各國(guó)智能電網(wǎng)

未來(lái)歐洲電網(wǎng)發(fā)展與電網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵提醒：國(guó)際電網(wǎng)發(fā)

展2種趨勢(shì)，歐洲未來(lái)電網(wǎng)與電網(wǎng)技術(shù)，與未來(lái)電網(wǎng)對(duì)應(yīng)新能

源和可再生能源政策

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步

提供了主要保障。電力工業(yè)可連續(xù)發(fā)展是世界各國(guó)關(guān)注重點(diǎn)

問題之一。而安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)成為現(xiàn)在電力工業(yè)可連

續(xù)發(fā)展三大要素，與電網(wǎng)發(fā)展、電力市場(chǎng)親密相關(guān)。

近年來(lái)國(guó)際上正在重新塑造電力工業(yè)，使之在可連續(xù)發(fā)

展能源工業(yè)中發(fā)揮愈加主要作用。歐洲是國(guó)際電力工業(yè)發(fā)展

一個(gè)經(jīng)典，在電網(wǎng)技術(shù)、未來(lái)能源發(fā)展、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式等方

面具備獨(dú)特經(jīng)驗(yàn)。本文簡(jiǎn)述了國(guó)際電網(wǎng)發(fā)展2種趨勢(shì)，針對(duì)

歐洲未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展方向以及相關(guān)電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了分析，指出

了歐洲發(fā)展新能源發(fā)電所面臨挑戰(zhàn)及其對(duì)中國(guó)啟示。

1國(guó)際電網(wǎng)發(fā)展2種趨勢(shì)

現(xiàn)在，國(guó)際上電網(wǎng)發(fā)展可概括為兩大趨勢(shì)：一是統(tǒng)一或

聯(lián)合特高壓電網(wǎng)；另一個(gè)是分布發(fā)電與交互式供電分散智能

電網(wǎng)。

中國(guó)是統(tǒng)一或聯(lián)合特高壓電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)主要代表。在中

國(guó)，伴隨電力工業(yè)高速發(fā)展，資源分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，

需要提升電網(wǎng)輸送能力，發(fā)展遠(yuǎn)距離大容量輸電，加強(qiáng)統(tǒng)一

或協(xié)調(diào)規(guī)劃建設(shè)，形成統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行統(tǒng)一或聯(lián)合特高壓電

網(wǎng)。中國(guó)政治體系、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、管理體制等也使得電網(wǎng)朝這

個(gè)方向推進(jìn)具備一定優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在正開始研究未來(lái)大電網(wǎng)技

術(shù)，在各方面基本上具備建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電網(wǎng)能力。

在歐洲I,其電力發(fā)展模式是向分布式發(fā)電、交互式供電

分散智能電網(wǎng)過(guò)渡，愈加強(qiáng)調(diào)對(duì)環(huán)境保護(hù)和可再生能源發(fā)電

發(fā)展，這是引領(lǐng)國(guó)際電網(wǎng)發(fā)展另一大趨勢(shì)?，F(xiàn)在這些國(guó)家和

地域電網(wǎng)是聯(lián)合，但因?yàn)榻换ナ焦╇姟⑷嵝越涣鬏旊娂夹g(shù)發(fā)

展，電網(wǎng)發(fā)展方向在發(fā)生改變。能源政策對(duì)電網(wǎng)發(fā)展方向具

備重大影響。歐洲很重視環(huán)境保護(hù)和可再生能源發(fā)電發(fā)展，

在這種能源政策引導(dǎo)下，大力發(fā)展可再生能源發(fā)電；歐盟理

事會(huì)能源政策中心目標(biāo)是發(fā)展風(fēng)能、水電、太陽(yáng)能和生物質(zhì)

能等可再生能源。在歐洲，天然氣作為發(fā)電用能源，發(fā)電裝

機(jī)增量或存量調(diào)整主要依賴新能源或可再生能源，電力需求

趨于飽和，所以，能源發(fā)展終期目標(biāo)是分布式發(fā)電，而不是

強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大。現(xiàn)在歐洲電網(wǎng)發(fā)展方式正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折

點(diǎn)上。

2歐洲未來(lái)電網(wǎng)與電網(wǎng)技術(shù)

前幾年，英國(guó)高校和政府機(jī)構(gòu)專門對(duì)英國(guó)電網(wǎng)機(jī)構(gòu)做了

一系列調(diào)查，調(diào)查題目是《英國(guó)未來(lái)電網(wǎng)和未來(lái)英國(guó)電網(wǎng)》,

主要內(nèi)容是：按現(xiàn)在發(fā)展情況，英國(guó)現(xiàn)有電網(wǎng)經(jīng)過(guò)后，其作

用和現(xiàn)在能否一樣？后電網(wǎng)將是什么形式？為此，他們做了

2個(gè)假設(shè)分析。一是“從零開始”：假設(shè)英國(guó)還沒有形成整個(gè)

電網(wǎng)，電網(wǎng)需從零開始建，同時(shí)基于現(xiàn)有電力需求，在有一

次能源地方建廠，經(jīng)過(guò)與法國(guó)聯(lián)網(wǎng)等方式進(jìn)口所需能源，并

配套建設(shè)電源支撐點(diǎn)。在這種情況下，電網(wǎng)現(xiàn)階段是什么形

式？5年后將是什么形式？后又將會(huì)是什么形式？二是以英

國(guó)現(xiàn)有電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，電能從北往南送，或后電網(wǎng)輸電能

力和電網(wǎng)整個(gè)框架將是什么樣？這么電網(wǎng)發(fā)展有沒有未

來(lái)？假如現(xiàn)在電網(wǎng)形式?jīng)]有未來(lái)，未來(lái)電網(wǎng)應(yīng)是什么形式？

這是個(gè)龐大而復(fù)雜問題，是英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)面臨最大挑

戰(zhàn)。

2.1歐洲未來(lái)電網(wǎng)

與英國(guó)電網(wǎng)情況相類似，歐洲電網(wǎng)也面臨著一樣問題。

與電網(wǎng)大容量和超高壓發(fā)展方向相反，歐洲關(guān)注更多是智能

電網(wǎng)技術(shù)。對(duì)其而言，未來(lái)電網(wǎng)必須建立在電網(wǎng)信息化管理

系統(tǒng)之上，尤其是低壓供電電網(wǎng)信息化控制、流量平衡控制、

網(wǎng)內(nèi)分布式能源智能管理與控制系統(tǒng)、智能保護(hù)系統(tǒng)等。其

電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)是可靠、高效和靈活。歐洲當(dāng)前和未來(lái)電網(wǎng)模

式示意如圖lo

從圖1能夠看出，現(xiàn)在電網(wǎng)是傳統(tǒng)形式，大型集中發(fā)電

廠發(fā)出電能，經(jīng)過(guò)輸、配電網(wǎng)，送到終端用戶。而未來(lái)電網(wǎng)

發(fā)展依靠自然、分散電源點(diǎn)，電廠自主發(fā)電或進(jìn)行高度集中

網(wǎng)絡(luò)管理。

在歐洲未來(lái)電網(wǎng)中，有大發(fā)電廠，同時(shí)還有大量分散、

太陽(yáng)能或家庭用冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)裝置。在英國(guó)，很多家庭

都有自己小鍋爐，能夠自己發(fā)電。在這么電力系統(tǒng)里，輸電

和配電概念逐步含糊了。在這種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，促進(jìn)了2個(gè)很

主要電網(wǎng)技術(shù)——儲(chǔ)能和電能質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展，電網(wǎng)功效

是怎樣去管理、調(diào)度及控制電能。有些技術(shù)在大電網(wǎng)技術(shù)中

也會(huì)用到。所以，歐洲未來(lái)供電結(jié)構(gòu)是分布式發(fā)電和交互式

供電。

在英國(guó)電網(wǎng)中，經(jīng)典電能流向主要是從北向南，在低壓

用戶端（電壓等級(jí)400V）大多有CHP和家庭使用太陽(yáng)能等。

原來(lái)輸電網(wǎng)還部分存在，但新建最多就是交互式供電，如交

互式家庭式供電可將家用剩下電能反送到電網(wǎng)中，這些做法

在英國(guó)電力法中已明確要求。英國(guó)移動(dòng)通信企業(yè)正在推廣其

開發(fā)一項(xiàng)技術(shù)一一智能分散能量控制系統(tǒng)，利用手機(jī)來(lái)控制

家庭微型冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組啟停。家庭組員能夠在回家之前開

啟家庭熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，也可依照市場(chǎng)價(jià)格決定是否發(fā)電，這

意味著可能會(huì)有很多小型、家庭式機(jī)組向電網(wǎng)供電。所以，

電網(wǎng)企業(yè)面臨著技術(shù)上改進(jìn)和創(chuàng)新（如需要雙向保護(hù)等），這

種交互式供電對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定控制、調(diào)度造成很大困難。這不但

給電網(wǎng)技術(shù)、體系、市場(chǎng)、管理等方面帶來(lái)很大影響，而且

對(duì)傳統(tǒng)供電、發(fā)電、輸電、配電一樣也造成不一樣程度影響。

現(xiàn)在，英國(guó)政府激勵(lì)每個(gè)家庭都擁有小型發(fā)電設(shè)備，如在家

中安裝CHP,其能源利用率可能會(huì)比大型發(fā)電廠還高，家庭

式CHP現(xiàn)在還沒有對(duì)電網(wǎng)造成大影響。

未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展形式與世界各國(guó)所關(guān)心二十一世紀(jì)最主

要議題即可連續(xù)、環(huán)境保護(hù)發(fā)展和新能源與可再生能源關(guān)

于。

2.2歐洲電網(wǎng)技術(shù)

歐洲電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要是面向可再生能源系統(tǒng)和

未來(lái)電力系統(tǒng)，并提出了近期、中期及長(zhǎng)久研究計(jì)劃，其中

主要研究重點(diǎn)放在能量?jī)?chǔ)存和電能質(zhì)量確保方面。

2.2.1儲(chǔ)能技術(shù)

在可再生能源發(fā)展中，作為電網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵儲(chǔ)能技術(shù)，是

處理可再生能源間歇性供電問題最有效方法。在中長(zhǎng)久發(fā)展

階段，大量不一樣形式嵌入式發(fā)電方式引入，尤其是大規(guī)模

間歇性可再生能源應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性取決

于這些聯(lián)合分布式發(fā)電系統(tǒng)，供需平衡將是需要處理主要問

題。儲(chǔ)能技術(shù)主要包含：抽水蓄能、壓縮空氣蓄能(CAES)、

燃料電池、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES)、超級(jí)電容器儲(chǔ)能

(比普通電容器高20—1000倍)、熱儲(chǔ)能等。

如在英國(guó)科學(xué)基金和國(guó)家項(xiàng)目中，關(guān)于英國(guó)電網(wǎng)大部分

支撐技術(shù)都是儲(chǔ)能技術(shù)。歐共體一樣關(guān)注儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，它

是處理可再生能源有效利用問題關(guān)鍵。儲(chǔ)能技術(shù)，尤其是將

分布式儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用到一些變電站，建造低成本、高密度、

分散式儲(chǔ)能裝置，對(duì)確保電網(wǎng)穩(wěn)定性、可靠性有很大好處，

對(duì)發(fā)展大電網(wǎng)技術(shù)也很有利。在國(guó)外能源電力方面，這些儲(chǔ)

能技術(shù)能夠支持不一樣能源開發(fā)和利用。

2.2.2智能電網(wǎng)技術(shù)

歐盟理事會(huì)在綠皮書(CteenPaper)“歐洲可連續(xù)、競(jìng)爭(zhēng)

和安全電能策略(AEuropeanStrategyforSustainable,

CompetitiveandSecureEnergy)”強(qiáng)調(diào)歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新能

源時(shí)代。歐洲能源政策最主要目標(biāo)必須是供電可連續(xù)性、競(jìng)

爭(zhēng)性和安全性，從而需要經(jīng)過(guò)制訂一系列政策來(lái)實(shí)現(xiàn)。歐洲

電力市場(chǎng)和電網(wǎng)必須面對(duì)這些新挑戰(zhàn)。未來(lái)整個(gè)歐洲電網(wǎng)必

須向全部用戶提供高度可靠、經(jīng)濟(jì)有效電能，充分開發(fā)利用

大型集中發(fā)電機(jī)和小型分布電源。智能電網(wǎng)技術(shù)是確保歐盟

電網(wǎng)電能質(zhì)量一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。

智能電網(wǎng)是為滿足歐洲未來(lái)供電網(wǎng)需要而進(jìn)行大膽嘗

試，其特征：一是柔性(Flexible),滿足用戶需要；二是易接

入(Accessible),確保全部用戶連接通暢，尤其對(duì)于可再生能

源和高效、零或低C02排放當(dāng)?shù)匕l(fā)電；三是可靠(Reliable),

保障和提升供電安全性和質(zhì)量；四是經(jīng)濟(jì)(Economic),經(jīng)過(guò)

改革及競(jìng)爭(zhēng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)最有效能源管理。智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意如

圖2。

智能電網(wǎng)研究主要包括以下幾個(gè)方面：一是智能配電結(jié)

構(gòu)；二是智能運(yùn)行，電能和用戶適應(yīng)性；二是智能電網(wǎng)管理;

四是智能電網(wǎng)歐洲互用性；五是智能電網(wǎng)斷面時(shí)尚問題。

實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)正常運(yùn)行所需技術(shù)：一是現(xiàn)有配電網(wǎng)技

術(shù)：二是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以提升電能傳輸能力和降低損耗，

如氣體絕緣輸電線路(GIL),超導(dǎo)性、高運(yùn)行溫度、柔性交流

輸電(FACT)技術(shù)等；三是廣域通信，保障網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、在線

服務(wù)、有功運(yùn)行、需求響應(yīng)和需求側(cè)管理(DSM)；四是電力

電子技術(shù)，改進(jìn)供電質(zhì)量；五是靜態(tài)儲(chǔ)能裝置。

實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)運(yùn)行特征需要采取新技術(shù)，新電網(wǎng)技術(shù)可

增加電能傳輸量和降低能量損耗，提升供電效率，而電力電

子技術(shù)則可改進(jìn)供電質(zhì)量。先進(jìn)仿真工具促進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)

用。通信、測(cè)量和商業(yè)系統(tǒng)發(fā)展在不一樣程度上為系統(tǒng)打開

新通道。

3與未來(lái)電網(wǎng)對(duì)應(yīng)新能源和可再生能源政策

3.1歐盟新能源和可再生能源發(fā)電情況及相關(guān)法規(guī)指

令

新能源與可再生能源，尤其是風(fēng)能、水電、太陽(yáng)能和生

物質(zhì)能發(fā)展，是歐盟理事會(huì)能源政策中心目標(biāo)。歐盟于1997

年發(fā)表了《能源未來(lái)：可再生能源》白皮書，發(fā)表了《朝著

歐盟能源供給安全戰(zhàn)略》綠皮書，并采取了一些政策激勵(lì)各

國(guó)更多使用可再生能源電力。春季歐盟理事會(huì)上各組員國(guó)經(jīng)

過(guò)了到實(shí)現(xiàn)可再生能源利用占總能源20%,而且生物燃料能

源利用占10%發(fā)展目標(biāo)，確定可再生能源成為歐洲未來(lái)能源

供給支柱。1月23日歐盟理事會(huì)頒布了可再生能源框架指令

(RenewableEnergyFrameworkDirective)o11月22日，歐盟

理事會(huì)提交歐洲能源技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃(theEuropeanStrate

SicEnergyTechnologyPlan,SET-Plan)0規(guī)劃中提出，歐盟實(shí)

現(xiàn)和2050年戰(zhàn)略目標(biāo)，需要從4個(gè)方面著手：一是在能源

工業(yè)領(lǐng)域制訂新方法，加大財(cái)力和人力投入，提升能源利用

研究和技術(shù)創(chuàng)新能力；二是建立歐盟能源科研聯(lián)盟，加強(qiáng)大

學(xué)、研究院所和專業(yè)機(jī)構(gòu)間科研合作；三是改造和完善歐盟

能源基地設(shè)施，建立新歐盟能源技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)；四是建立由

歐盟理事會(huì)和各組員國(guó)參加歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)小組，以協(xié)調(diào)

歐盟與組員國(guó)間政策和計(jì)劃。

歐盟各國(guó)可再生能源發(fā)電百分比將從1997年13.9%增

力口至I」22.1%,且歐盟15個(gè)組員國(guó)(EU15)(這里指前歐盟15個(gè)

組員國(guó)，因?yàn)樾录尤虢M員國(guó)可再生能源利用和潛力情況在參

考文件中未統(tǒng)計(jì))可再生能源工業(yè)目標(biāo)是：至可再生能源發(fā)電

量將達(dá)成總發(fā)電量33%。在一系列能源政策引導(dǎo)下，歐洲以

分布式發(fā)電為發(fā)展方向。與此相適應(yīng)，研究重點(diǎn)也集中在動(dòng)

力與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、資源深度利用技術(shù)、智能控制與群控優(yōu)

化技術(shù)和綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)上。其中與電網(wǎng)相關(guān)研究主要是

分布式發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)接入研究，以處理分布式發(fā)電與現(xiàn)有電

網(wǎng)設(shè)施兼容、整合和安全運(yùn)行等問題。

在文件中制訂歐盟可再生能源發(fā)展目標(biāo)，指出歐盟15

個(gè)組員國(guó)(EU15)從1995年到可再生能源發(fā)電情況以及歐盟

總可再生能源發(fā)電情況，如表1、2所表示。

3.2發(fā)展新能源與可再生能源發(fā)電需要研究及處理問

題

(1)燃料方面：發(fā)展生物燃料，側(cè)重生物燃料生產(chǎn)可連續(xù)

性及與其余化石燃料競(jìng)爭(zhēng)力；完成國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆

(ITER)聚變裝置建造。

(2)發(fā)電方面：一是最大風(fēng)輪機(jī)發(fā)電裝機(jī)容量倍增研發(fā)

(主要應(yīng)用于近海風(fēng)場(chǎng))；二是大規(guī)模光伏技術(shù)和太陽(yáng)能集熱

發(fā)電技術(shù)商業(yè)化實(shí)現(xiàn)；三是各種分布式發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)；

四是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)商業(yè)化開發(fā)。

(3)電力電子技術(shù)：一是逆變器設(shè)計(jì)及其控制和運(yùn)行(風(fēng)

電、光伏、微型燃?xì)廨啓C(jī))；二是并網(wǎng)技術(shù)；三是太陽(yáng)能充電

控制技術(shù)；四是燃料電池功率調(diào)整系統(tǒng)；五是諧波抑制和能

量管理。

(4)控制與運(yùn)行：一是風(fēng)電、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換最大化(風(fēng)速、

太陽(yáng)光跟蹤控制)；二是形成歐洲智能電網(wǎng)，盡可能使分布式

能源電力并人電網(wǎng)；三是供電質(zhì)量及其控制問題；四是含新

能源發(fā)電配電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行；五是不一樣新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)

合運(yùn)行；六是系統(tǒng)保護(hù)方案等。

(5)儲(chǔ)能技術(shù)：探索新儲(chǔ)能技術(shù)及在成本方面實(shí)現(xiàn)突破。

(6)對(duì)電網(wǎng)影響：一是對(duì)電力市場(chǎng)影響；二是新能源項(xiàng)目

標(biāo)經(jīng)濟(jì)性分析；三是獨(dú)立電力系統(tǒng)(微電網(wǎng))穩(wěn)定性分析；四

是新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)提升發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性分析；五

是含新能源發(fā)電電力系統(tǒng)可靠性分析及評(píng)價(jià)等。

(7)能效研究方面：能效研究方面實(shí)現(xiàn)突破，如材料、納

米科學(xué)、信息與通訊技術(shù)、生物科學(xué)等。

4結(jié)語(yǔ)

歐盟新能源與可再生能源發(fā)電發(fā)展主要經(jīng)驗(yàn)：明確和適

時(shí)修訂發(fā)展目標(biāo)、制訂和完善相關(guān)政策、進(jìn)行資源普查和電

網(wǎng)規(guī)劃、檢測(cè)認(rèn)證產(chǎn)品和設(shè)備裝備質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化以

降低單位成本等，這些經(jīng)驗(yàn)和做法值得我們借鑒。

我國(guó)和歐洲在電網(wǎng)發(fā)展上是2個(gè)比較極端取向：一個(gè)是

大電網(wǎng)，一個(gè)是分散智能式電網(wǎng)。即使新能源發(fā)電帶來(lái)挑戰(zhàn)

不相同，但在新能源發(fā)電對(duì)電力市場(chǎng)影響、電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)、

經(jīng)濟(jì)分析等方面，我國(guó)和歐洲會(huì)碰到一樣問題。我國(guó)在新能

源與可再生能源發(fā)電方面已制訂了相關(guān)近中期和長(zhǎng)久發(fā)展

目標(biāo)，提出了一系列促進(jìn)發(fā)展政策方法，并依照發(fā)展需要適

時(shí)調(diào)整和完善關(guān)于政策方法。打印此文|關(guān)閉窗口上一篇：

國(guó)家電網(wǎng)預(yù)計(jì)用電量增加逾8%

下一篇：宏觀形勢(shì)對(duì)發(fā)電企業(yè)影響及對(duì)策

美國(guó)建設(shè)第一座“智能電網(wǎng)城市”

?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)智能電網(wǎng)城市概念，完全依賴于信息技術(shù)

豐富動(dòng)力系統(tǒng)，高速實(shí)時(shí)雙向通信，遍布整個(gè)電網(wǎng)促使快速

診療和糾正傳感器，峰值效率決議數(shù)據(jù)和支持，分布式發(fā)電,

自動(dòng)化“智能變電站”，居家能源控制裝置及自動(dòng)化家庭能

源使用。

下一代電網(wǎng)，將由數(shù)字技術(shù)提供支持，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)電

商、分銷商以及消費(fèi)者提供更多控制，以確保其提升效率，

并降低運(yùn)行成本。，在全方面努力下，埃克西爾能源企業(yè)（Xcel

Energy）開始引進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)，這將使科羅拉多州（Colo）

博爾德市（Boulder）成為第一座智能電網(wǎng)城市。

正如互聯(lián)網(wǎng)改變了我們交流方式那樣，“智能電網(wǎng)”也

將改變我們輸電方式?；ヂ?lián)網(wǎng)成功在很大程度上得益于本身

聯(lián)網(wǎng)能力，而智能電網(wǎng)將以類似方式，利用寬帶能力和高速

計(jì)算徹底改變最終用戶輸電和配電。

即使這個(gè)概念已經(jīng)存在了最少，但對(duì)于智能電網(wǎng)組成，

人們并沒有這成共識(shí)。然而，一直以來(lái)努力未來(lái)自理論思想

付諸于實(shí)踐政府、工業(yè)、技術(shù)以及政治團(tuán)體都一致同意，智

能電網(wǎng)將采取數(shù)字技術(shù)促使全部系統(tǒng)元件實(shí)現(xiàn)整體實(shí)時(shí)控

制，從發(fā)電到最終用戶。

未來(lái)電網(wǎng)特征

業(yè)內(nèi)觀察人士認(rèn)為，美國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行基本方式在過(guò)去1里

并沒有太多改變。然而現(xiàn)在，因?yàn)槊绹?guó)部分地域電力放松管

制和市場(chǎng)定價(jià)，公用事業(yè)正在尋找一個(gè)使電力消耗與發(fā)電相

匹配方法。許多業(yè)內(nèi)人士關(guān)于全網(wǎng)絡(luò)連接電網(wǎng)愿景是：該電

網(wǎng)能夠識(shí)別電網(wǎng)方方面面，并就其狀態(tài)及自動(dòng)化決議系統(tǒng)消

耗決議進(jìn)行交流。

依照埃克西爾能源企業(yè)發(fā)電分析師近期編寫白皮書，智

能電網(wǎng)通常定義是：在最低程度人工干預(yù)下，利用各種燃料

起源(比如煤炭、太陽(yáng)能、風(fēng)能)，將其轉(zhuǎn)換成電力，供消

費(fèi)者最終使用(熱、光及溫水)智能化自動(dòng)平衡自我監(jiān)測(cè)電

網(wǎng)。他們斷言，這將是一個(gè)使可再生能源得以優(yōu)化利用，并

使環(huán)境得以最大程度保護(hù)處理方案。智能電網(wǎng)能夠覺察系統(tǒng)

組成部分所出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，并能變更電流旅程，以降低過(guò)載,

預(yù)防潛在停電。另外，智能電網(wǎng)促使消費(fèi)者和公用事業(yè)之間

進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，從而允許公用事業(yè)基于人類環(huán)境和/或價(jià)格參

考對(duì)消費(fèi)者能源使用進(jìn)行優(yōu)化。

博爾德市近期改建第29街購(gòu)物中心，其娛樂設(shè)備企業(yè)

(RED戶外店贏得了美國(guó)綠色建筑委員會(huì)(U.S.Green

BuildingCouncil)首批頒布能源與環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)

(LEED)零售資質(zhì)證書。

在過(guò)去左右，幾個(gè)公用事業(yè)已進(jìn)行了包括一個(gè)或一個(gè)以

上智能電網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)計(jì)劃。大多數(shù)常見計(jì)劃是以先進(jìn)計(jì)量設(shè)

備促進(jìn)意在消減需求高峰分時(shí)電價(jià)定價(jià)方案，但?？宋鳡柲?/p>

源企業(yè)計(jì)劃似乎最能包羅一切。

由?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)為未來(lái)測(cè)試所建立電網(wǎng)智能化技

術(shù)實(shí)例以下:

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：該項(xiàng)目創(chuàng)造了有利于降低鍋爐結(jié)渣和積灰最

新系統(tǒng)。鍋爐傳感器直接接入工廠分布式控制系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)

絡(luò)經(jīng)過(guò)采取歷史數(shù)據(jù)來(lái)“學(xué)習(xí)”鍋爐運(yùn)行方式，模仿結(jié)渣和

積灰。

智能變電站：該項(xiàng)目采取前沿技術(shù)改造現(xiàn)有變電站，方

便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)臨界和非臨界運(yùn)行數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目開發(fā)了一個(gè)分析

機(jī)器，方便處理實(shí)時(shí)決議和自動(dòng)化運(yùn)行大量數(shù)據(jù)。項(xiàng)目團(tuán)體

將監(jiān)測(cè)斷路器、變壓器、電池、變電站環(huán)境原因，如環(huán)境溫

度和可變風(fēng)速。

智能分布資產(chǎn)：該項(xiàng)目能夠自動(dòng)向埃克西爾能源企業(yè)發(fā)

出停電通知，并幫助公用事業(yè)更加快速地恢復(fù)服務(wù)，并對(duì)現(xiàn)

有儀表通信設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

智能停電管理：該項(xiàng)目對(duì)采取g個(gè)原因（包含設(shè)備維護(hù)

和實(shí)時(shí)天氣）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)診療軟件進(jìn)行測(cè)試，方便預(yù)測(cè)電力分

布系統(tǒng)存在問題，并建立一個(gè)停電原因模型。變電站饋電線

分析系統(tǒng)，能探測(cè)和預(yù)測(cè)受監(jiān)控變電站電纜和裝置故障。

消費(fèi)者網(wǎng)站入口：該項(xiàng)目允許消費(fèi)者依照小時(shí)能源成本

和環(huán)境原因，為特定裝置（如空調(diào)或洗碗機(jī)）或計(jì)劃預(yù)設(shè)能

源用量，并自動(dòng)控制電力消耗。

風(fēng)能儲(chǔ)存：該項(xiàng)目對(duì)美國(guó)明尼蘇達(dá)州西南部MinnWind

風(fēng)場(chǎng)風(fēng)力渦輪機(jī)1MW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。該儲(chǔ)能系統(tǒng)

意在儲(chǔ)存風(fēng)能，并在必要時(shí)候?qū)?chǔ)存風(fēng)能返回至電網(wǎng)。該項(xiàng)

目將示范增加風(fēng)能可用性，降低長(zhǎng)久排放，幫助降低風(fēng)變率,

并允許?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)滿足可再生能源配額制要求。

12月，?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)建立了智能電網(wǎng)聯(lián)盟，將領(lǐng)先

技術(shù)人員、工程企業(yè)、商業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，以及信息技術(shù)教授召集

到一起。聯(lián)盟組員包含埃森哲企業(yè)(Accenture)、卡倫特集

團(tuán)(CurrentGroup)、施瓦茨工程試驗(yàn)室(Schweitzer

EngineeringLaboratories)以及Ventyx企業(yè)。

智能屋。即使很多工業(yè)用戶經(jīng)過(guò)參加分時(shí)電價(jià)定價(jià)和志

愿降載計(jì)劃，已對(duì)其能源預(yù)算進(jìn)行了管理，但智能電網(wǎng)能夠

為住宅用戶提供類似甚至更強(qiáng)大能源使用控制。

埃森哲企業(yè)將為最好商業(yè)/消費(fèi)者外展實(shí)踐和整體信息

技術(shù)集成咨詢提供指導(dǎo)?？▊愄丶瘓F(tuán)將為連接全部智能網(wǎng)絡(luò)

組件提供通信網(wǎng)絡(luò)(電力線寬帶)，并允許它們相互“對(duì)話”

(相互聯(lián)絡(luò))。施瓦茨工程試驗(yàn)室將為智能變電站提供變電

站技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，如監(jiān)測(cè)器、繼電器、傳感器和開關(guān)。Ventyx

企業(yè)將在需要時(shí)候，識(shí)別適宜工具并發(fā)送正確人員至適當(dāng)位

置，為布署智能電網(wǎng)提供工作管理處理方案。另外，Ventyx

企業(yè)還將為實(shí)時(shí)連接客戶、貿(mào)易及投資決議價(jià)格，以及負(fù)荷

預(yù)測(cè)提供規(guī)劃和分析理論。

博爾德市引領(lǐng)時(shí)尚

為給智能電網(wǎng)建立一個(gè)形象工程，?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)選

擇科羅拉多州博爾德市作為美國(guó)第一座“智能電網(wǎng)城市”。

接下來(lái)幾年里，規(guī)劃系統(tǒng)將為客戶提供意在提升環(huán)境、金融

和運(yùn)行利益技術(shù)組合。在資金方面，?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)預(yù)計(jì)

僅資助項(xiàng)目標(biāo)一部分，并計(jì)劃調(diào)動(dòng)其余起源，包含政府補(bǔ)助

金O

博爾德市居民一直被視為進(jìn)步思想和新興技術(shù)，尤其是

與環(huán)境相關(guān)技術(shù)早期采取者。所以，他們果斷支持確保有效

資源使用和提升客戶控制當(dāng)代化電網(wǎng)資源這一構(gòu)想，就顯得

不足為奇了。

“我們意識(shí)到這是一項(xiàng)龐大任務(wù)，這就是為何我們采取

協(xié)作方式來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)原因。智能電網(wǎng)城市只有在全部利

益相關(guān)者和聯(lián)盟搭檔幫助下才能實(shí)現(xiàn)J?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)

信息技術(shù)運(yùn)行和策略總經(jīng)理邁克?蘭姆(MichaelLamb)說(shuō)。

除了地理集中、規(guī)模理想以及使用全部電網(wǎng)組件外，博

爾德市被選為第一座智能電網(wǎng)城市還因?yàn)樗强屏_拉多大

學(xué)和一些聯(lián)邦機(jī)構(gòu)所在地，包含為聯(lián)邦政府智能電網(wǎng)做出努

力美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院。

智能電網(wǎng)城市以大量基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)和為客戶提供方案

為特色，其中包含：

創(chuàng)建一個(gè)（經(jīng)過(guò)電力線寬帶）為整個(gè)配電網(wǎng)提供實(shí)時(shí)高

速雙向通信通信網(wǎng)絡(luò)。

將變電站轉(zhuǎn)換成能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和通

信，以及優(yōu)化性能“智能”變電站。

應(yīng)客戶邀請(qǐng)，安裝可編程居家控制裝置和全方面自動(dòng)化

居家能源使用所必需系統(tǒng)。

整合基礎(chǔ)設(shè)施，以支持易于調(diào)度分布式發(fā)電技術(shù)（如采

取汽車電網(wǎng)技術(shù)即插即用型混合電力汽車、電池系統(tǒng)、風(fēng)力

渦輪機(jī)及太陽(yáng)能電池板）。

智能電網(wǎng)城市第一階段于8月到位，整個(gè)城市實(shí)施將連

續(xù)整個(gè)。聯(lián)盟預(yù)計(jì)于開始初始評(píng)定。在初始執(zhí)行和評(píng)定后，

?？宋鳡柲茉雌髽I(yè)將利用與州、聯(lián)邦以及監(jiān)管官員進(jìn)行企業(yè)

8個(gè)州立服務(wù)領(lǐng)域更大布署。

“我們還沒有完全了解我們執(zhí)行智能電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，將要

面臨技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)?！碧m姆說(shuō)，“這就是實(shí)施智能電網(wǎng)城市

如此主要原因。博爾德市將成為美國(guó)第一座全集成智能電網(wǎng)

城市，并將充當(dāng)全部這些技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)J

需求響應(yīng)技術(shù)起到了關(guān)鍵作用

兒年前，美國(guó)能源部（DOE）發(fā)起了一項(xiàng)名為電網(wǎng)智能

化(GridWise)倡議，該倡議促進(jìn)了信息技術(shù)將深遠(yuǎn)改變電

網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行愿景。電網(wǎng)智能化構(gòu)想了一個(gè)充滿信息和市場(chǎng)

機(jī)遇從發(fā)電到客戶電器設(shè)備協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

美國(guó)能源部西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室(PNNL)主要致力

于開發(fā)新技術(shù)，以提升電網(wǎng)可靠和可承受能力，以及使用清

潔能源能力。西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室電網(wǎng)智能化項(xiàng)目經(jīng)理羅

伯特?普拉特(RobertPratt)說(shuō)，西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室正在

幫助建立電網(wǎng)智能化聯(lián)盟，即把需求響應(yīng)概念付諸于實(shí)踐智

能電網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者集合。

另外，西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室正在進(jìn)行實(shí)地示范，如近

期完成高級(jí)需求響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)太平洋西北電網(wǎng)智能化試驗(yàn)臺(tái)示

范。本年示范項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)英維思控制器(InvensysControls)

家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到IBM軟件新型高級(jí)儀表和可編程恒溫

器上，將112個(gè)家庭與實(shí)時(shí)電力價(jià)格信息聯(lián)絡(luò)起來(lái)。最終止

果表明，參加者節(jié)約了約10%能源費(fèi)用，而且需求響應(yīng)良好。

這種示范項(xiàng)目突出了需求響應(yīng)技術(shù)好處，包含經(jīng)過(guò)使電

網(wǎng)具備更強(qiáng)靈活性和適應(yīng)性方式，降低峰值需求和提升可靠

性。這些項(xiàng)目顯示了利益怎樣派生，即使降至分布系統(tǒng)水平。

額外利益包含提供調(diào)頻處理方案服務(wù)能力，從而使電網(wǎng)取得

風(fēng)電資源變得愈加輕易，進(jìn)而提升風(fēng)電穿透。

“注意，經(jīng)過(guò)為客戶提供響應(yīng)實(shí)時(shí)(5min)價(jià)格簡(jiǎn)單

自動(dòng)化控制，西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)示范項(xiàng)目給客戶提

供了關(guān)于他們參加信息。其中，該實(shí)時(shí)價(jià)值反應(yīng)了電網(wǎng)響應(yīng)

價(jià)值，并確實(shí)分享了作為獎(jiǎng)勵(lì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值羅伯特?普拉特說(shuō),

“我們以為，這對(duì)于取得公眾廣泛接收智能電網(wǎng)技術(shù)作為日

常生活自然組成部分來(lái)說(shuō)，將是至關(guān)主要J

西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室還研發(fā)了使用小型家用電器，如干衣

機(jī)和電冰箱方法，以幫助保持電網(wǎng)可靠性。這是經(jīng)過(guò)添加自

律感應(yīng)電網(wǎng)頻率或電壓干擾，將負(fù)荷降低到Imin或2min,

以“幫助處理難題”簡(jiǎn)單控制器來(lái)完成。

據(jù)羅伯特?普拉特所說(shuō)，西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室已經(jīng)在一

項(xiàng)實(shí)地示范項(xiàng)目中證實(shí)，這種簡(jiǎn)單裝置是可靠，而且在操作

中無(wú)需客戶注意。啟用這種能力不需要交流，其內(nèi)置于工廠

電器成本足夠低廉。假如這么啟用了足夠電器，其結(jié)果會(huì)是

巨大，安全網(wǎng)將幫助我們保持電網(wǎng)可靠性。

智能計(jì)量是啟用需求響應(yīng)技術(shù)關(guān)鍵，智能計(jì)量提供了所

需硬件。羅伯特?普拉特說(shuō)，“直到你能為客戶或分布式資源

提供獎(jiǎng)勵(lì)，以協(xié)調(diào)電網(wǎng)需要，而且直到你能夠測(cè)量與良好時(shí)

間處理方案合作程度?！?/p>

另外，西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室正在研發(fā)電網(wǎng)試驗(yàn)室-D

(GridLAB-D),即從全部個(gè)人電器操作到變電站運(yùn)行智能

電網(wǎng)開放源時(shí)間序列模擬，作為設(shè)計(jì)技術(shù)和控制策略及確定

其利益平臺(tái)。

“我們希望電網(wǎng)試驗(yàn)室-D成為致力于實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)研究

者和技術(shù)開發(fā)者深入技術(shù)合作基礎(chǔ)J羅伯特?普拉特說(shuō)，“我

們還在考慮這些相同智能電網(wǎng)概念，怎樣被應(yīng)用于大量即插

即用型混合電力汽車充電管理，而無(wú)需增加新發(fā)電或輸配電

容量」

依然存在挑戰(zhàn)

顯然，智能電網(wǎng)實(shí)施將迫