“智能電網(wǎng)”這幾個(gè)字眼兒進(jìn)入到腦海中是從國網(wǎng)蘭州供電公司開展智能電能表建設(shè)開始的。那時(shí)候，沒有真正感受到“智能電網(wǎng)”究竟會(huì)帶給我們什么。只記得2009年5月，國家電網(wǎng)公司在“2009特高壓輸電技術(shù)國際會(huì)議”上就提出了名為“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展規(guī)劃。

現(xiàn)在，讓我用通俗易懂的語言來解釋這些專業(yè)冷門卻與您的生活息息相關(guān)的內(nèi)容吧。

首先，先來看看電網(wǎng)到底是指什么?所謂電網(wǎng)，一般是指排除發(fā)電側(cè)之外的，由變電裝置和輸配電線組成的整體。中高壓變電裝置一般都會(huì)配套建有專門的變電站，低壓變電裝置小區(qū)里也隨處可見。對(duì)，就是大家平時(shí)馬路邊看到的這些：

田埂風(fēng)景：

高壓衛(wèi)士：

小區(qū)里的神秘物件：

神秘莫測的變電站：

它們都是電網(wǎng)的組成部分。電網(wǎng)包含變電、輸電、配電三個(gè)環(huán)節(jié)。變電，是指通過變電設(shè)備將電壓由低等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩燃?jí)(升壓)，或由高等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷燃?jí)(降壓)的環(huán)節(jié)。輸電，是指通過輸電線路，將電能進(jìn)行傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)。配電，是指通過配電變壓，將電能從高壓輸電線路分配給用戶的環(huán)節(jié)。電能從發(fā)電廠制造出來，通過變電升壓，進(jìn)入高壓輸電線路，再經(jīng)過變電降壓，配電給各個(gè)用戶。其中高壓輸電的部分又稱為主網(wǎng)，低壓配電的部分又稱為配(電)網(wǎng)。

此外，我們剛剛提到的發(fā)電機(jī)、變電箱、高壓電線，包括線路中的各種“開關(guān)”——斷路器、接觸器、隔離開關(guān)、刀閘等，都是直接用于生產(chǎn)和傳輸電能的，被稱為“一次設(shè)備”。

估計(jì)會(huì)有人問了，你說的這些平時(shí)我們可以看到啊，難道電網(wǎng)里還存在什么其他的隱秘的部分嗎?沒錯(cuò)，那就是所謂的“二次設(shè)備”。所謂二次設(shè)備，是指對(duì)電網(wǎng)內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察，測量，控制，保護(hù)，調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備。二次設(shè)備包括電表、監(jiān)控裝置、繼電保護(hù)裝置、錄波器、直流源等。

舉一個(gè)簡單的例子，可以想象一下發(fā)射火箭。那么火箭本身就可以視為類似的“一次設(shè)備”，而監(jiān)控火箭的軌道、速度、各種參數(shù)的裝置，就可以視為類似的“二次設(shè)備”。

現(xiàn)在，讓我們來看看這智能電網(wǎng)到底“智能”在什么方面吧。

電網(wǎng)透明，用戶互動(dòng)

怎么理解這個(gè)用戶互動(dòng)呢?在過去，用戶對(duì)于電網(wǎng)來說，能做的幾乎就只有一個(gè)選項(xiàng)：按時(shí)交電費(fèi)。哦，也許還有一個(gè)，就是用戶可以自個(gè)兒看一看電表，這個(gè)月走了幾度電。除此以外，似乎真的沒有什么能做的了。

老式電表和智能電表對(duì)比：

那么智能電網(wǎng)呢?用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵(lì)和促進(jìn)用戶參與自身運(yùn)行和管理，是智能電網(wǎng)一大重要特征。

對(duì)供電公司而言，掌握了用戶的需求，也就可以更好地衡量供求關(guān)系。通過統(tǒng)計(jì)用戶的用電信息，供電公司可以從數(shù)據(jù)分析中了解一個(gè)區(qū)域內(nèi)的用電規(guī)律，譬如什么時(shí)段用電多，什么時(shí)段用電少，進(jìn)而相應(yīng)地制定各個(gè)區(qū)域內(nèi)，經(jīng)濟(jì)節(jié)能的發(fā)電和輸配電的方案。

此外，通過調(diào)節(jié)用戶的用電時(shí)間，便可有效提高電網(wǎng)終端用電效率，削峰填谷，平滑電網(wǎng)負(fù)荷曲線，減輕電網(wǎng)負(fù)荷壓力。這樣做的好處是，減少或轉(zhuǎn)移用電高峰時(shí)的電力需求，使電力公司盡量減少資本開支和營運(yùn)開支。電力成本減少了，電價(jià)自然也會(huì)下調(diào)。而對(duì)于用戶來說，電力消費(fèi)成為和手機(jī)話費(fèi)一樣，可以選擇性的消費(fèi)。用戶可以選擇不同的方案來購買電能、選擇用電。譬如用戶可以隨時(shí)查詢到，高峰時(shí)段電價(jià)高，那么我就盡量少用;低谷時(shí)段電價(jià)便宜，就配合智能化電器定時(shí)操作或遠(yuǎn)程控制，選擇在低電價(jià)的時(shí)段用電。

想要做到這一點(diǎn)，就需要供電公司和用戶建立的雙向?qū)崟r(shí)的通信系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)渠道)，供電公司可以實(shí)時(shí)通知用戶其電力消費(fèi)的成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)的狀況、計(jì)劃停電信息以及其他一些服務(wù)的信息等等，實(shí)現(xiàn)透明化。與此同時(shí)，用戶也可以根據(jù)這些信息制定合適的用電方案。在北美，這種用電方案已經(jīng)逐漸成熟，可以通過選擇適合自己的用電方案，如同訂套餐一樣選擇用電。

智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)

就像上文提到的，智能家電、智能控制設(shè)備等智能終端，將在智能電網(wǎng)中占據(jù)很重要的地位。通過在手機(jī)上安裝的用電APP，就能遠(yuǎn)程遙控電熱水器、空調(diào)、冰箱、電熱水壺等電器，可以輕松實(shí)現(xiàn)在電價(jià)便宜的時(shí)候用電。

現(xiàn)在，讓我設(shè)想一個(gè)有趣的場景，當(dāng)冬天外出，回家之前通過APP提前打開空調(diào)，開門就能觸摸溫暖。想在早晨6點(diǎn)之前用半價(jià)電燒一壺水，但又不想那么早起床操作，可以借助APP定時(shí)功能，確保6點(diǎn)前自動(dòng)完成燒水……通過APP，還能如同查詢手機(jī)流量一樣，隨時(shí)了解某個(gè)電器設(shè)備在某一段時(shí)間內(nèi)的耗電量，使用戶對(duì)于自己的用電賬本一目了然。

而智能電網(wǎng)中的配變電量采集箱，也不單單只是過去的單向采集功能了，它們會(huì)自帶WIFI和網(wǎng)絡(luò)功能，將用戶的用電信息、數(shù)據(jù)收集之后，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到供電公司的數(shù)據(jù)終端。供電公司將對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、對(duì)比分析，再根據(jù)用戶用電的實(shí)際情況，為其量身定制用電方案，并通過手機(jī)短信等形式發(fā)送告知。舉個(gè)例子，用戶通過查詢高能耗電器的實(shí)時(shí)使用數(shù)據(jù)，便可以隨時(shí)了解自己家中的哪些電器存在浪費(fèi)。譬如電視開著卻沒有看，家里沒人卻開著空調(diào)等等現(xiàn)象就可以避免。

自我預(yù)測、修復(fù)、調(diào)節(jié)

在智能電網(wǎng)中，通過分析包括調(diào)度、輸配電、發(fā)電和用戶信息等大數(shù)據(jù)(這些數(shù)據(jù)大都是實(shí)時(shí)并且高度信息化集成的)，通過軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可視化運(yùn)算分析，可以全面完整地展示電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)中每一個(gè)細(xì)節(jié)，為管理層提供輔助決策支持和依據(jù)。不僅如此，通過大數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)負(fù)載的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，展示全網(wǎng)實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)，可以預(yù)測電網(wǎng)負(fù)載變化趨勢。并通過綜合性的管理，提高設(shè)備的使用率，降低電能損耗，使得電網(wǎng)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)和高效。

在智能電網(wǎng)中，將電網(wǎng)中的故障設(shè)備，以最快的速度從電網(wǎng)系統(tǒng)中隔離出來，并且在幾乎自動(dòng)化的狀態(tài)下(很少或不用人為干預(yù))實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，從而做到幾乎不中斷對(duì)用戶的供電服務(wù)。我們可以類比一下人體的免疫系統(tǒng)，這和智能電網(wǎng)的自我修復(fù)很類似。結(jié)合上兩條的預(yù)測，電網(wǎng)系統(tǒng)可以進(jìn)行持續(xù)自我預(yù)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在或可能出現(xiàn)的故障時(shí)，立即采取措施加以控制或糾正。

新能源登場，即插即用

我們傳統(tǒng)的發(fā)電一般都是火力發(fā)電和水力發(fā)電，現(xiàn)在核電也在逐步發(fā)展中。而光伏發(fā)電、風(fēng)電、地?zé)岚l(fā)電等新能源發(fā)電，過去都很難和傳統(tǒng)電網(wǎng)相連接。而智能電網(wǎng)將改變這一現(xiàn)狀。

智能電網(wǎng)會(huì)簡化新能源發(fā)電入電網(wǎng)的過程，通過改進(jìn)的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)將使各種各樣的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)容易接入。做到“無縫接入、即插即用”。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備，在所有的電壓等級(jí)上都可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)(包括光伏發(fā)電、風(fēng)電、電池系統(tǒng)、即插式混合動(dòng)力汽車和燃料電池等)。未來，用戶甚至可以安裝自己的發(fā)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自銷。

位于甘肅的風(fēng)能及光伏發(fā)電系統(tǒng)：

甘肅玉門風(fēng)力發(fā)電廠：

儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車

在過去，電能的生產(chǎn)是一次性的，生產(chǎn)出來就必須立刻用掉，很難實(shí)現(xiàn)大容量儲(chǔ)存。而智能電網(wǎng)中的儲(chǔ)能技術(shù)將是重頭戲。無論是集中式的大容量的儲(chǔ)能電站，還是分布式的小容量的儲(chǔ)能電站，甚至小到電動(dòng)汽車電池的儲(chǔ)能作用，乃至太陽能路燈的儲(chǔ)能電池等等。都是智能電網(wǎng)中的各種儲(chǔ)能形式。而這其中，電動(dòng)汽車對(duì)于普通用戶來說，距離最近也最容易實(shí)現(xiàn)，可以由此預(yù)見，電動(dòng)汽車的發(fā)展將是不可阻擋的。

而儲(chǔ)能技術(shù)，主要分為物理儲(chǔ)能(譬如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)，化學(xué)儲(chǔ)能(譬如各類蓄電池、可再生燃料電池、液流電池、超級(jí)電容器等)和電氣儲(chǔ)能(譬如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等)。在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展上，德國發(fā)展得非常快，他們的儲(chǔ)能電池研發(fā)是世界領(lǐng)先的。

未來，用戶都將擁有自己的發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)施，在自給自足的同時(shí)，還可能倒送給電網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)相互調(diào)劑。譬如，在我家的用電低谷時(shí)，電網(wǎng)供應(yīng)的能量用不完，就可以先儲(chǔ)存起來，以備自己或鄰居在用電高峰時(shí)進(jìn)行支援，而當(dāng)我家用電出現(xiàn)高峰，用上自己儲(chǔ)存的電能都供應(yīng)不足時(shí)，通過鄰居儲(chǔ)存的電能，就可以立即補(bǔ)足我的用電需求。

有效防御恐怖襲擊

在當(dāng)前世界反恐的大環(huán)境下，智能電網(wǎng)作為一個(gè)國家的命脈產(chǎn)業(yè)，提升自我防御能力當(dāng)然是不可或缺的。這就要求電網(wǎng)安全性可以達(dá)到很高的水準(zhǔn)。智能電網(wǎng)的安全策略將包含威懾、預(yù)防、檢測、反應(yīng)等等，以盡量減少和減輕恐怖襲擊對(duì)電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。值得一提的是，無論是物理攻擊還是網(wǎng)絡(luò)攻擊，都是需要的防御的。智能電網(wǎng)的內(nèi)部通信系統(tǒng)，將實(shí)現(xiàn)和外網(wǎng)完全隔離，獨(dú)立運(yùn)行，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)自主化，為電網(wǎng)安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

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