我國(guó)科技部明確指出，智能電網(wǎng)是實(shí)施新的能源戰(zhàn)略和優(yōu)化能源資源配置的重要平臺(tái)，涵蓋發(fā)電、輸電、配電、用電和調(diào)度各環(huán)節(jié)，將廣泛利用先進(jìn)的信息和材料等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模接入與利用，提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。
發(fā)展智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略需求
智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力、能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的體現(xiàn)，國(guó)際和國(guó)內(nèi)的企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)紛紛提出了各自的智能電網(wǎng)定義和解決方案，反映出在發(fā)展智能電網(wǎng)上的需求。我國(guó)科技部明確指出，智能電網(wǎng)是實(shí)施新的能源戰(zhàn)略和優(yōu)化能源資源配置的重要平臺(tái)，涵蓋發(fā)電、輸電、配電、用電和調(diào)度各環(huán)節(jié)，將廣泛利用先進(jìn)的信息和材料等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模接入與利用，提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。
我國(guó)安排智能電網(wǎng)科研項(xiàng)目的指導(dǎo)思想就是結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，滿足國(guó)家需求，依靠自主創(chuàng)新，以企業(yè)為主體加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)研究。通過(guò)攻克關(guān)鍵技術(shù)、形成標(biāo)準(zhǔn)體系、完成示范工程、實(shí)施推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①促進(jìn)清潔能源的發(fā)展，為國(guó)家在應(yīng)對(duì)全球氣候變化等國(guó)際事務(wù)中贏得更大主動(dòng)權(quán)和影響力；②促進(jìn)能源的利用效率的提升和能源利用方式優(yōu)化，應(yīng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求；③促進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈和具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)的形成，取得國(guó)際技術(shù)優(yōu)勢(shì)地位，推動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化。它的原則是反應(yīng)國(guó)家需求，體現(xiàn)國(guó)家目標(biāo)，凝練重點(diǎn)方向，立足于自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)整體的突破。
發(fā)展智能電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)需求
發(fā)展智能電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)需求主要表現(xiàn)在：在傳統(tǒng)的電源之外出現(xiàn)了難預(yù)測(cè)、難調(diào)度、難控制的間歇式能源；大量間歇式能源可能以集中接入方式出現(xiàn)在電源側(cè)，也可能以分散接入的方式出現(xiàn)在負(fù)荷側(cè)；冷熱電聯(lián)供為代表的分布式供能系統(tǒng)正在興起；負(fù)荷不再是純粹的負(fù)荷，能量可能雙向流動(dòng)。再就是電網(wǎng)所面臨的問(wèn)題，如大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，遠(yuǎn)距離大容量的輸送以及對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響；再就是在供電可靠性，用電效率方面的提高；另外是電動(dòng)汽車等新的形式對(duì)電網(wǎng)的影響，如加劇負(fù)荷側(cè)的功率波動(dòng)，影響安全性和電能質(zhì)量，高功率、低電量的特點(diǎn)影響電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
因此，南方電網(wǎng)公司著眼于從國(guó)家的層面來(lái)解決急需的關(guān)鍵技術(shù)，以解決規(guī)?；g歇性能源與分布式電源接入問(wèn)題為十二五科研問(wèn)題的一個(gè)主線。其指導(dǎo)思想是新能源接入、儲(chǔ)能、用戶交互、電動(dòng)汽車等方面以科技計(jì)劃支持為主體，網(wǎng)架、主設(shè)備和調(diào)度平臺(tái)方面以企業(yè)為主體。而電網(wǎng)本身的問(wèn)題，包括網(wǎng)架、主設(shè)備、調(diào)度的問(wèn)題可能將以企業(yè)解決為主。所以國(guó)家在十二五先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域部署了“智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)（一期、二期）”。第一期安排了1個(gè)管理重點(diǎn)項(xiàng)目和21項(xiàng)課題，其中包括南方電網(wǎng)公司承擔(dān)的5項(xiàng)課題。2011年啟動(dòng)第二期智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，包括管理項(xiàng)目支撐計(jì)劃和主題項(xiàng)目。
智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)
第一期智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)主要集中在6個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)方向：大規(guī)模集中接入間歇式能源并網(wǎng)技術(shù)、高密度分布式電源并網(wǎng)技術(shù)、支撐電動(dòng)汽車發(fā)展的電網(wǎng)技術(shù)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)、智能配電與用電技術(shù)以及大電網(wǎng)智能調(diào)度與智能輸變電技術(shù)。2011年第二期稱為“智能電網(wǎng)高級(jí)分析與優(yōu)化”，安排了一個(gè)863重大專項(xiàng)，有18個(gè)題目，有6個(gè)項(xiàng)目由南方電網(wǎng)承擔(dān)。這里也包括了十二五的計(jì)劃，有4個(gè)重大的項(xiàng)目：江西共青城的以電網(wǎng)低碳化為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程，寧夏自治區(qū)的以多環(huán)節(jié)綜合互動(dòng)為特征的智能電網(wǎng)綜合示范工程，海南省的區(qū)域智能電網(wǎng)綜合示范工程，上海崇明島的以大規(guī)?？稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程。這4個(gè)綜合示范工程包含了從整個(gè)省到整個(gè)電網(wǎng)、一個(gè)中心地區(qū)，特別的一個(gè)區(qū)域智能電網(wǎng)的示范等。
南方電網(wǎng)對(duì)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略規(guī)劃
南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)思想是實(shí)事求是地推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，以需求引導(dǎo)、整體規(guī)劃、有序推進(jìn)、重點(diǎn)突破為原則，做好頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)筑一個(gè)合理的智能電網(wǎng)發(fā)展體系，重點(diǎn)方向是爭(zhēng)取在關(guān)鍵領(lǐng)域有所突破，同時(shí)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)研究，用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范智能電網(wǎng)相關(guān)工作，并且有序地推進(jìn)，同時(shí)開(kāi)展示范先行，在取得經(jīng)驗(yàn)以后來(lái)階段實(shí)施。定位是要構(gòu)筑一個(gè)智能高效可靠的綠色電網(wǎng)，以提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平，提高系統(tǒng)和資產(chǎn)的運(yùn)用效率，提高用戶側(cè)的能效管理和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，提高資源優(yōu)化配置和高效運(yùn)用能力，促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展為目標(biāo)。
實(shí)施方案方面，南方電網(wǎng)未來(lái)10年大概分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是規(guī)劃、研究和示范，第二個(gè)階段是示范、推廣和完善。目前規(guī)劃已經(jīng)通過(guò)了專家審查。實(shí)際上智能電網(wǎng)從發(fā)輸配用電，把它劃分為5個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，17個(gè)研究方向，50多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。同時(shí)配送電關(guān)鍵技術(shù)研究安排了50多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，也包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還包括有些示范工程，有專項(xiàng)示范和綜合示范，構(gòu)成了一個(gè)整體。通過(guò)技術(shù)研究來(lái)進(jìn)一步編寫標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)示范來(lái)驗(yàn)證技術(shù)研究，并且通過(guò)示范工程進(jìn)一步指導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究的深化。
南方電網(wǎng)的特點(diǎn)包括大容量，特高壓，遠(yuǎn)距離的輸電，交直流并行等。其中西電東送的容量南方電網(wǎng)約占廣東的1/3。南方電網(wǎng)在煤炭、水電、風(fēng)能和天然氣資源方面所面臨的問(wèn)題。到2010年年底南方五省（區(qū)）電源裝機(jī)總?cè)萘?70GW，其中煤電、火電占了56%，水電占37%，核電接近3%，相對(duì)較高，而風(fēng)能占的比例較少。
現(xiàn)在面臨的問(wèn)題是水電的比例比較高，水火調(diào)節(jié)困難，另外電源離負(fù)荷中心需要更大范圍的資源優(yōu)化配置，更加凸顯了電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題。再就是西部大量的小水電接入電網(wǎng)以后將引起功率的波動(dòng)，低頻增大，另外隨著大量的海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)，大規(guī)模風(fēng)電接入的問(wèn)題。因此需要開(kāi)展先進(jìn)的節(jié)能發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)波功率預(yù)測(cè)，小水電大規(guī)模接入，分布式電源等重要研究項(xiàng)目。在調(diào)度方面面臨的問(wèn)題包括預(yù)警，決策能力不強(qiáng)，數(shù)據(jù)的集約化程度不高，應(yīng)急反應(yīng)速度不快這樣一些問(wèn)題。因此南方電網(wǎng)加強(qiáng)了大電網(wǎng)大容量的交流電預(yù)警技術(shù)的研究，目前為研究支撐南方電網(wǎng)2030年直流輸電規(guī)模做了一些專題。同時(shí)在做一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能接入的重點(diǎn)工作，將來(lái)可以在調(diào)度運(yùn)行中有一個(gè)變電站中間通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)總線把它連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)地線合在一起，這樣一個(gè)分級(jí)的一體化二次系統(tǒng)。在輸電方面面臨著供量超標(biāo)，控制困難，設(shè)備運(yùn)行監(jiān)制水平低這樣一些問(wèn)題，還有抵抗自然災(zāi)害能力比較弱。因此現(xiàn)在也正在建設(shè)幾個(gè)技術(shù)設(shè)施中心，包括雷電定位中心、線路浮冰預(yù)警監(jiān)視中心、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視中心、技術(shù)監(jiān)督中心、仿真技術(shù)中心和情報(bào)中心等。
變電站駕駛艙技術(shù)，使變電站的運(yùn)行人員所面臨的系統(tǒng)就像汽車駕駛艙一樣，無(wú)論是在廣東，還是在云南，貴州，無(wú)論是50萬(wàn)變電站還是11萬(wàn)的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)界面都是一樣的，結(jié)構(gòu)是一致的，它的功能是模塊化的。目前這個(gè)工作已經(jīng)通過(guò)了方案論證，有4個(gè)試點(diǎn)工程正在啟動(dòng)。
在配電領(lǐng)域南方電網(wǎng)也存在著網(wǎng)架弱，配網(wǎng)自動(dòng)化、智能化程度不高，供電可靠性距離國(guó)際一流的供電企業(yè)有較大差距等問(wèn)題，正在考慮研究智育性的技術(shù)，包括配網(wǎng)智能化技術(shù)，配網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)，配網(wǎng)直流技術(shù)，南方電網(wǎng)在深圳將考慮建設(shè)一個(gè)環(huán)網(wǎng)直流配網(wǎng)項(xiàng)目，一方面提高項(xiàng)目負(fù)荷中心區(qū)送電的能力，發(fā)揮柔性直流輸電的優(yōu)勢(shì)，目前在廣東佛山一個(gè)金融區(qū)由政府主導(dǎo)實(shí)施了一個(gè)配網(wǎng)（智育）的項(xiàng)目。
在用電方面存在著和用戶信息互動(dòng)渠道不暢，服務(wù)能力不足的問(wèn)題，目前正在開(kāi)展靈活互動(dòng)的一體化用電關(guān)鍵技術(shù)、電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)，節(jié)能與能效評(píng)估技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等研究項(xiàng)目。
在信息通信領(lǐng)域，存在著分布、海量、高速信息采集、處理及集成支撐系統(tǒng)需完善，缺少專業(yè)的智能電網(wǎng)應(yīng)用分析模型和統(tǒng)一的決策分析平臺(tái)，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全體系不夠完善，智能電網(wǎng)信息安全防護(hù)框架與安全評(píng)測(cè)體系不夠完善等不足，準(zhǔn)備從信息通信安全方面開(kāi)展一體化信息表示模型，主網(wǎng)通信網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)、控制和自恢復(fù)技術(shù)，先進(jìn)信息安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷和評(píng)估技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究。
南方電網(wǎng)863一期項(xiàng)目做了一個(gè)兆瓦級(jí)的儲(chǔ)能電站項(xiàng)目——位于深圳龍崗區(qū)的南方電網(wǎng)兆瓦級(jí)電能儲(chǔ)能站，設(shè)備都是4小時(shí)10兆瓦，目前一期建成是4小時(shí)5兆瓦，一期現(xiàn)在是建了4兆瓦，還有1兆瓦準(zhǔn)備招標(biāo)，第一個(gè)兆瓦是2011年1月份投的，整個(gè)占地面積是4100平米，分了兩層。在項(xiàng)目之前對(duì)各種電池的技術(shù)做了比較，最后得出鋰電池的循環(huán)次數(shù)和能量密度比較高，所以這個(gè)項(xiàng)目4個(gè)兆瓦都選擇鋰電池，都是磷酸鐵鋁電池，其中有3個(gè)兆瓦是比亞迪提供的，有1個(gè)兆瓦是中行鋰電提供的。電池廠家也對(duì)電池做了長(zhǎng)期的分析和研究，比如說(shuō)用一倍的電池容量來(lái)循環(huán)充電的時(shí)候，如果充放電2次以上它還能夠達(dá)到80%～90%的容量，如果是一倍的話下降就比較明顯，如果到了5000次左右基本上降到60%～70%了，這個(gè)電池就不可用了。
南方電網(wǎng)給鋰電池儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的功能有：削峰填谷，系統(tǒng)調(diào)頻，系統(tǒng)調(diào)壓，孤島運(yùn)行，電能質(zhì)量治理，新能源靈活接入。主要是削峰填谷的運(yùn)行，就是在低谷的時(shí)候充電，在高峰的時(shí)候兩次放電，平抑尖峰，以跟蹤功率的方式來(lái)放電，現(xiàn)在每個(gè)月電池大概每一組是50萬(wàn)度電?，F(xiàn)在大概一個(gè)月，4組電池每一組是一兆瓦有兩個(gè)500千瓦并聯(lián)起來(lái)的，我們叫八個(gè)充電機(jī)，總的大概有300多次的充電有400—500多次的放電，應(yīng)該來(lái)講目前數(shù)據(jù)還是很穩(wěn)定，運(yùn)行情況也很好。在2011年8月份明顯的充放電次數(shù)會(huì)多一點(diǎn)，因?yàn)?月份是深圳世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員。
這種形式的電池和電動(dòng)汽車上的電池的差別，顯然這個(gè)壽命會(huì)長(zhǎng)一些，造價(jià)也會(huì)低一點(diǎn)。也比較了電儲(chǔ)能站和（抽水蓄能），除了在運(yùn)行上（抽水蓄能）兩三箱運(yùn)行，這個(gè)電池儲(chǔ)能站可以四箱運(yùn)行，可以進(jìn)行無(wú)功的調(diào)節(jié)，除了這個(gè)以外，它在效率上比（抽水蓄能）要高一些，它是75%的效率，就是用4度電抽水發(fā)3度電，但是它的成本目前比抽水蓄能要高的多，因?yàn)檫€有一個(gè)壽命問(wèn)題。
海南智能電網(wǎng)綜合示范項(xiàng)目，也承擔(dān)了國(guó)家21個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)情況。海南島綜合示范項(xiàng)目主要包含了7大內(nèi)容：①在海口灣將建設(shè)一個(gè)大規(guī)模間歇式能源和儲(chǔ)能設(shè)備以及負(fù)荷的協(xié)同優(yōu)化道路系統(tǒng)，因?yàn)楹Ｄ弦灿写罅康娘L(fēng)電接入，在某些情況下它的間歇式能源滲透率能夠達(dá)到甚至超過(guò)15%，這個(gè)間歇能源也是電網(wǎng)的一個(gè)研究課題。②抽水蓄能和汽車充放電站以及多種形式的儲(chǔ)能的優(yōu)化配置，在海南要建設(shè)兩臺(tái)65萬(wàn)的核電機(jī)組，配套就要建設(shè)一個(gè)抽水蓄能電站。③建設(shè)智能變電站和設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視。④建設(shè)一些電動(dòng)汽車的充放電設(shè)施。⑤居民區(qū)用戶互動(dòng)示范。⑥文明生態(tài)村用戶互動(dòng)示范。⑦酒店群智能自愈配網(wǎng)、智能微網(wǎng)、大規(guī)模儲(chǔ)能、用戶互動(dòng)、電動(dòng)汽車示范。通過(guò)這些項(xiàng)目的研究，提高間歇式能源的整體消耗能力，提高系統(tǒng)的可靠性，在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)智育控制示范區(qū)內(nèi)，供電可靠性要希望不低于99.999%。要極大提高防災(zāi)減災(zāi)的能力，同時(shí)要建成12個(gè)電力汽車充放電設(shè)施，來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)島綠色自由行，將來(lái)要圍繞海南島建設(shè)12個(gè)，在環(huán)島公路上建設(shè)12個(gè)電動(dòng)汽車充電站，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)電力用戶，發(fā)電企業(yè)，電網(wǎng)企業(yè)和社會(huì)的效益最大化，也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益的最大化。
結(jié)論
智能電網(wǎng)的建設(shè)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的方向，需要電力行業(yè)以及電力企業(yè)，各行各業(yè)加以關(guān)注，同時(shí)智能電網(wǎng)建設(shè)也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨的復(fù)雜的系統(tǒng)工作，南方電網(wǎng)將實(shí)事求是來(lái)確定自己的發(fā)展路線和階段目標(biāo)，來(lái)分布實(shí)施，重點(diǎn)推進(jìn)。
作者簡(jiǎn)介
饒宏，南方電網(wǎng)電力研究院副院長(zhǎng)，負(fù)責(zé)南方電網(wǎng)直流輸電與變電智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)研發(fā)，試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)重大項(xiàng)目的實(shí)施，國(guó)家智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程項(xiàng)目總體專家組成員，承擔(dān)了國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃以及“十二五”先進(jìn)能源領(lǐng)域城市電網(wǎng)一批重點(diǎn)科技項(xiàng)目，組織實(shí)施了世界上第一個(gè)國(guó)家直流輸電工程關(guān)鍵科研項(xiàng)目的研究，獲得多項(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)。
