智能电网的发展性

1. 智能电网的发展性

 “十二五”期间，国家电网将投资5000亿元，建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程，初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。 国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》，明确了坚强智能电网技术标准路线图，是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划是，到2015年基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，形成以华北、华中、华东为受端，以西北、东北电网为送端的三大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。（1）智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。（2）发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳，电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必须更为经济高效，同时须对用电设备进行智能控制，尽可能减少用电消耗。分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供用电模式，促使电力流、信息流、业务流不断融合，以满足日益多样化的用户需求。  日本计划在2030年全部普及智能电网，同时官民一体全力推动在海外建设智能电网。在蓄电池领域，日本企业的全球市场占有率目标是力争达到50%，获得约10万亿日元的市场。日本经济产业省已经成立“关于下一代能源系统国际标准化研究会”，日美已确立在冲绳和夏威夷进行智能电网共同实验的项目。在中电联获悉，2020年中国将建成以华北、华东、华中特高压同步电网为中心，东北特高压电网、西北750千伏电网为送端，联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地，各级电网协调发展的坚强智能电网。华北、华东、华中特高压同步电网形成“五纵六横”主网架。 在绿色节能意识的驱动下，智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域。智能电网是电力网络，是一个自我修复，让消费者积极参与，能及时从袭击和自然灾害复原，容纳所有发电和能量储存，能接纳新产品，服务和市场，优化资产利用和经营效率，为数字经济提供电源质量。智能电网建立在集成的、高速双向通信网络基础之上，旨在利用先进传感和测量技术、先进设备技术、先进控制方法，以及先进决策支持系统技术，实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的高效运行。它的发展是一个渐进的逐步演变,是一场彻底的变革,是现有技术和新技术协同发展的产物，除了网络和智能电表外还饱含了更广泛的范围。建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网，全面提高电网的安全性、经济性、适应性和互动性，坚强是基础, 智能是关键。  其重要意义体现在以下几个方面：（1）具备强大的资源优化配置能力。我国智能电网建成后，将实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升。（2）具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升，电网各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性，减少停电损失。（3）适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制以及常规机组快速调节等控制机制，结合大容量储能技术的推广应用，对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。（4）实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统，实现电网在线智能分析、预警和决策，以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制。（5）满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网，满足电动汽车行业的发展需要，适应用户需求，实现电动汽车与电网的高效互动。（6）实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。可实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理，电网资产利用小时数大幅提升，电网资产利用效率显著提高。（7）实现电力用户与电网之间的便捷互动。将形成智能用电互动平台，完善需求侧管理，为用户提供优质的电力服务。同时，电网可综合利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策以及电动汽车充放电机制，有效平衡电网负荷，降低负荷峰谷差，减少电网及电源建设成本。（8）实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系，实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能，全面实现电网管理的信息化和精益化。（9）发挥电网基础设施的增值服务潜力。在提供电力的同时，服务国家“三网融合”战略，为用户提供社区广告、网络电视、语音等集成服务，为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持，拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力，有力推动智能城市的发展。（10）促进电网相关产业的快速发展。电力工业属于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大、产业链长等特点。建设智能电网，有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级，为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。

2. 智能电网现状

截至2020年底，根据我国智能电网建设规划，我国已基本建成坚强智能电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系。在“十四五”阶段中，我国将重点发展智能电网新能源体系建设。

智能电网建设规划实施以来电网投资额一直维持较高水平
2009年，中国正式启动智能电网计划，自此我国智能电网建设拉开了序幕。中国的智能电网被定义为“坚强的智能化电网”(Strong & Smart Grid)。在“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司首次提出了中国的智能电网发展规划，并确立了总体发展目标。国家智能电网规划的出台，不仅拉开了智能电网建设的序幕，更引领了我国电网系统的不断升级与建设发展。
在我国发展的早期阶段，我国电网在智能化投资的比例较低，但是随着智能电网的推进，智能化投资在电网投资中的比例显著提升。按照我国最初的规划，智能化投资在“十二五”期间的年均投资额是第一阶段的一倍，占电网投资比例也由6.2%提升到11.7%。
随着智能电网建设的展开，智能化投资将明显增加，二次设备投资占比将由目前的不足5%提升至12%-15%。根据规划，2009-2010年、2011-2015年以及2016-2020年三大阶段我国电网计划投资额分别是5510亿元、15000亿元和14000亿元，其中智能电网计划投资额为341亿元、1750亿元和1750亿元。

自2008年实施坚强智能电网建设以来，我国电网投资一直保持快速增长势头，从2010年的3410亿元增长到2018年的5373亿元，年均增速7.2%。在电力体制改革的大背景下，不论是社会形态和电网生态都对给电网企业及电力行业带来全新的挑战。积极转型，由粗放式发展转向集约化发展模式，正成为电网企业长期发展的首要任务。
2019年，电网投资进一步受到管控，全年电网工程投资完成额仅为4856亿元，同比下滑9.62%，为近四年最低。电网公司推行精准投资，意在压减低效投资。电网严控投资主要压的是基建，包括输电、变电、架空线入地，还有收益低且不能计入输配电价的储能，包括发电侧的抽水蓄能和电网侧的电化学储能。2020年电力设备行业受益 “新基建”，国家电网2020以来已经两次追加年度电网投资至4600亿元，发力特高压及电力物联网。

2020年智能电网引领提升阶段基本完成
根据规划，截至2020年，我国智能电网发展的引领提升阶段已经基本完成，基本全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备也达到国际先进水平。

“十四五”着力构建现代新能源体系建设
2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(下称“《纲要》”)发布，构建现代能源体系成为了我国下一阶段能源发展的首要任务。而在现代能源体系的框架下，加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电力系统互补互济和智能调节能力，加强源网荷储衔接，提升清洁能源消纳和存储能力，提升向边远地区输配电能力，推进煤电灵活性改造，加快抽水蓄能电站建设和新型储能技术规模化应用等智能电网相关推进政策也在《纲要》中有所体现。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国智能电网行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

3. 智能电网产业的概念

智能电网是美国总统奥巴马提出的一个概念，又称“电网2.0版”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网，作为国家十二五期间物联网产业发展的十大重点应用领域之一，得到各地政府的大力关注，在已经出台的地方规划中，上海、江苏、广东等省市都已经将智能电网列入地方物联网3-5年发展规划中的重点发展领域之一。

4. 智能电网发展方向？

5. 我国智能电网行业发展趋势如何

智能电网作为有效解决空气污染问题的钥匙，受到了我国电力建设部门的大力推崇。按规划开工建设一批采用特高压和常规技术的西电东送输电通道。
　　目前我国的市场发展情况来看，我国变压器制造行业将迎来一个持续和稳定的发展时期，国内西电东送、南北互供、跨区域联网等工程的建设，带动了中国输配电设备行业的快速发展。
　　近年来，智能电网已经进入全面建设的重要阶段，不仅给变压器制造业提供了良好的增长空间，而且还促进了变压器产品结构的优化和技术的革新。
　　未来几年，我国变压器制造行业又将迎来一个持续、稳定的发展时期。同时，智能电网建设也将对变压器产品结构的优化和技术的革新起着推波助澜的作用。
　　电线电缆行业虽然只是一个配套行业，但占据着中国电工行业25%的产值，是仅次于汽车行业的我国第二大行业。在智能电网的建设与改造背景下，将有望掀起新一轮电线电缆行业发展高潮。
　　建设智能电网是解决新能源和电力发展深层次矛盾的根本，是满足各类大型能源基地和新能源大规模发展的迫切需要，实现能源从就地平衡向大范围优化配置、更大范围统筹平衡的转变。
　　根据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国智能电网行业市场前瞻与投资规划分析报告》分析：为满足社会经济发展需求，需要加快智能电网建设，促进大型可再生能源基地集约开发，最终实现电从远方来。专业行业资讯可以看看中国变压器交易网的行业资讯。

6. 智能电网的发展目标

也因此，到了2019年，为进行电网升级，同时作为刺激经济计划中的一部分，国家出台了《中国智能电网计划》，我国智能电网建设拉开了序幕。根据规划，2016-2020年，我国智能电网发展至引领提升阶段，将全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备达到国际先进水平。国家智能电网规划的出台，不仅拉开了智能电网建设的序幕，更引领了我国电网系统的不断升级与建设发展。



在实际投资中，我国电网总投资远超计划投资额。根据国家电网有限公司披露的社会责任报告，2016-2019年，我国电网实际投资额已经突破19000亿元，远超计划投资14000亿元。
因此可以合理预计，我国智能电网投资额也应大于规划额度，以12.50%的比例测算，2019年我国智能电网投资额为559.1亿元。



——以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国智能电网行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

7. 为什么说智能电网是电网发展的必然趋势？

智能电网是电网技术发展的必然趋势。近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳，电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。

8. 智能电网的重要意义

 坚强智能电网的发展，使得电网功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电力系统安全稳定运行、提供多元开放的电力服务、推动战略性新兴产业发展等多个方面。作为我国重要的能源输送和配置平台，坚强智能电网从投资建设到生产运营的全过程都将为国民经济发展、能源生产和利用、环境保护等方面带来巨大效益。（1）在电力系统方面。可以节约系统有效装机容量；降低系统总发电燃料费用；提高电网设备利用效率，减少建设投资；提升电网输送效率，降低线损。（2）在用电客户方面。可以实现双向互动，提供便捷服务；提高终端能源利用效率，节约电量消费；提高供电可靠性，改善电能质量。（3）在节能与环境方面。可以提高能源利用效率，带来节能减排效益；促进清洁能源开发，实现替代减排效益；提升土地资源整体利用率，节约土地占用。（4）其他方面。可以带动经济发展，拉动就业；保障能源供应安全；变输煤为输电，提高能源转换效率，减少交通运输压力。 （1）能有效地提高电力系统的安全性和供电可靠性。利用智能电网强大的“自愈”功能，可以准确、迅速地隔离故障元件，并且在较少人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常状态，从而提高系统供电的安全性和可靠性。（2）实现电网可持续发展。坚强智能电网建设可以促进电网技术创新，实现技术、设备、运行和管理等各个方面的提升，以适应电力市场需求，推动电网科学、可持续发展。（3）减少有效装机容量。利用我国不同地区电力负荷特性差异大的特点，通过智能化的统一调度，获得错峰和调峰等联网效益；同时通过分时电价机制，引导用户低谷用电，减小高峰负荷，从而减少有效装机容量。（4）降低系统发电燃料费用。建设坚强智能电网，可以满足煤电基地的集约化开发，优化我国电源布局，从而降低燃料运输成本；同时，通过降低负荷峰谷差，可提高火电机组使用效率，降低煤耗，减少发电成本。（5）提高电网设备利用效率。首先，通过改善电力负荷曲线，降低峰谷差，提高电网设备利用效率；其次，通过发挥自我诊断能力，延长电网基础设施寿命。（6）降低线损。以特高压输电技术为重要基础的坚强智能电网，将大大降低电能输送中的损失率；智能调度系统、灵活输电技术以及与用户的实时双向交互，都可以优化潮流分布，减少线损；同时，分布式电源的建设与应用，也减少了电力远距离传输的网损。 坚强智能电网建设对于促进节能减排、发展低碳经济具有重要意义：①支持清洁能源机组大规模入网，加快清洁能源发展，推动我国能源结构的优化调整；②引导用户合理安排用电时段，降低高峰负荷，稳定火电机组出力，降低发电煤耗；③促进特高压、柔性输电、经济调度等先进技术的推广和应用，降低输电损失率，提高电网运行经济性；④实现电网与用户有效互动，推广智能用电技术，提高用电效率；⑤推动电动汽车的大规模应用，促进低碳经济发展，实现减排效益。智能电网概念的发展有3个里程碑：第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。  第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。