障、電壓降低、電能質量差、過載和其他不希望的系統狀態，基于這些分析，采取適當的控制行動。自愈電網經常應用連接多個電源的網絡設計方式。當出現故障或發生其他的問題時，在電網設備中的先進的傳感器確定故障并和附近的設備進行通信，以切除故障元件或將用戶迅速地切換到另外的可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發生前，將設備狀況告知系統，系統就會及時地提出預警信息。

　　智能電網激勵和包括用戶。在智能電網中，用戶將是電力系統不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統的運行和管理是智能電網的另一重要特征。從智能電網的角度來看，用戶的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關系，確保系統的可靠性；從用戶的角度來看，電力消費是一種經濟的選擇，通過參與電網的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。在智能電網中，用戶將根據其電力需求和電力系統滿足其需求的能力的平衡來調整其消費。同時需求響應（DR）計劃將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開支和營運開支，通過降低線損和減少效率低下的調峰電廠的運營，同時也提供了大量的環境效益。在智能電網中，和用戶建立的雙向實時的通信系統是實現鼓勵和促進用戶積極參與電力系統運行和管理的基礎。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網目前的狀況、計劃停電信息以及其他一些服務的信息，同時用戶也可以根據這些信息制定自己的電力使用的方案。

　　智能電網將抵御攻擊。電網的安全性要求一個降低對電網物理攻擊和網絡攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復的全系統的解決方案。智能電網將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是從那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發起的攻擊。智能電網的設計和運行都將阻止攻擊，最大限度地降低其后果和快速恢復供電服務。智能電網也能同時承受對電力系統的幾個部分的攻擊和在一段時間內多重協調的攻擊。智能電網的安全策略將包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網和經濟發展的影響。不管是物理攻擊還是網絡攻擊，智能電網要通過加強電力企業與政府之間重大威脅信息的密切溝通，在電網規劃中強調安全風險，加強網絡安全等手段，提高智能電網抵御風險的能力。

　　智能電網提供滿足21世紀用戶需求的電能質量。電能質量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。由于用電設備的數字化，對電能質量越來越敏感，電能質量問題可以導致生產線的停產，對社會經濟發展具有重大的損失，因此提供能滿足21世紀用戶需求的電能質量是智能電網的又一重要特征。但是電能質量問題又不是電力公司一家的問題，因此需要制定新的電能質量標準，對電能質量進行分級，因為并非所有的商業企業用戶和居民用戶，都需要相同的電能質量。電能質量的分級可以從“標準”到 “優質”，取決于消費者的需求，它將在一個合理的價格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質量。智能電網將以不同的價格水平提供不同等級的電能質量，以滿足用戶對不同電能質量水平的需求，同時要將優質優價寫入電力服務的合同中。

　　智能電網將減輕來自輸電和配電系統中的電能質量事件。通過其先進的控制方法監測電網的基本元件，從而快速診斷并準確地提出解決任何電能質量事件的方案。此外，智能電網的設計還要考慮減少由于閃電、開關涌流、線路故障和諧波源引起的電能質量的擾動，同時應用超導、材料、儲能以及改善電能質量的電力電子技術的最新研究成果來解決電能質量的問題。另外，智能電網將采取技術和管理手段，使電網免受由于用戶的電子負載所造成的電能質量的影響，將通過監測和執行相關的標準，限制用戶負荷產生的諧波電流注入電網。除此之外，智能電網將采用適當的濾波器，以防止諧波污染送入電網，惡化電網的電能質量。

　　智能電網將容許各種不同類型發電和儲能系統的接入。智能電網將安全、無縫地容許各種不同類型的發電和儲能系統接入系統，簡化聯網的過程，類似于“即插即用”，這一特征對電網提出了嚴峻的挑戰。改進的互聯標準將使各種各樣的發電和儲能系統容易接入。從小到大各種不同容量的發電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯，包括分布式電源如光伏發電、風電、先進的電池系統、即插式混合動力汽車和燃料電池。商業用戶可以安裝自己的發電設備（包括高效熱電聯產裝置）和電力儲能設施將更加容易和更加有利可圖。在智能電網中，大型集中式發電廠包括環境友好型電源，如風電和大型太陽能電廠和先進的核電廠將繼續發揮重要的作用。加強輸電系統的建設使這些大型電廠仍然能夠遠距離輸送電力。同時各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對外來能源的依賴，另一方面提高供電可靠性和電能質量，特別是對應對戰爭和恐怖襲擊具有重要的意義。

　　智能電網將使電力市場蓬勃發展。在智能電網中，先進的設備和廣泛的通信系統在每個時間段內支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數據，因此電力市場的基礎設施及其技術支持系統是電力市場蓬勃發展的關鍵因素。智能電網通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而將降低電力需求，推動成本更低的解決方案，并促進新技術的開發，新型潔凈的能源產品也將給市場提供更多選擇的機會。

　　智能電網優化其資產應用，使運行更加高效。智能電網優化調整其電網資產的管理和運行以實現用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產將被連續不斷地用到其極限，而是有效地管理需要什么資產以及何時需要，每個資產將和所有其他資產進行很好的整合，以最大限度地發揮其功能，同時降低成本。智能電網將應用最新技術以優化其資產的應用。例如，通過動態評估技術以使資產發揮其最佳的能力，通過連續不斷地監測和評價其能力使資產能夠在更大的負荷下使用。

　　智能電網通過高速通信網絡實現對運行設備的在線狀態監測，以獲取設備的運行狀態，在最恰當的時間給出需要維修設備的信號，實現設備的狀態檢修，同時使設備運行在最佳狀態。系統的控制裝置可以被調整到降低損耗和消除阻塞的狀態。通過對系統控制裝置的這些調整，選擇最小成本的能源輸送系統，提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態和最佳的運行將大大降低電網運行的費用。此外，先進的信息技術將提供大量的數據和資料，并將集成到現有的企業范圍的系統中，大大加強其能力，以優化運行和維修過程。這些信息將為設計人員提供更好的工具，創造出最佳的設計來，為規劃人員提供所需的數據，從而提高其電網規劃的能力和水平。這樣，運行和維護費用以及電網建設投資將得到更為有效的管理。

　　通信技術

　　建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有這樣的通信系統，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網的第一步。同時通信系統要和電網一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯系的網絡—電網和通信網絡，只有這樣才能實現智能電網的目標和主要特征。下圖顯示了電網和通信網絡的關系。高速、雙向、實時、集成的通信系統使智能電網成為一個動態的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。當這樣的通信系統建成后，它可以提高電網的供電可靠性和資產的利用率，繁榮電力市場，抵御電網受到的攻擊，從而提高電網價值。