智能電網建設將是中國電網未來十年發(fā)展的主要方向，傳統(tǒng)電網存在不支持大規(guī)模間歇性電源與分布式電源接入、輸電損失巨大、且用戶側無法互動等問題，無法滿足低碳經濟時代的要求。智能電網作為先進信息技術和高級物理電網的充分結合，是解決未來能源輸送問題的理想方案，是未來電網發(fā)展的大趨勢。
世界能源發(fā)展格局正發(fā)生著重大而深刻的變化，新一輪世界能源變革的目標是通過科技創(chuàng)新，實現以低碳能源為核心的低碳經濟。世界主要發(fā)達國家紛紛把發(fā)展智能電網作為搶占未來低碳經濟制高點的重要戰(zhàn)略措施，掀起了一場全球范圍的智能電網建設熱潮。
隨著智能電網概念在全世界范圍內的升溫，中國國家電網公司迅速將智能電網上升到戰(zhàn)略層面，于2009年5月提出了全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強電網為基礎，以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能電網計劃。并針對此計劃國家電網做出了三步走的規(guī)劃，2009~2010年為規(guī)劃試點階段，2011~2015年為全面建設階段，2016~2020年為引領提升階段。
2009年8月，第一階段工作已全面啟動，重點開展電網智能化規(guī)劃工作，制定技術標準和管理規(guī)范，研究關鍵技術和研發(fā)智能化設備，開展各環(huán)節(jié)的試點工作。據悉，目前第一階段工作已取得了一定的進展。
2010年國家電網的工作部署中提到，預計2010年在電網建設方面投資2274億元，智能電網作為投資重點。按照國家電網勾勒的目標，到2020年，基本建成堅強智能電網，形成以華北、華東、華中特高壓同步電網為接受端，東北、西北電網為輸送端，連接全國各大煤電、水電、核電和可再生能源發(fā)電基地的堅強電網結構。
業(yè)內人士指出，由于智能電網的兼容性極強，便于風電、光伏等新能源并網發(fā)電，所以風力發(fā)電等受制于電網調度的瓶頸有望打破。一旦入網瓶頸攻克，風電、光電等新能源電力將迎來新的發(fā)展時期。因此，堅強智能電網將成為今后中國電力系統(tǒng)的重要平臺，將未來電網發(fā)展方向集成到一起，特高壓、清潔能源接入、電網自動化控制和智能電表等都將在此平臺上發(fā)展。
圖1 國家電網公司召開統(tǒng)一堅強智能電網建設調研座談會
特高壓是主旋律
近年來，中國電力工業(yè)快速發(fā)展，跨區(qū)跨省電網建設快速推進，電網網架結構得到加強和完善。截至2008年底，中國發(fā)電裝機容量7.92億kW，全社會用電量3.43萬億kWh。預測到2020年，中國電力需求將達到7.7萬億kWh，發(fā)電裝機達到16億kW，均在現有基礎上翻一番；同時，中國各地資源分布和經濟發(fā)展也不相同。因此，中國為推動電力能源在全國范圍內的優(yōu)化配置，保障安全可靠的電力供應而發(fā)展智能電網。
中國智能電網將以特高壓電網為主干，通過建設堅強智能電網，提高電網大范圍優(yōu)化配置資源能力，實現電力遠距離、大規(guī)模輸送，滿足經濟快速發(fā)展對電力的需求。預計截至2020年，中國特高壓電網將基本建成，屆時輸送電量將達到2億kWh以上，占全國裝機總容量的25%。
中國大力發(fā)展特高壓是由中國經濟發(fā)展階段、能源集中分布特點決定的。中國的一次能源分布與生產力布局很不均衡，煤炭、水能兩大能源支柱以及可大規(guī)模開發(fā)利用的陸地風能和太陽能資源主要集中在西部和北部地區(qū)，而能源消費需求主要集中在經濟較發(fā)達的中東部地區(qū)，負荷中心與大型能源基地距離大都在1000
km以上，并且中間缺乏電源支撐，較難實現500 kV交流接力送電，特高壓輸電是理想的選擇。
另外，特高壓電網的最大特點是大容量、遠距離輸電，這對電網的建設和特性提出了更高要求。中國在研究和建設特高壓電網的過程中，不斷探索怎樣將特高壓電網建設成具有“高智商”的電網，使它與生俱來就有安全、可靠、高效的特質，而智能電網正好可以滿足其需求。特別是在中國首條特高壓試驗示范工程成功投運后，中國在遠距離、大容量、低損耗的特高壓核心輸電技術和設備國產化上獲得了更多的經驗和成果，為今后推進智能電網的建設奠定了強大的基礎。
圖2 1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程
2009年，國家電網公司公布的智能電網發(fā)展計劃也強調指出，中國的智能電網首先是一個堅強的電網，其中，具有長距離、大容量輸電特征的特高壓電網將成為核心環(huán)節(jié)。國家電網公司總經理劉振亞說，積極發(fā)展智能電網已成為世界電力發(fā)展的新趨勢，堅強是智能電網的基礎，智能是堅強電網充分發(fā)揮作用的關鍵，兩者相輔相成，協(xié)調統(tǒng)一。
2009年內國家電網開工建設淮南-上海、錫盟-上海、陜北-長沙特高壓交流輸變電工程，推進向家壩-上海、錦屏-蘇南特高壓直流工程建設；同時積極推動淮南、晉東南、錫盟、陜北、寶清等煤電基地，金沙江下游、雅礱江、黃河上游等水電基地開發(fā)，以及哈密、酒泉等火電、風電基地
“打捆”外送，促進特高壓電網與能源基地協(xié)調發(fā)展。2012年中國特高壓交流骨干網架將初具規(guī)模。
在整個特高壓工程布局中，晉東南-南陽-荊門線只是開局。根據國家電網下一步規(guī)劃，到“十二五”初期，國家電網將建成“兩縱兩橫”特高壓骨干電網，將陜北、晉東南煤電基地的電力輸送到華中、華東地區(qū)；將蒙西煤電基地電力送到華北、華東地區(qū)；將西南水電送到華中、華東地區(qū)。
國家電網公司研究室主任葛正翔表示，采用特高壓加快能源基地的電力外送工作，不久就會付諸實施。預計智能電網總投資規(guī)模接近4萬億元。2009~2010年，投資約5500億，其中特高壓電網投資830億元；全面建設階段投資約2萬億元，其中特高壓電網投資3000億元；基本建成階段投資1.7萬億元，其中特高壓投資2500億元。有了特高壓輸電的技術支持，國家智能電網的建設，在2010~2015年將大面積推開，計劃到2020年，全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網。為此，國家在特高壓輸電方面的投入將超過6000億元。
可再生能源并網是關鍵
有研究預計到2020年，中國清潔能源總量將達到5.7億kW，其中風電裝機將達到1億kW以上。清潔能源將是未來發(fā)展的大趨勢，隨著社會對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，以風、光、核為代表的清潔能源將迅速發(fā)展。
“而清潔能源的發(fā)展，對電網提出了新的要求。”國家電網對外聯(lián)絡部新聞處副處長劉心放表示，只有建設智能電網，才能適應并推動清潔能源的發(fā)展。由于風電、太陽能等可再生能源發(fā)電具有間歇性、隨機性、可調度性低的特點，大規(guī)模接入后對電網運行會產生較大影響。中國相對集中的資源分布條件、相對薄弱的電網發(fā)展基礎以及新能源迅猛發(fā)展勢頭和基地式開發(fā)模式，對電網的適應性和安全穩(wěn)定控制水平提出了更高要求。因此，智能電網首先應該是“堅強的電網”，才能實現能源的大范圍優(yōu)化配置，保障安全可靠的電力供應以及打破電網對可再生能源發(fā)展的制約。
圖3 甘肅風能產業(yè)帶
為此，國家電網公司副總經理舒印彪認為，應盡快把堅強智能電網建設上升為國家戰(zhàn)略。他同時表示，建設堅強智能電網是適合中國國情的戰(zhàn)略性選擇。由于堅強智能電網建設是一項涉及多領域、跨行業(yè)乃至社會理念轉變的龐大系統(tǒng)工程，因此，必須將其上升為國家戰(zhàn)略，統(tǒng)一認識、統(tǒng)一目標、穩(wěn)步推進，才能更好地把握世界發(fā)展趨勢，抓住歷史機遇，實現電力系統(tǒng)和相關產業(yè)的跨越式發(fā)展。這也是促進新能源發(fā)展的重要基礎。
國家能源局新能源處處長梁志鵬透露，目前國家能源局也正在著手建立新能源并網技術規(guī)范以及新能源檢測機制，目前已經安排了少量資金對相關工作予以支持，國家電網制定的風電場、光伏電站接入電網的技術標準對國家標準制定將起到參考作用，預計國家標準規(guī)范將很快得到完善。
智能電網是解決可再生能源并網問題的關鍵已成為共識。以風電上網為例，截至2008年底，風電的裝機容量從2002年前的46.8萬kW迅速發(fā)展到1200萬kW，大增了25倍，是“十一五”規(guī)劃任務的2倍。到2020年中國風電裝機將達到1.2億kW，約為2008年裝機量的8倍多，比原先的規(guī)劃目標大為提高。
不過，與快速增長的裝機速度大相徑庭的是，近三成的機組處于閑置狀態(tài)。風力發(fā)電不穩(wěn)定，接入技術、輸電技術不過關，均是風電發(fā)展建設過程中最為敏感的焦點問題。風力屬于不可控的能源，時有時無，時大時小，而要把風電變?yōu)榉€(wěn)定的電源，就需要對它進行調峰。
劉心放表示，調峰的方法有很多，比如，建蓄能電站、儲能基地等，但這些都比建堅強型智能電網的成本高、適用性也較弱。“建智能電網可以實現全國性的電力調配，從而把清潔能源送到需要電力的地方，實現電力供需的實時調配。”
舒印彪認為，借助這個智能電網，將煤電和風電“打捆”輸送，就能夠將西北地區(qū)的風電輸送到華北、華中、華東負荷中心，實現風電在全國范圍內消納。
信息化是基礎
智能電網被喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經系統(tǒng)”，是當今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，也是一項龐大的系統(tǒng)工程。中國電力企業(yè)聯(lián)合會王永干秘書指出，智能電網融合了電網、通信、IT、新材料等各行業(yè)的科技成果，只有各行業(yè)融合，才有助于促進和建設好智能電網。
國家電網能源研究院總工程師葛旭波認為，信息化是建設堅強智能電網的基礎，智能電網建設將為電網信息化的發(fā)展帶來變革。智能電網的本質就是能源替代和兼容利用，它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上，整合系統(tǒng)中的數據，優(yōu)化電網的運行和管理。要實現整個電網中無所不在的“智能”特色，電力和IT產業(yè)的協(xié)作是必然的。在國家電網智能電網計劃中，大約有60%~80%的投資將用于實現遠程控制、交互智能等非傳統(tǒng)項目。電網對IT支撐需求之強烈前所未有，智能電網將成為拉動電力行業(yè)信息化需求新的增長點。
國家電網公司的“堅強智能電網”計劃的啟動將帶動電網生產運行、經營管理、客戶服務以及社會能源利用模式的重大變革。信息化作為智能電網“四化”特征的突破口，其重要性凸顯。智能電網下信息化的重要特征，其發(fā)展趨勢、建設方向都將成為電網企業(yè)以及IT業(yè)界共同關注的問題。
在智能電網建設的大環(huán)境下，企業(yè)信息化將滲透到電網業(yè)務價值鏈的各個環(huán)節(jié)，管理信息化與自動化的結合將更加緊密，技術引領與業(yè)務驅動并重，信息化與業(yè)務創(chuàng)新將深度融合。國家電網公司高度重視信息化工作。公司信息化系統(tǒng)由生產控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)兩部分組成，緊密圍繞著公司發(fā)展戰(zhàn)略和核心業(yè)務。調度技術支持系統(tǒng)是電網生產控制系統(tǒng)的核心，支撐現代大電網的安全穩(wěn)定運行；管理信息系統(tǒng)覆蓋企業(yè)生產經營管理全過程，支撐現代公司的高效運營。
目前，借助信息化，國調中心能夠采集到各網省330 kV以上線路及裝機百萬kW以上電廠的實時數據。國調中心采用的電能管理系統(tǒng)（EMS），是中國具有自主知識產權的電網調度自動化軟件產品，動態(tài)預警系統(tǒng)總體達到國際領先水平。
管理信息系統(tǒng)在公司發(fā)展中作用日益重要。據悉，通過SG186工程，公司僅用3年多時間，完成了通常需8～10年的信息化工作量。信息化已經從大規(guī)模建設階段進入“建設與應用并重，著力深化應用”的新階段，全面提升了管理效率、效能和效益。目前，通過SG186工程建設，公司實現了總部、網省縱向貫通，相關業(yè)務橫向集成，已構建起全球規(guī)模最大、用戶數最多的企業(yè)級信息系統(tǒng)。
統(tǒng)一堅強智能電網建設是國家電網公司實現工業(yè)與信息化融合的契合點，建設智能電網，“統(tǒng)一”是前提，“堅強”是基礎，“智能”是關鍵，三者相輔相成。多年來，國家電網公司一直高度關注國際電力技術發(fā)展動向，建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的國家電網，電網優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風險能力不斷增強，持續(xù)開展建設以信息化、自動化和互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的統(tǒng)一堅強智能電網。