国内智能电网建设的现状与前景

1.国家电网工作进展

我国智能电网相关研究工作的开展稍迟于西方发达国家。2009年6月由余贻鑫院士发起在天津大学举办了“第1届智能电网研究学术论坛”，从智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等多个角度对我国智能电网的建设和发展进行了探讨。智能电网是一个浩大的系统性工程，作为复杂大系统的智能电网，涉及能源、信息、经济、法律等多个学科领域，对技术、经济、社会、环境等因素都会产生相互作用和影响，与每个人的生活都息息相关，不但需要电力专家、经济学家、企业家、政府官员的参与，也需要工程技术人员、经销商、用户等最广泛的社会参与。

2010年1月，国家电网公司以“1号文件”的形式，公布了今后10年坚强智能电网的建设规划，我国将分三个阶段推进坚强智能电网的建设，在三个阶段里总投资预计将超过4万亿元。2009—2010年为规划试点阶段，重点开展“坚强智能电网”发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制及各环节试点工作；2011—2015年为全面建设阶段，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；2016—2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。届时，将形成以华北、华东、华中特高压同步电网为接收端，东北、西北电网为输送端，连接全国各大煤电、水电、核电和可再生能源发电基地的坚强电网结构。

我国目前已将能源技术列为国家科技发展的战略重点，智能电网与能源技术息息相关，因此受到高度重视。国家科技部组织了“十二五”863计划战略，研究先进能源领域规划制定工作，其中电网分组的规划委托国家电网公司组织专家撰写；国家自然科学基金委员会组织了“十二五”电工学科发展战略规划制定工作以及“2011—2020”能源科学发展战略规划工作；国家电网公司已积极筹划智能电网的规划和建设，目前也正组织专家进行“国家电网2030技术路线图”的制定工作，并计划到2020年在我国全面建成统一的坚强智能电网。

2010年1月12日，国家电网公司制定了《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》，确定了建设坚强智能电网的基本原则和总体目标。

2010年计划投资250亿元人民币投入智能电网，用于试点示范项目。

2011年6月2日，全球可持续电力合作组织在美国纽约成立，国家电网公司应邀加入该组织。

我国的智能电网建设基于不同重点进行规划，不仅要涵盖欧美智能电网的概念和范围，还要加强骨干电网建设，即建立一个以特高压电网为骨干网架的各级电网高度协调发展的智能电网。

我国发展智能电网的优势如下：

1）在电网网架建设方面，网架结构不断加强和完善，特高压交流试验示范工程和特高压直流示范工程成功投运并稳定运行；全面掌握了特高压输变电的核心技术，为电网发展奠定了坚实基础。

2）在大电网运行控制方面，具有“统一调度”的体制优势和丰富的运行技术经验，调度技术装备水平国际领先，自主研发的调度自动化系统和继电保护装置获得广泛应用。

3）在通信信息平台建设方面，建成了“三纵四横”的电力通信主干网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局；SG186工程取得阶段性成果，ERP、营销、生产等业务应用系统已完成试点建设并开始大规模推广应用。

4）在试验检测手段方面，已根据智能电网技术发展的需要，组建了大型风电网、太阳能发电和用电技术等研究检测中心。

5）在智能电网发展实践方面，各环节试点工作已全面开展，智能电网调度技术支持系统、智能变电站、用电信息采集系统、电动汽车充电设施、配电自动化、电力光纤到户等试点工程进展顺利。

6）在大规模可再生能源并网及储能方面，深入开展了集中并网、电化学储能等关键技术的研究，建立了风电接入电网仿真分析平台，制定了风电场接入电力系统的相关技术标准。

7）在电动汽车充放电技术领域，我国在充放电设施的接入、监控和计费等方面开展了大量研究，并已在部分城市建成电动汽车充电运营站点。

8）在电网发展机制方面，我国电网企业业务范围涵盖从输电、变电、配电到用电的各个环节，在统一规划、统一标准、快速推进等方面均存在明显的优势。

智能电网已为国际上众多国家能源决策部门及电力企业所认可。但基于不同的国情、出发点和认知，智能电网的发展和实施内容各具特色。我国智能电网的发展，必须遵循中国特色进行规划实施，既要立足于目前处于发展期的现实，又要兼顾未来成熟期的前景。对于国外发达国家目前关于智能电网的一些发展思想和技术思路，汲取其精华，在我国智能电网建设的过程中结合国内特点，实现跨越发展。

2009年、2010年两年来的工作进展如下：

1）2010年初第一批智能电网项目试点完成之后，国家电网的第二批试点项目已正式启动。此次试点完成后，总投资约4万亿元（2020年之前）的我国智能电网将步入规划建设阶段。

2）在控制系统新技术方面，围绕中国电力科学研究院等单位承担、周孝信院士担任首席科学家的国家973计划项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”，研究人员开展了基于智能和专家系统的电力系统故障诊断和恢复控制技术研究，为智能型的电力系统动态调度与控制提供了基本的分析工具。

3）国家电网公司推行了SG186一体化平台建设，山东、浙江、江苏、上海等各省（市）电力公司都在积极推动用电信息采集系统、营销业务系统信息化建设等项目，并取得了突出成果。

4）在可再生能源发电方面，国家也启动了多项863高技术研究发展计划项目，“十一五”期间，在三大先进能源技术领域设立重大项目和重点项目，包括以煤气化为基础的多联产示范工程，MW级并网光伏电站系统，太阳能热发电技术及系统示范等项目。

5）国家电网公司大力推进特高压电网、“SG186”工程、一体化调度支持系统、资产全寿命周期管理、电力用户用电信息采集系统和电力通信等建设，打造坚强电网，强化优质服务，为智能电网建设奠定了扎实的基础。目前，1000kV交流输变电工程已正式投入运行，特高压系统和设备运行平稳，全面验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性、设计和施工方案的先进性以及环境的友好性，实现了我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上的重大突破。自主研发的能量管理系统（EMS）等在省级以上调度机构得到了广泛应用，全部地区级以上电力调度机构均配置了电网调度自动化系统，引入了电能量计费系统和广域测量系统，新规则下的电力市场交易技术支持系统正在建设之中。变电站实现了计算机监控和无人、少人值守，地理信息系统（GIS）已开始应用于输电、变电和配电管理等业务。以提高信息化水平和生产效率为目标的生产运营管理信息系统，如电网生产运行管理系统、设备检修管理、变电站建设视频监控系统等，在电网生产管理业务方面发挥了重要作用。

6）国家电网公司在北京、上海建成了第一批电力光纤到户智能小区试点工程，并正在开展电动汽车充电站建设和天津生态城智能电网综合示范工程建设等，到今年年底国家电网公司将完成75个电动汽车充电站、6209个充电桩的建设。

7）国家能源局多次组织人力对发展智能电网问题进行深入研究，启动了风光储输示范工程。先后批准成立了大型风电并网、太阳能发电、海上风电技术装备等研发中心，而且国家智能电网技术研发中心建设方案已经通过专家评审。

8）根据国家电网规划，到2020年，坚强智能电网将基本建成，届时，我国清洁能源装机将达到6亿kW，占全国总装机的35％左右，发电量将占总发电量的27％左右。预计从目前到2020年，以坚强智能电网为平台，通过各方共同努力，将推动实现二氧化碳减排累计超过100亿t。

9）为了让能源独立、高效利用可再生和不可再生能源的设想变为现实，中国国家电网公司直属的国网电力研究院（SGRPRI）与思博伦通信科技（北京）有限公司合作在南京建立业界第一个智能电网技术研究测试试验室——SGEPRI-SPIRENT信息通信技术实验室。该实验室将帮助开发高效满足发电、配电、储电和用电需求的安全的、基于标准的IP网络，为智能电网的信息通信提供技术支撑。SGEPRI-SPIRENT信息通信技术实验室将国网电力研究院在电力系统领域的专业知识与思博伦通信科技（北京）有限公司在IP测试领域的技术领先优势融合在一起，将在开发下一代智能电网和技术中发挥重要作用。实验室进行的研究将帮助指导智能电网的系统选择、网络规划、部署、故障排查和系统优化。近年来，我国电力工业快速发展，跨区跨省电网建设快速推进，电网网架结构得到加强和完善。

10）2009年1月，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程正式投运，标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心输电技术和设备国产化上取得重大突破，建设智能电网具备了一定的物质基础。

11）国家电网公司按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原则，在建设由1000kV交流和±800kV、±1000kV直流构成的特高压骨干网架、实现各级电网协调发展的同时，围绕主要环节和信息化等方面，分阶段推进坚强智能电网发展。

12）上海世博园国家电网馆承载着专为世博会供电的高新技术变电站，这座服务世博会的智能变电站，其运行的信息采集、传输、处理和输出等流程均实现了数字化和智能化。

13）上海2009年用电量达1153亿kW·h。向家坝至上海的±800kV特高压直流示范工程于7月8日建成投运，至此上海一半以上的电量来自中西部地区的清洁能源，成为全球使用绿色电力最多的城市。

14）2011年建设坚强智能电网的工作主要分成以下几个内容：实现特高压电网和省级骨干电网有机衔接；解决高危用户、电气化铁路等重要用户供电问题；初步探索风能、光伏等各种新能源的接入，并解决其对电网的波动影响；建设电动汽车充电站；梳理各级电网投资规模，为第二阶段摸底等。(www.xing528.com)

2.区域电网建设进展

（1）华东电网公司 华东电网公司于2007年在国内率先开展了智能电网可行性研究，并设计了2008—2030年“三步走”的行动计划，在2008年全面启动了以高级调度中心项目群为突破的第一阶段工作，整合提升调度系统、建设数字化变电站、完善电网规划体系、建设企业统一信息平台4条主线，到2010年全面建成华东电网高级调度中心，使电网安全控制水平、经营管理水平得到全面提升。

（2）华北电力公司2009年2月28日，作为华北电力公司智能电网建设的一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视，并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。

（3）陕西省电力公司 陕西省电力公司在陕西电力科学研究院成立了智能电网技术中心，并抽调高压电器技术研究所、电网技术研究所、生产技术部、计量中心、科研中心等部门的技术骨干专职从事智能电网的研究工作。按照“规划试点、全面建设、引领提升”三步走战略，建设以“八站十五线”750kV电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网，实现陕西电网发展方式的根本性转变。具体分为三个阶段实施：

2009—2010年为规划试点阶段。重点开展坚强智能电网发展规划编制工作，积极参与国家电网公司技术和管理标准制定，关注和跟踪国内外关键技术研发和设备研制，争取国家电网公司的相关试点工作。

2011—2015年为全面建设阶段。加快750kV电网建设和各级电网协调发展，全面完成老旧设备改造，以及关键技术和装备的广泛应用，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系。

2016—2020年为引领提升阶段。全面建成统一坚强智能电网，电网的管理、技术和装备水平全面达到国内领先。

该智能电网技术中心负责组织开展智能电网关键技术研究和课题攻关，针对智能化建设中调控一体化、专业化检修、状态检修、用电系统的技术变革，研究管理新模式，适应管理智能电网新要求。

（4）国电南京自动化股份有限公司 国电南京自动化股份有限公司（以下简称国电南自）在电网自动化方面技术实力扎实，率先布局了智能电网关键设备的研发，电子式互感器市场份额第一，最近两年来参与了多个典型的数字化变电站、智能变电站试点项目。智能一次设备是公司新推出的一大业务板块，研发和生产基地设在扬州。新基地占地500亩（1亩=667m²），未来主要的产品包括智能一次设备组件、在线监测设备等。国电南自是专门研发、生产输变电智能设备组建的企业，是一、二次设备合作的典范，代表了一次设备智能化的方向。2010年公司定向增发募集资金7.8亿元，主要用于电子式互感器、智能开关、智能一次设备在线监测系统等七个项目。在光伏发电方面，国电南自已经具备提供从太阳电池板输出到最终电力接入电网的全部一、二次设备的能力。

国电南自的研发团队认为风电、光电等分布式能源接入的技术方向应该是建立既独立又可以控制的微电网，并与智能电网相融合。公司重点投入微电网的控制、通信、保护等各方面的研究，力求在不久的将来能提供微电网接入的系统解决方案。

（5）江苏省电力公司 该公司将着手实施苏州、无锡、扬州等地智能电网试点工程，推进220kV西泾智能变电站工程、智能用电技术研究检测中心、电动汽车充放电站试点工程、智能电网调度技术支持系统试点工程等重点项目的建设，仅南京一地就要投入20亿元。

（6）天津电力公司 该公司主要以区域试点为主，总投资额为73.8亿元，争取在分布式电源、用户信息采集、电动汽车充电站、配网自动化建设等项目上寻求突破。其中亮点之一是，启动中新天津生态城智能电网综合示范试点项目建设，为建设整体性智能电网探路。

（7）西泾智能变电站 无锡西泾智能变电站（以下简称西泾变）是国家电网公司首座完整意义上的220kV智能变电站，采用大量新技术、新设备、新材料，实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，可自动完成顺序控制、一次设备在线监测、辅助系统智能联动及变电站自动化系统高级应用等先进功能，从主系统到辅助系统全面实现智能化，是建设绿色节能坚强电网的一次新的探索和尝试。

西泾变220kV所有间隔、110kV所有间隔和主变高、中、低压侧配置了全光纤型电流互感器。10kV各间隔和主变公共绕组配置了传统电流互感器。220kV线路、220kV母线、主变220kV侧和110kV母线配置了三相电容分压型电压互感器，110kV有源线路配置了单相电容分压型电压互感器，10kV母线配置了传统电压互感器。作为国家电网公司的首座220kV智能变电站，西泾变工程技术方面具有以下十个特点：

1）国内首次全站范围大规模采用全光纤型电流互感器，提供双A／D采样数据，保证数据可靠性。

2）全站各电压等级均采用保护测控合一装置。

3）工程调试中采用了智能变电站集中集成测试模式。在变电站土建施工的同时，并行开展智能变电站集中集成测试，大大节约了现场调试的时间，同时也保证了变电站的安全可靠性。

4）全站采用IEC 61850标准实现二次装置信息交互数字化、标准化，利用光纤实现二次装置互联互通，极大简化了二次接线，提高了装置互操作性。

5）变电站各间隔保护测控装置、合并单元、智能终端、在线监测IED等设备均下放布置于配电装置现场，节省了空间和大量缆材。

6）站控层采用MMS、GOOSE、SNTP共网传输，220kV线路和母联保护过程层采用直采直跳方式，220kV母线保护和主变保护过程层采用直采网跳方式，110kV过程层采用SV、GOOSE、IEEE 1588“三网合一”方式。

7）首次建立数字式计量系统与常规计量系统的对比分析系统，用于验证两种计量系统长期运行中各种外部条件下的精度偏差，为电子式互感器的计量应用提供指导数据。

8）定制自动化系统高级功能，实现顺序控制、智能告警与故障诊断、取代功能等高级应用。

9）首次利用“物联网”技术建立传感测控网络，建立智能监测与辅助控制系统，实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风、给水排水、SF₆泄漏监测、运行温度监测等辅助系统的集成应用和联动控制。

10）全站建立统一的在线监测后台系统，为站内重要的一次设备实行状态检修提供技术支撑。

220kV西泾智能变电站的设计和建设水平全国领先，对国家电网公司智能变电站建设起到了引领和示范作用。国电南自作为该变电站的系统集成商，投入大量技术人员，保障了西泾变的顺利投运。西泾变的站控层采用国电南自新一代PS6000＋一体化信息平台系统，间隔层采用PS600U系列数字化保护测控装置，过程层采用PSIU600系列智能终端，所有产品完全满足国家电网公司的各项指标和要求。

3.重视管理技术

管理技术主要体现在以下几方面：

1）可视化。将大量的数据裁剪成格式化的、分时间段的、按技术分类的数据。可视化技术将这些数据展示为运行人员可以迅速掌握的可视格式，以便运行人员分析和决策。

2）决策支持。决策支持技术确定现有的、正在发展的以及预测的各种问题，对问题进行分析，并展示系统运行人员需要的各种情况、多种选择以及每一种选择导致的结果。

3）调度员培训。利用决策支持技术工具，以及行业内认证的软件动态仿真器对调度员进行培训，提高系统调度员的技能和水平。

4）用户决策。需求响应（DR）系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何购买电力、何时购买电力、是否需要储存或生产电力。

5）提高运行效率。集成决策支持技术与现有的资产管理过程，提高电网运行、维修和规划的效率及有效性。智能电网运行得是否有效率，与市场化的体制建立密切相关。竞争性市场过程通常具有较高的效率。在促进竞争的电力市场条件下，智能电网的效率才有保障，这需要通过政策、法规、组织（如电力监管委员会等）或政府干预的手段进行规范和调节。