能源互聯網：智能電網如何更新升級？

2015-12-17 10:21:46 北極星輸配電網　點擊量：評論 (0)

一、我國2015年智能電網行業市場現狀分析　　據了解，當前我國發展智能電網，目的是要進一步提高電網接納和優化配置多種能源能力，同時推動清潔能源、分布式能源的科學利用，全面構建安全、高效、清潔的現代能源

一、我國2015年智能電網行業市場現狀分析

　　據了解，當前我國發展智能電網，目的是要進一步提高電網接納和優化配置多種能源能力，同時推動清潔能源、分布式能源的科學利用，全面構建安全、高效、清潔的現代能源保障體系，并帶動上下游產業轉型升級，實現我國能源科技和裝備水平的全面提升。

　　此次《指導意見》還提出了十項主要任務，重點也是圍繞“建立健全網源協調發展和運營機制，全面提升電源側智能化水平；增強服務和技術支撐，積極接納新能源；加強能源互聯，促進多種能源優化互補；構建安全高效的信息通信支撐平臺”等問題進行布局，而最終我國的智能電網，就是要構建一張“實現我國能源生產、消費、技術和體制革命的重要手段”的能源互聯網。

　　國家電網公司算是國內最早開始實施智能電網布局的企業之一，其提出的“堅強智能電網”，經過多年的調整和完善，已經十分接近國家兩部門提出的智能電網實質性內容，但以特高壓為主的特定內容又使其似乎偏離智能電網的核心。

　　在智能電網建設方面國內企業早已發力。國網公司計劃年內將新建智能變電站1400座；組織開展用電信息采集系統建設，安裝智能電能表6060萬只，建成投運“三線一環”高速公路城際互聯快充網絡。同時還將組織智能電網創新示范工程，包括新能源開發工程、支撐分布式電源應用工程、促進便捷用電工程、推動電動汽車發展工程、服務智慧城市建設工程和提升電網智能化工程等。

　　2015年，國家電網基礎投資將達到4202億元，同比增幅達24%，投資金額再創歷史新高。與此同時，根據相關研究機構的智能電網研究報告，預計到2015年，全球針對智能電網硬件、軟件和服務的投資將在2010年的基礎上增加17.4%，達到464億美元。一個逐步壯大的智能電網市場正在形成。

　　二、我國大力發展智能電網電纜行業迎來爆炸性增長

　　國家發改委、國家動力局日前發布定見推進智能電網開展，提出到2020年開端建成安全牢靠、敞開兼容、雙向互動、高效經濟、清洗環保的智能電網體系

　　跟著我國智能電網建造的開展，電力職業將掀起一場智能革新，咱們以為智能電網電纜商場的春天即將來臨！我國電線電纜職業早在2011年產值規劃現已超萬億，到達11000億元，變成機械電工職業中僅次于汽車整車制造業的第二大工業，商品品種滿足率和國內商場占有率均超越90%。站在全球的高度來看，我國電線電纜總產值也已超越美國，變成世界上第一大電線電纜出產國。在規劃和體量如此龐大的電線電纜職業，誰能夠占有龍頭？誰能夠躋身前列？這將變成職業內外都十分重視的論題。

　　2020年前后也即是“十三五”時期，我國將大面積新建和完善智能電網，并將建成福建與臺灣電網聯網工程。跟著電纜的運用不斷增加，加之智能電網對供電牢靠性請求的進步，電纜毛病時有發作，迫切需求研討簇新的、更為智能的電纜查看技能。對電纜進行狀況確診及評價，是合理安排電纜替換，保證電力供應安全牢靠的一個重要技能手段，也是在智能電網中完成對電纜有用管理的極其重要的有些。有電纜公司看到了智能電纜帶來的商機，欲在智能電纜范疇里掘金。

　　在智能電網運用方面，其運用范疇將不斷擴大。電力體系各環節將基本完成智能化，各項技能經濟指標和配備質量全部到達國際水平。

　　能夠說智能電網建造將引發電力設備的全部革新：變壓器要愈加智能，開關設備要隨時反應狀況，繼電保護設備要與一次設備交融，電纜也要變得智能。智能電網對線路的請求有自確診、自恢復的功用，需求電纜公司不斷立異，出產“智能電纜”。對一般電纜商品來講，需求經過立異驅動，開發一些自確診的電纜商品。

　　我國建造剛強智能電網的意圖，是保證電網的安全牢靠，讓大家用起來更方便、更定心。這就請求電網有關設備愈加牢靠。削減電纜毛病發作的辦法，是運用合格的電纜，設置安全的電纜通道和按規程敷設，定時查看，進行狀況評價。現在在超高壓電纜里敷設一些光纖光纜，經過光纖光纜能夠查看它的局放，查看它的溫度，這相當于有了必定的感知作用，這些即是智能電纜。大城市雙環網供電、空間走廊日益狹小、市中心地下電纜率進步，對電纜帶來極大需求。而電纜的免保護請求和絕緣耐壓的壽命重視，又對配電電纜的絕緣介質、性能指標、品牌諾言提出了更高請求。

我國一些大的電線電纜公司現已開端了智能電纜范疇的掘金。現在，輸電網、配電網、用戶側、分布式動力的運用、太陽能、分布式風電這些范疇中電纜正在廣泛運用，同時，在智能電網的大環境下，第三次工業革新將信息、可再生動力和分布式運用技能交融完成一體化開展，作為其中環節的電纜需求有關于智能化的考量，智能電纜應運而生。在智能電網建造的股動下，電纜職業的相貌正在發作變化。“面目一新”的電纜工業，必然會以愈加沉著的姿勢迎候電力智能時代的到來。跟著該技能的廣泛運用和不斷改進，體系的本錢也將大幅下降，并有望變成21世紀全球的一個重要工業。

　三、智能電網是能源轉型關鍵有哪些亮點？

　　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。

　　1.未來實現什么樣的目標

　　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。

　　2.智能電網是能源轉型的關鍵

　　首先，在清潔能源消納方面，未來我國風電、光伏發電的發展空間巨大，但可再生能源并網消納問題將長期存在，必須作為我國智能電網建設中需要重點解決的問題。具體措施包括構建安全高效的遠距離輸電網、實現可靠靈活的主動配電網，以及通過加快微電網建設，推動分布式光伏、微型燃機及余熱余壓等多種分布式電源的廣泛接入和有效互動。

　　其次，在提升輸配電網絡的柔性控制能力方面，我國能源資源和用電需求在空間分布上的不均衡決定了必須通過大規模、遠距離電力傳輸來保障全國電力供應，同時，隨著可再生能源開發規模的提升，其消納和配置的范圍也需同步擴大，跨大區、遠距離聯網將更有助于可再生能源的跨區域互補消納。這樣一個超大規模交直流互聯電網，提升電網的柔性控制能力是保障其安全穩定運行的基礎保障，具體目標是顯著增強電網在高比例清潔能源及多元負荷接入條件下的運行安全性、控制靈活性、調控精確性和供電穩定性。

　　第三，在滿足并引導用戶多元化負荷需求方面，一方面，我國能源的利用效率和能源系統的資產利用效率還不高，用戶側巨大的調節資源還沒有調動和發揮。隨著電力市場的成熟完善，用戶將可以根據電價信號靈活調整用電行為，參與系統調峰，有利于電力系統接納更多的可再生能源。另一方面，隨著分布式能源、電動汽車的普及和利用，用戶對用電便捷性、選擇性、擴展性的要求更加突出，將從單純電力消費轉變為消費、生產、存儲多位一體，并從單一消費電能的需求擴展至對冷/熱/電等多種能源及不同供能品質的多元化需求。因此，必須轉變傳統的以供定用的服務模式，建立多種發電和用電設備之間的交互平臺，并進一步發展微網、綜合能源系統及能源互聯網等新型多能源供需互動技術。

　　3.有什么樣的亮點

　　亮點一是給出了智能電網清晰的內涵界定，有利于行業內外統一共識，打造合作共贏的智能電網發展生態。自2002年美國最早提出智能電網概念以來，智能電網的理念內涵不斷發展，是一個不斷凝聚共識的過程。美、日、韓等國和歐洲根據本國本區域能源、產業發展的實際需求，在智能電網的發展重點和戰略目標上各有側重，一直沒有形成國際統一的定義。2009年，國家電網公司提出堅強智能電網戰略，并通過三步走的戰略舉措推動智能電網建設，以科技創新和發展實踐逐步引領發展潮流，促進了國際智能電網理念的趨同化和共識化。從電網發展規律看，智能電網應是電網發展的高級階段，不僅包含配用電側智能化、互動化技術，而且涵蓋發、輸、變、配、用、調度、信息通信平臺等電網全環節，通過信息通信技術與電網技術的深度融合，促進電網實現自動化、信息化和互動化。

　　亮點二是對未來發展智能電網的重點領域進行了詳細部署，對相關行業和產業單位加大研發投入、加快市場推廣提供了重要指導。智能電網是未來電網的發展潮流，代表了電網先進生產力的方向，具有強大的科技創新和產業帶動作用。《意見》明確提出了十項主要任務，其中指出了智能電網未來發展的八個重點領域。八個領域既對《意見》提出的“到2020年，初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經濟、清潔環保的智能電網體系”發展目標形成了直接支撐，更對未來幾年電力系統各環節的關鍵技術、裝備、系統的研發推廣方向給出了較為清晰的規劃。

　　亮點三是明確了智能電網是發展能源互聯網的基礎平臺，強調了信息與能源的深度融合、以及基于互聯網思維促進智能電網商業模式創新。這可以說是智能電網在能源革命、“互聯網+”國家戰略以及電力市場化改革三大時代背景下進一步創新發展的重點方向，體現了智能電網的與時俱進和理念升級。

4.帶給我們什么？

　　隨著全球能源生產消費的持續增長，能源安全、環境污染、氣候變化等成為威脅人類社會發展的重大問題。構建安全、穩定、多元、清潔的現代能源體系迫在眉睫。智能電網是能源轉型升級的必要條件，是實現全球能源互聯網構想的重要支撐。

　　它的發展，不但能帶動產業升級，推動能源科技的創新，更為人類未來能源解決方案提供支撐。本期封面文章，我們再度聚焦智能電網，展望智能電網未來發展新格局，并期待它的發展為轉型中的中國釋放更多的創新能量。

　　5.如何分析智能電網？

　　首先分析“智能”、“電網”與“智能電網”。智能電網中的“智能”不是指常規的自動化，而是智能化。自動化是相對于由人直接操作而言的，即把人在現場直接操控的一些工作交由機器執行，或者由人在遠程指揮完成。即人在自動化中仍然是分析問題、解決問題、發出指令的主體，而自動化只是解決問題的工具，如同無人值守變電站，自動步槍等。智能化是指機器或者系統，根據人設定的目標和條件，自主分析問題、解決問題。雖然自動化及智能化系統仍然受人控制，但是人的作用由發出指令過渡到設定功能。我國一些變電站綜合自動化運行管理中的有些環節已經不僅限于常規自動化功能，還能夠實現在線自診斷，并將診斷結果送往遠方主控端。因此，智能化是構成電網系統區域子系統或者整個電網為了實現新的重大功能所具有的智能。這些重大的功能包括能源變革中的電網安全、經濟、綠色運行。

　　其次，智能電網中的“電網”不是指常規的電網而是新型電網。常規電網是指電力系統中各等級電壓的變電所及輸配電線路組成的整體，通常包含變電、輸電、配電三個單元，電力網的任務是輸送與分配電能，改變電壓。而新型電網中，“電網”的概念有所拓展，一是增加了大量不同性質的“儲電”方式，包括抽水蓄能發電、新型儲電系統或設備，包括對高載電生產廠（如電解鋁）通過智能化改造以起到移峰填谷的“儲電”作用。二是大量可再生能源發電接入電網，使原來的單向電力“用戶”成為雙向電力“客戶”，相應地需要對原有的電網進行硬件改造以滿足電網安全的需要。三是電網的概念將延伸到發電端，根據需要包括部分或者全部發電設備。

　　再次，智能電網是一個整體的新概念，不是“智能”與“電網”的簡單疊加。一是不能用“智能”簡單定義傳統“電網”，智能電網應是智能化及新型電網融合成為一種全新的電網運行形態。二是不能理解為整個電網智能化才是智能電網。智能電網是一個龐大的系統，可以由很多部分組成，如智能變電站、智能配電網、智能電能表、智能調度、智能城市用電網、新型儲能系統等，根據需要可將多個系統整合為一個系統。還可以根據需要在電網的某一個局部進行智能化，如既可以優先在輸電側，也可以優先在配電網實現電網的智能化。

　　6.怎樣破局智能電網？

　　要徹底解決智能電網發展中的困境迷局，加快中國堅強智能電網建設，我們需要從以下兩個方面同時入手：

　　（1）技術困境是主要攔路虎，正因為技術困境，才導致智能電網建設的迷茫和停滯。要突破技術困境，筆者認為首先要解決平臺性的問題。國家搭建平臺，提供一部分“試驗田”，減輕技術型企業研發壓力，讓企業可以大膽去進行突破。而非像現在一樣，一邊要研發新技術，一邊還需要保證市場。導致企業放不開手腳，陷入研發步子小，創新變更新的怪圈。

　　（2）要將陳舊落后的配電網建設重視起來。中國的配電網建設良莠不齊，歷史遺留問題很多，如果要建設堅強智能電網，首先要建設起現代化的堅強電網。配網自動化是一切智能化的基礎，中國在這方面需要的不是技術，而是態度。要把在沿海發達地區的自動化技術普及開來，要讓地方電網主動去更新老舊的設備，要督促和監督電網的建設和改造情況。

　　7.智能電網在實踐方面成果頗豐

　　在多年的發展中，中國智能電網在實踐方面取得了巨大成果。圖為上海世博會期間，世博會場館中的國家電網館智能電網綜合示范展示區，展示區讓前來觀賞的人們感受“智能化”的生活。

　　最近，智能電網再一次受到業界的高度關注。

　　此次關注的焦點，是7月6日國家發改委、能源局共同發布的《關于促進智能電網發展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。這是首份國家層面支持智能電網發展的重要文件，這樣一份文件的出臺，毫無疑問將為智能電網的發展帶來新機遇。

　　《意見》指出，智能電網具有高度信息化、自動化、互動化等特征，可以更好地實現電網安全、可靠、經濟、高效運行。發展智能電網是實現我國能源生產、消費、技術和體制革命的重要手段，是發展能源互聯網的重要基礎。可以說，對于這份指導意見，業界期盼已久。在我國發展了多年的智能電網，亟需這樣一份綱領性意見來凝聚認識、合力共進。

四、智能電網的下一個方向何在？

　　統籌考慮前瞻性技術與實用化技術，推動能源結構清潔化轉型和能源消費革命，是智能電網未來規劃的趨勢。

　　智能電網建設規劃引領政府發布《關于促進智能電網發展的指導意見》中明確指出，信息化、自動化、互動化是智能電網的三個典型特征。應用互聯網、物聯網、大數據等各種先進信息通信技術的“信息化”建設為智能電網各項規劃任務提供支撐性基礎平臺；電網運行設備及調控實施的“自動化”水平則直接決定電網能否安全穩定運行；而推進“互動化”的源-網-荷體系發展，促進能源生產及消費方式變革，正是智能電網建設的最終目標。

　　1.信息化建設

　　重點在通信支撐網和信息平臺兩方面進行規劃和布局。

　　在通信支撐網方面，重點開展電網生產、調度控制所需的通信主備支撐通道建設，對省際骨干傳輸網加強、優化，改造承載重要業務的通信電路，增強網絡抵御多點故障的能力；提高數據通信網絡覆蓋和接入帶寬，實現各級單位、各級變電站、供電所（營業廳）的全覆蓋；擴充并完善10千伏通信接入網，提高10千伏配電站點在各類供電區域的光纖通信覆蓋范圍，2020年實現國家電網公司A+類供電區域光纖通信覆蓋率90%以上；結合配電自動化和配網調控一體化工程建設要求，構建光纖、無線、載波等多種通信方式并存的通信接入網平臺。

　　在信息平臺方面，建設覆蓋智能電網多個環節、多個層次的一體化信息集成平臺，應用云計算、大數據、物聯網和移動技術與公司生產、經營和管理深度融合，實現信息化融入公司全業務、全流程，滿足公司精細化管理和跨業務數據應用；試點建設電網主營業務應用，建成由生產控制云、企業管理云、公共服務云組成的一體化業務應用系統。

　　2.自動化建設

　　重點在輸電、變電、配電、調度四方面進行規劃和布局。

　　在輸電方面，示范高壓大容量柔性直流輸電、多端柔性直流輸電、海上風電等技術，2020年建成±1100千伏特高壓直流輸電示范工程，解決大規模清潔能源送出問題；重點在核心骨干網架的重載線路、戰略輸電通道、重要跨越區等區段，進行輸電設備狀態監測系統建設；在自然災害多發的線路地區進行山火、覆冰、雷電等監測及防災減災預警系統的部署建設；推廣直升機、無人機、機器人線路巡檢，擴大輸電線路監測及智能化巡檢試點范圍。

　　在變電方面，持續推廣智能變電站建設，同步對老舊變電站進行智能化改造。推進變電站一次設備智能化，研發應用智能變壓器、智能斷路器等智能設備，構建變電設備狀態監測平臺，建立各環節高度融合的智能變電站技術體系。

　　在配電方面，有序推進配電自動化系統建設，差異化選擇適合區域需求的配電自動化建設方案及技術路線，逐步提高不同地區配電自動化覆蓋率，提升配電自動化系統與主網、營銷等體系的信息共享水平，2020年實現國家電網公司各類供電區域配電自動化系統100%覆蓋。

　　在調度方面，進一步提升各級智能電網調度控制系統功能應用，優化調度數據網絡結構，實施網絡帶寬擴容，完善安全防護體系架構，進一步加強各級調度、各電壓等級廠站和各類控制系統安全防護覆蓋；進行風電與城市供熱聯合調度運行示范，攻關適應高比例清潔能源接入的交直流混聯電網系統級運行控制技術，研究建設統一的大電網智能調度、經濟運行與安全防御系統，進一步保障電網安全穩定運行。

　　3.互動化建設

　　重點在常規電源并網、大規模新能源接入、分布式電源接入、智能互動用電、電動汽車充換電設施接入五方面進行規劃和布局。

　　在常規電源并網方面，推廣實施常規火電機組參數實測工作，提高系統計算的準確性，開展火電機組脫硫脫硝等信息監測功能建設，做到電源與電網之間的信息開放互通。通過對電源的優化調度，推進電源結構調整，探索對主動參與調峰調頻的電源建立運營補償機制。

　　在大規模新能源接入方面，推廣大規模風電/光伏功率預測技術，2020年新能源發電功率預測精度提升2%～3%，建成覆蓋并網新能源電站的資源監測網絡；推廣清潔能源優先調度技術，攻關大規模可再生能源基地電力外送與調控技術、大規模分布式能源靈活并網運行控制技術及大規模儲能技術，研究風光儲聯合優化調度技術，提升大電網控制接納新能源能力；對風電場、光伏電站配置的儲能系統，開展基于靈活電價的商業模式示范項目建設。

　　在分布式電源接入方面，推廣分布式電源即插即用并網設備及系統，實現用戶側分布式電源及儲能系統與電網的雙向互動；加強分布式電源與微電網并網仿真試驗、檢測技術、運營管理及運行控制技術研究，在具有多種能源利用條件的地區，開展分布式電源多能互補綜合示范工程，提升多種能源的綜合利用效率，提高配電網對分布式電源的接納能力；有序推進微電網在海島、山區等偏遠區域的示范應用，提高配電網整體抗災能力和災后應急供電能力。

　　在智能互動用電方面，全面推廣應用智能電能表，建設用電信息采集系統，進一步完善智能電能表多元化計量模式和互動功能，支持未來實時電價機制，支撐用戶需求側響應、信息互動、分布式電源接入、電動汽車充放電等業務；建設用戶需求側響應管理系統，健全需求響應工作機制和交易規則，試點示范大規模用戶參與需求響應調峰示范項目，探索靈活多樣的市場化交易模式；示范建設智能小區、智能樓宇、智能園區，提高有序用電和能效服務的智能化程度，支撐智慧城市建設；進一步擴大電能替代范圍和實施規模，推廣應用熱泵、電采暖、港口岸電等技術，提升大氣環境污染治理水平；選擇適宜地區，開展基于光伏、風電、燃氣的冷熱電三聯供的多能源互補綜合利用示范項目建設；完善與煤、油、氣等相關能源領域的用戶信息共享，建設跨行業能源運行動態數據集成平臺。

　　在電動汽車充換電設施接入方面，推進高速公路快充網絡及車聯網服務平臺建設，接入社會資本投資建設的充電設施，提升充換電設施互動服務能力，滿足2020年500萬輛電動汽車的充換電需求；開展電動汽車電池梯次利用技術研究，提高車載儲能電池利用效率及車網互動服務技術水平。

除此之外，還應掌握新型基礎材料核心技術，推廣應用國產大功率電力電子器件、安全控制芯片，研發新型磁性材料、直流絕緣材料、寬禁帶半導體材料等，實現柔性直流工程系統設計、儲能相關設備研制等關鍵技術突破。