摘要: 智能電網(wǎng)和微網(wǎng)是本世紀(jì)新興的2 個(gè)概念。文中從智能電網(wǎng)與微網(wǎng)的關(guān)系出發(fā), 通過闡述中國式智能電網(wǎng)和微網(wǎng)的內(nèi)涵, 提出未來智能配電網(wǎng)的一種新的組織形式智能微網(wǎng), 并分析了智能電網(wǎng)與新能源的協(xié)調(diào)發(fā)展

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);智能微網(wǎng)；新能源；協(xié)調(diào)發(fā)展

近年來國際范圍內(nèi)逐步開展了智能電網(wǎng)的研究與實(shí)踐計(jì)劃。智能電網(wǎng)的概念最早是美國為了解決日益老化的電網(wǎng)而提出的一種解決方案，旨在通過升級(jí)改造原有電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)達(dá)到更加環(huán)保、高效、互動(dòng)的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。針對(duì)未來含有微網(wǎng)的智能化配電網(wǎng)，美國電力研究院fEPRI)在2004年開始制定了詳細(xì)的科研計(jì)劃，并構(gòu)建了新的科研管理機(jī)構(gòu)和一個(gè)世界范圍內(nèi)智能電網(wǎng)研究的網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)Intelligrid~sj，以引領(lǐng)世界范圍內(nèi)智能配電網(wǎng)的技術(shù)研究。

智能電網(wǎng)技術(shù)有機(jī)融合了高級(jí)傳感、通信、自動(dòng)控制等技術(shù)，具有自我管理與恢復(fù)、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，其快速發(fā)展為分布式能源的無縫并網(wǎng)提供了良好的技術(shù)保障。通過合理利用各類高級(jí)控制技術(shù)，能推動(dòng)各類分布式能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)“即插即用”、實(shí)時(shí)互動(dòng)和協(xié)調(diào)運(yùn)行 。目前，分布式能源的開發(fā)利用多處于自治運(yùn)行模式，缺乏一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的具體發(fā)展模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分布式能源的大規(guī)模的開發(fā)利用。因此，積極研究智能電網(wǎng)環(huán)境下的分布式能源發(fā)展模式對(duì)未來實(shí)現(xiàn)分布式能源大規(guī)模的開發(fā)，緩解能源危機(jī)等戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要的意義。

(一)智能電網(wǎng)概述

1．智能電網(wǎng)的概念和特征

智能電網(wǎng)就是將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，它具有提高能源效率、減小對(duì)環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少電網(wǎng)的電能損耗、實(shí)現(xiàn)與用戶間的互動(dòng)和為用戶提供增值服務(wù)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn) 。

智能電網(wǎng)的智能化主要體現(xiàn)在：

可觀測(cè)—— 采用先進(jìn)的量測(cè)、傳感技術(shù)；

可控制— —對(duì)觀測(cè)狀態(tài)進(jìn)行有效控制嵌入式自主處理技術(shù)；

實(shí)時(shí)分析—— 完成數(shù)據(jù)到信息的提升；

自適應(yīng)和自愈等幾個(gè)方面。

綜合而言，智能電網(wǎng)具有以下主要特征：

(1)堅(jiān)強(qiáng)。在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)和故障時(shí)，電網(wǎng)仍能保持對(duì)用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積停電事故：在自然災(zāi)害和極端氣候條件下或人為的外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行：具有確保信息安全的能力和防計(jì)算機(jī)病毒破壞的能力。

(2)自愈。具有實(shí)時(shí)、在線連續(xù)的安全評(píng)估和分析能力，強(qiáng)大的預(yù)警控制系統(tǒng)和預(yù)防控制能力， 自動(dòng)故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)的能力。

(3)兼容。支持可再生能源的正確、合理的接入，適應(yīng)分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的接入，能使需求側(cè)管理的功能更加完善和提高，實(shí)現(xiàn)與用戶的交互和高效互動(dòng)，滿足用戶多樣化的電力需求。

(4)經(jīng)濟(jì)。支持電力市場(chǎng)和電力交易的有效開展；實(shí)現(xiàn)資源的合理配置；降低電網(wǎng)損耗；提高能源利用效率；為用戶提供可承受電價(jià)水平的電力。

(5)集成。實(shí)現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、維護(hù)、EMS、DMS、MOS等電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺(tái)和模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精細(xì)化管理。

(6)協(xié)調(diào)。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與批發(fā)電力市場(chǎng)和零售電力市場(chǎng)問的無縫銜接，提高電辦系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和可靠性管理水平，促進(jìn)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)效率的提高。

(7)優(yōu)化。優(yōu)化資產(chǎn)的利用，提高資產(chǎn)利用效率，降低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。

(8)優(yōu)質(zhì)。電力用戶的電能質(zhì)量得到有效保障，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的差別定價(jià)。

(9)交互。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶設(shè)備和行為間的交互，促使電力用戶發(fā)揮積極作用，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)等多方面收益。

為整合分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，削弱分布武 哇寸電網(wǎng)的沖擊和負(fù)面影響，充分發(fā)揮分布式能源的效益和價(jià)值，應(yīng)積極構(gòu)建基于分布式能源的微網(wǎng)。

微網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱量；微網(wǎng)內(nèi)部的電源主要是由電力電子裝置負(fù)責(zé)能量轉(zhuǎn)換，并提供必須的控制；微網(wǎng)相對(duì)外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的可控單元，同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠性、安全性的要求。

智能電網(wǎng)( smar t grid) 和微網(wǎng)( micr ogrid) 是21世紀(jì)新興的2 個(gè)概念, 隨著世界多個(gè)國家的積極探索和研究, 已迅速延伸至政府、電力、信息、經(jīng)濟(jì)、金融等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域, 成為電力系統(tǒng)未來發(fā)展的重要方向。智能電網(wǎng)和微網(wǎng)在國際上的蓬勃發(fā)展, 對(duì)中國未來電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)有著很好的啟示和借鑒意義。隨著中國電力體制改革的深入完善、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和發(fā)展方式的逐步轉(zhuǎn)變, 將給建設(shè)智能電網(wǎng)和微網(wǎng)帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇。

（二）智能電網(wǎng)與微網(wǎng)的關(guān)系

微網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分, 理由如下:

1) 智能電網(wǎng)首要的特點(diǎn)是自愈, 即不論發(fā)生什么事故, 它都能通過自身解決, 保證電力系統(tǒng)的安全性。而微網(wǎng)是一個(gè)集成了分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能以及保護(hù)和控制等一系列環(huán)節(jié)的小型供能系統(tǒng), 它最大的特點(diǎn)是能夠自治運(yùn)行, 這一特點(diǎn)與智能電網(wǎng)的自愈特點(diǎn)相類似。

2) 智能電網(wǎng)鼓勵(lì)終端用戶參與電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng),實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化合理配置。微網(wǎng)作為一個(gè)獨(dú)立的供能網(wǎng)絡(luò), 也需要根據(jù)用戶的信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整, 實(shí)現(xiàn)供需平衡。

3) 智能電網(wǎng)具有全方位的安全決策, 能夠抵御物理攻擊和網(wǎng)絡(luò)攻擊。同樣, 微網(wǎng)不僅能夠作為備用電源對(duì)受端網(wǎng)絡(luò)提供有效支撐, 還能在遭受極端災(zāi)害條件下提高整個(gè)電網(wǎng)的抗災(zāi)能力和災(zāi)后應(yīng)急能力。

4) 智能電網(wǎng)的可兼容性允許接入不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)。而微網(wǎng)本身就是分布式電源和分布式儲(chǔ)能的集合體, 正是基于這個(gè)條件微網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化。

5) 智能電網(wǎng)能夠提供滿足未來用戶需求的電能質(zhì)量。而微網(wǎng)構(gòu)建的條件之一是靠近負(fù)荷中心, 對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)。微網(wǎng)可以對(duì)不同級(jí)別的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)個(gè)性化供電, 即能夠?yàn)橹匾脩籼峁﹥?yōu)質(zhì)可靠的電力服務(wù)。

（三）智能微網(wǎng)

1.微網(wǎng)智能化的需求

1) 技術(shù)需求。微網(wǎng)作為未來智能電網(wǎng)的有力補(bǔ)充, 實(shí)現(xiàn)智能化是其基本要求。從對(duì)電網(wǎng)潮流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的快速響應(yīng), 從運(yùn)行模式的平滑過渡到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞撵`活切換, 微網(wǎng)都對(duì)信息技術(shù)和控制技術(shù)提出了更高的要求。

2) 裝備需求。中國智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的提出, 將引導(dǎo)電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì), 先進(jìn)的電力裝備將越來越多地應(yīng)用到微網(wǎng)中, 如何使它們有效融合發(fā)揮最大效用, 將是微網(wǎng)需要解決的問題, 因此客觀上要求微網(wǎng)必須以智能化作為發(fā)展目標(biāo)。

2.智能微網(wǎng)的概念

智能微網(wǎng)的概念在國際上已經(jīng)出現(xiàn)。GalvinElectricity Initiative 認(rèn)為智能微網(wǎng)( smartmicrogrid) 是大型電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化、小型化的形式, 能夠提供更高的供電可靠性, 更易滿足用戶增長(zhǎng)

的需求, 最大可能地利用清潔能源和促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新。Valence Energy 認(rèn)為智能微網(wǎng)是多種能源發(fā)電設(shè)備和終端用戶設(shè)備的智能優(yōu)化和管理, 能夠在實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的同時(shí)最大化投資效益。本文認(rèn)為智能微網(wǎng)即微網(wǎng)的智能化, 通過采用先進(jìn)的電力技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)在實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上, 滿足微網(wǎng)對(duì)未來電力、能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的更高發(fā)展需求。

（四）新能源與智能電網(wǎng)

目前煤炭在我國一次能源消費(fèi)中占比高達(dá)70％，遠(yuǎn)高于29％的世界平均水平。在當(dāng)前日益嚴(yán)峻的環(huán)保和減排壓力下，加快新能源的發(fā)展，改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)已成為我國當(dāng)務(wù)之急：進(jìn)入21世紀(jì)后，美國電力科學(xué)研究院(EPRI)、美國能源部(DOE)以及歐盟委員會(huì)(Ec)等紛紛提出各自對(duì)未來智能電網(wǎng)的設(shè)想和框架，用以推進(jìn)新能源的發(fā)展進(jìn)程? 。但是如果新能源發(fā)電大規(guī)模接入就會(huì)引起電網(wǎng)電能質(zhì)量下降、電網(wǎng)電壓、頻率的不穩(wěn)定等問題。因此，如何優(yōu)化新能源與智能電網(wǎng)的配置成為亟待解決的問題。

發(fā)展新能源和建設(shè)智能電網(wǎng)已成為世界的潮流。新能源與智能的電網(wǎng)發(fā)展是相輔相成的。從新能源利用方式來看，新能源主要通過轉(zhuǎn)化為電能實(shí)現(xiàn)其終端的利用，且新能源發(fā)電有著不同于常規(guī)電源的出力特性；電網(wǎng)作為電力輸送的載體，智能電網(wǎng)代表未來電網(wǎng)的發(fā)展方向， 是實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)展的平臺(tái)和重要保障。新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展是我國轉(zhuǎn)變能源和電力發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的內(nèi)在要求。在我國，風(fēng)能、太陽能資源多集中分布在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的西部地區(qū)，更需要通過建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，全面提升電網(wǎng)的大范圍資源優(yōu)化配置能力， 滿足新能源大規(guī)模接入和消納的需求。智能電網(wǎng)切合新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對(duì)經(jīng)濟(jì)具有強(qiáng)大的拉動(dòng)作用.智能電網(wǎng)應(yīng)從我國的歷史背景和經(jīng)濟(jì)背景出發(fā),探索高效的發(fā)展模式。

新能源指在技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)利用的能源，有太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芩艿确腔茉矗唧w即是能量的轉(zhuǎn)化，將太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等轉(zhuǎn)換成電能。新源的主要特征是可再生，而且分布廣、品種多，可當(dāng)?shù)鼗_發(fā)和分散式利用。更為突出的優(yōu)點(diǎn)是不含碳或含碳少：缺點(diǎn)是能量密度低，開發(fā)利用需要較大的空間，而且具有波動(dòng)性、間隙性及不穩(wěn)定性等特征。智能電網(wǎng)的成熟成為新能源產(chǎn)業(yè)根本突破發(fā)展瓶頸的前提。

大力發(fā)展分布式能源勢(shì)必給當(dāng)前電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來巨大的挑戰(zhàn)。多數(shù)分布式能源的輸出功率具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和間歇性，如風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電等。大規(guī)模清潔電源的并入會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平變動(dòng)、線路傳輸功率超出極限、系統(tǒng)短路容量增加和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性改變等一系列問題。智能電網(wǎng)技術(shù)有機(jī)融合了高級(jí)傳感、通信、自動(dòng)控制等技術(shù)，具有自我管理與恢復(fù)、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，其快速發(fā)展為分布式能源的無縫并網(wǎng)提供了良好的技術(shù)保障。通過合理利用各類高級(jí)控制技術(shù)，能推動(dòng)各類分布式能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)“即插即用”、實(shí)時(shí)互動(dòng)和協(xié)調(diào)運(yùn)行 。目前，分布式能源的開發(fā)利用多處于自治運(yùn)行模式，缺乏一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的具體發(fā)展模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分布式能源的大規(guī)模的開發(fā)利用。因此，積極研究智能電網(wǎng)環(huán)境下的分布式能源發(fā)展模式對(duì)未來實(shí)現(xiàn)分布式能源大規(guī)模的開發(fā)，緩解能源危機(jī)等戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要的意義

從利用角度來看，新能源只有當(dāng)它實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，才能發(fā)揮其作用。因此，新能源也期望能進(jìn)入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值。然而，新能源如太陽能和風(fēng)能在能量的轉(zhuǎn)化過程中存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)就是其自身的間歇性、不穩(wěn)定性、不連續(xù)性等。這些必然降低電網(wǎng)的可調(diào)度性，甚至降低電網(wǎng)的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)的解裂，從而導(dǎo)致電網(wǎng)接入率低，風(fēng)電場(chǎng)利用小時(shí)數(shù)低，無法形成規(guī)模效應(yīng)等問題。因此，如何契合新能源與智能電網(wǎng)就成為當(dāng)務(wù)之急。

從協(xié)調(diào)發(fā)展內(nèi)涵來看， 實(shí)現(xiàn)新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展就是要求新能源發(fā)展與智能電網(wǎng)發(fā)展在速度上匹配、在規(guī)模上均衡、在技術(shù)上適應(yīng)、在政策上配套。從新能源發(fā)展角度來看，新能源的發(fā)展要適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求，就是要建設(shè)電網(wǎng)友好型新能源電，全面提高新能源發(fā)電的可調(diào)、可控性，滿足電網(wǎng)靈活調(diào)度運(yùn)行的要求。從電網(wǎng)發(fā)展角度來看，電網(wǎng)的發(fā)展要適應(yīng)新能源發(fā)展的要求，就是要建設(shè)新能源友好型電網(wǎng)，即智能電網(wǎng)，全面提高電網(wǎng)接納新能源發(fā)電的能力，滿足新能源大規(guī)模發(fā)展的要求。新能源與智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，從電力系統(tǒng)來看，涵蓋了發(fā)電、電網(wǎng)、用電、調(diào)度等環(huán)節(jié)，新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展應(yīng)該是在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)內(nèi)相互適應(yīng)、相互配合、相互促進(jìn)的過程，只有實(shí)現(xiàn)新能源和智能電網(wǎng)在各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能最終實(shí)現(xiàn)新能源與智能電網(wǎng)的總體協(xié)調(diào)發(fā)展。

從新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展分析來看， 電網(wǎng)和發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)水平相對(duì)較高， 而用電和調(diào)度環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)水平較低。表明目前實(shí)現(xiàn)新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)是用電， 因此，我國新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的優(yōu)先次序依次是用電、調(diào)度、發(fā)電和電網(wǎng)環(huán)節(jié)。從各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展分析來看，各指標(biāo)對(duì)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度的影響程度不同，從而決定了各環(huán)節(jié)新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)電環(huán)節(jié)的重點(diǎn)領(lǐng)域包括：建設(shè)電網(wǎng)友好型新能源電廠， 提高新能源功率預(yù)測(cè)水平，加快調(diào)峰電源建設(shè)。電網(wǎng)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)領(lǐng)域包括：加快配套電網(wǎng)建設(shè)，提高電網(wǎng)輸送能力，提高電網(wǎng)自愈能力。用電環(huán)節(jié)的重點(diǎn)領(lǐng)域包括：實(shí)施靈活電價(jià)機(jī)制， 加強(qiáng)需求側(cè)管理，鼓勵(lì)用戶蓄能。調(diào)度環(huán)節(jié)的重點(diǎn)領(lǐng)域包括：實(shí)施靈活調(diào)度策略，加強(qiáng)新能源調(diào)控能力建設(shè)，將新能源全面納入調(diào)度計(jì)劃管理體系。

結(jié)語：智能電網(wǎng)和微網(wǎng)作為新生事物其內(nèi)涵也在不斷豐富和深化中。以/ 堅(jiān)強(qiáng)0 為物質(zhì)基礎(chǔ)、以/ 互動(dòng)0為核心特征、以/ 智能0為技術(shù)支撐的智能電網(wǎng)將在中國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、能源利用和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮越來越重要的作用。微網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分, 扮演著實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)支撐、防震減災(zāi)、提高能效、節(jié)能降耗、農(nóng)村電氣化等角色, 實(shí)現(xiàn)智能是微網(wǎng)發(fā)展的客觀要求。智能微網(wǎng)通過將先進(jìn)的信息技術(shù)、控制技術(shù)與電力技術(shù)相融合, 不僅能夠提供更高的電力可靠性、滿足用戶多種需求, 還能實(shí)現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的最大化, 是未來智能配電網(wǎng)新的組織形式。

從電網(wǎng)發(fā)展角度來看，電網(wǎng)的發(fā)展要適應(yīng)新能源發(fā)展的要求，就是要建設(shè)新能源友好型電網(wǎng)，即智能電網(wǎng)，全面提高電網(wǎng)接納新能源發(fā)電的能力，滿足新能源大規(guī)模發(fā)展的要求。新能源與智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，從電力系統(tǒng)來看，涵蓋了發(fā)電、電網(wǎng)、用電、調(diào)度等環(huán)節(jié)，新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展應(yīng)該是在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)內(nèi)相互適應(yīng)、相互配合、相互促進(jìn)的過程，只有實(shí)現(xiàn)新能源和智能電網(wǎng)在各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能最終實(shí)現(xiàn)新能源與智能電網(wǎng)的總體協(xié)調(diào)發(fā)展