2014“能源互联网与第三次工业革命” 暨“智能电网支撑智慧城市发展”国际论坛

　　国家电网公司是2002年在国家原电力公司的基础上组建的，主营业务是建设和运营电网。到目前，国家电网公司的供电面积已经覆盖了国土面积的88%，服务的客户超过了11亿人，年输电量达到35000多亿千瓦时，总资产25000多亿元人民币。近几年，国家电网公司积极推进国际化步伐，目前在海外运营的有菲律宾国家电网公司、葡萄牙国家能源网公司、巴西12家特许经营权公司和南澳输电网公司。

智能电网三步走发展战略

　　针对智能电网的发展，国家电网公司提出了三步走发展战略——2009年到2010年规划试点阶段，2010年到2015年全面建设阶段，2015年到2020年引领提升阶段。国家电网公司2009年提出了“坚强智能电网”的概念。所谓的“坚强智能电网”就是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的现代化电网。“坚强智能电网”的概念是在深入分析电网属性、智能电网发展趋势，特别是我们国家电网的特殊需求基础上提炼出来的。

　　与国际上对于智能电网定义相比，国家电网有两点不同：

　　第一、国家电网认为智能电网应该是“坚强”和“智能”的高度集中、高度融合。一些专家提出的“智能电网”概念往往集中于一个角度或者一个技术的层面，比如说，传感遥测技术、分析决策技术、自动控制技术等技术和现代电网的有机结合。这样的定义从技术上讲是合理的，但不完全。因为电网的基本属性是“坚强”，有了坚强的电网，智能化才有用。除了“坚强”，智能电网还应具备这些特征：一是要具备大功率、高效率的远方输送能力，这是由当前我们国家主要电力负荷在东部地区，但能源基地集中在西部的现状决定的。二是在故障扰乱的情况下要具备快速转移负荷的能力。三是抗外部扰度，甚至是破坏力非常强的干扰。我们现在的标准是，任何一个单一电网线路的故障都不能影响电网的正常运行。只有满足了这些条件，在这个基础上通过智能化来提升掌控电网的能力，这是必须的。

　　第二、国家电网公司提出的“智能电网”概念是综合性的。一些专家谈到智能电网概念侧重于用电端用户的互动与管理，甚至有些人认为只要安装了智能电表系统就是智能电网。我们提出的智能电网是全方位、全过程的智能化，从发电、输电、配电、变电、用电一直到调度这6个方面全面融合的。

　　国家电网公司目前已经形成了智能电网发展战略框架。包括编制完成《国家电网智能化规划总报告（2009-2020年）》《国家电网公司“十二五”电网智能化规划》，明确了智能电网发展目标；发布了智能电网的标准体系、规划，参与制定了国家的行业标准；发起了智能电网用户接轨项目的工作委员会和高压、直流、输电技术委员会；另外在社会制造方面，发布了包括了7个领域、28个专题和153项内容在内的智能电网关键社会研究规划。

　　依托示范项目推进智能电网建设

　　国家电网在智能电网实践上已经取得较好成绩。目前国家电网已经建成、投产的试点项目达298项，包括上海世博园、天津生态城、北京未来城、扬州开发区，江西共青城，绍兴新区，郑州新区等综合性示范工程。

　　在发电方面，国家电网示范项目主要集中常规电源网厂协调、风光储输示范工程、可再生能源功率预测与控制、储能应用等方面。在输电方面，目前，国家电网的线路状态已经全部在监测之下。国家电网公司还在推行直升机/无人机巡检的方式代替原来的人工巡检。柔性直流输电项目，柔性直流输电也被称为轻型输电，这是一个比较前沿的输电技术，特别适合海岛等地方输电。目前国家电网在广东中山建了一个柔性直流输电项目示范工程，该工程无论是从电压等级，还是从端口数量，总的输入能量上，目前都是世界最先进的。变电方面就是智能变电站，配电主要是配电自动化、分布式光伏并网、微网运行与控制。用电主要是用电信息采集、电动汽车充换电设施、电力光纤到户、互动服务平台、智能小区/楼宇/园区、需求响应等建设。调度就是智能调度控制系统。通信信息方面，信息平台与信息安全、云计算、物联网等。

重点示范项目介绍：

　　可再生能源并网。国家电网公司主要做了：一、风光储输示范工程。该工程位于河北省张家口地区，这一地区风光资源非常丰富。国家风光储输示范工程最重要的使命就是通过风光储联合发电，消除新能源随机性、波动性和间歇性对电网的冲击，从而将风电、光伏发电变为优质电能。国家电网公司希望通过这个示范工程展示如何对新能源发电配套所谓合理结构。工程规模很大，一期规模风电100MW，光伏40MW，储能20MW，配套建设220kV智能变电站一座。二期要达到风电400MW，光伏60MW，储能50MW规模。二、大规模风功率预测及运行控制工程。风本身是一个好东西，但具有间歇性，没有规律性。所以对大规模风的控制最核心问题在于对风的规律预测，预测的越准，控制的就越好。目前，该技术已经在华北、东北、西北、新疆、吉林、甘肃6个试点投运，覆盖810个风电场。三、分布式发电微网运行项目。在城市、海岛、农村地区等不同地区建设了11个试点项目；目前，经营区域内分布式光伏并网项目累计1791个，157.2万千瓦。截至2013年底，公司经营区域内接纳风电7037万千瓦，接纳光伏发电1604万千瓦，是世界上风电并网容量最大的电网。

　　智能变电站。目前公司已经建成并投运智能变电站是843座，综合业务发展需求，对智能变电站的方案进行了升级，建设了6座示范工程。智能变电站工程有几个特点。智能设备高度的集中化，包括隔离装置和集成式的电容器组，充气式开关柜子、隔离断路器、站域保护控制系统等等；一体化监控系统，包括顺序控制、分布式状态估计、告警直传和远程浏览等；模块化设计，我们用了一个二次设备的预置舱到现场调试之后进入现场，二次设备预制舱智能化程度很高，但是投资并没有明显提高，而且可以节约面积达到40%，工期提高了25%。

　　智能配电。国家电网公司完成了杭州、厦门、银川等65个城市的核心区配电自动化系统，自动化就是故障自动定位，自动隔离，自动恢复。举一个例子来说明该项目的成果，2012年直辖市中心区平均停电38分钟，通过这个智能配电系统的建设，到2015年时间将小于5分钟。

　　智能电网调度控制。电网调度核心就是电力供需平衡，系统产生的功率和用户消耗的功率要平衡，平衡就不会有大事，不平衡就有可能出事。电力供需平衡说起来简单，做起来很难。目前，智能电网调度控制涵盖了国家电网全部省级以上主调，接入站点5000多个，数据采集点60万个，接入PMU厂站1500多个，每时每刻，每一个地方都要保持平衡，靠人是达不到的。智能电网调度控制系统目前已经非常成熟，而且从设备，到软件，到所有的，100%用的是国网公司自己的，当然有一些硬件设备是国产的厂家做的，但软件全部是国网下属公司做的。

　　电动汽车充换电设施。包括交流、直流、电池更换、服务网络标准体系等等。到目前国家电网公司已经建成了400座充放电站，19000个充电装置。2003年9月，北京通州电动汽车充换电设施投运。已经服务200辆出租车行驶里程超过了290多万公里。青岛的薛家岛电动汽车充换电设施规模目前最大，服务于250辆公交车。苏沪杭城际充换电设施，2011年12月投运。目前，浙江充放电服务网络比较健全的，有153座充放电站，实现了杭州5个城市间的承接，服务于700辆车累计运营里程超过了3060万公里，充分考验了充放电设施性能。

　　用电信息采集。目前我们自主开发建设了世界最大的AMI应用系统，在27个省级公司建成投运主站系统，安装了1.8亿套的智能电表，到“十二五”结束，我们要在全国安装3.4亿套，这样的规模，其他国家无法比拟。

　　电力光纤到户。实现以光纤复合电缆为基础的“三网融合”，既传输电能，又能实现网络信息传送，解决通信系统建设“最后一公里”的接入问题。光纤复合既可以采集用电信息，也可以助推小区信息化实现，特别的，可以给用户提供更多的增值服务，比如视频服务，互联网服务等。目前光纤到户建设已经覆盖了21个省，40个城市，235个小区，28.7万户。特别在上海打造“互视通”品牌，为用户提供增值服务，已发展宽带用户20408户，视频用户5877户

　　智能小区。目前在北京、上海等地建成28个智能小区，服务3万用户。智能小区项目目前主要是提供客户信息查询、提供客户用能策略、提供客户多渠道缴费。另外还可以支持一些智能家具。

　　信息通信支撑智能电网。国家电网已开展多年电力通信专网建设，通信网遍布电网各处，骨干容量达400Gbps；在SG186基础上推进SG-ERP建设，实现智能电网电力流、业务流和信息流的高度融合。

　　智能电网作为城市智能化发展的客观需要，是智慧城市的重要基础，也是智慧城市建设的一项重要内容。智慧城市的正常运转离不开智能电网，智能电网是智慧城市的核心。

　　智慧城市要求城市管理科学化，基础设施智能化，公共服务经济化，能源利用高效化，产业发展现代化等等，针对这个需求，国家电网做了很多项目支撑。包括分布式电源接入、微网及储能、配电自动化、智能小区\楼宇、电动汽车充放电设施等，从多个角度支撑，最后达到低碳、节能、可持续发展目标。

　　在充分研究分布式电源快速发展、城镇化建设提速等发展趋势基础上，国家电网将继续建设智能电网综合示范工程，建设能源优化配置网络和智慧公共服务网络，实现能源的互联与服务的互动，示范城市“能源互联网”，推动能源开发、配置、消费方式的变革和生产生活方式的改变，进一步展示最新技术、提升社会公众体验。

智能电网未来发展与挑战

　　国家电网已经确立了一个目标——到2015年，基本建成智能电网。具体的，在发电环节，2015年末，满足并网风电装机1.4亿千瓦和太阳能装机3500万千瓦(含分布式2500万千瓦)国家规划目标实现。在输电环节，输变电设备状态监测覆盖全部跨区线路及50%的500kV以上线路输电线路，变电环节，公司经营区域内110（66）kV及以上电压等级智能变电站达到总数的30%。配电环节，重点城市核心区用户平均停电时间降至5分钟以内；重点城市市区用户平均停电时间降至50分钟以内。用电环节，推广应用3.4亿只智能电能表；为国家50万辆电动汽车发展目标提供基础设备保障。调度环节，100%省级以上调度和70%地市级调度建成智能电网调度技术支持系统。

　　实现这样的目标，国家电网面临很多的挑战，包括清洁能源中，大规模清洁能源与传统电源的协调运行以及清洁能源发电预测都是问题。

　　配电网升级上，包括分布式电源、电动汽车对配电网规划的影响、用户资源调度、负荷特性改变、双向潮流、变频元件等等。与用户的互动方面，包括能效提升、电网与用户的信息交换、电力大数据、智能家居、政策与商业运营模式等大规模储能方面，如果大规模储能可以突破，那将是一次革命性变化，不论是对电网的安全，还是对调度控制。特别是对新能源的介入，意义重大。

　　安全问题，智能电网的智能程度越来越高，信息安全挑战越来越大，因为互动性越来越大。国家电网安全防护原来是三道防线，外网和英特网之间有一个防护墙，外网与办公网之间是全隔离的，此外还有办公网与调度之间的防护网。推行智能电网之后，互动的界面就要增加，增加就意味新的安全挑战。国家电网必须确保国家的核心区域安全，确保企业的核心区域安全，确保用户敏感数据的安全。目前来看，国家电网的安全措施是非常有效的。

　　以清洁能源开发利用为特征的新一轮能源革命正在兴起，第三次工业革命孕育发展。未来的智能电网，是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的“能源互联网”，智能电网是承载第三次工业革命的基础平台，对第三次工业革命具有全局性的推动作用。面向未来智能电网信息通信需求，结合互联网的技术理念，下一代电网信息通信将整体具备开放、泛在、智能、互动、可信特征。国家电网公司将开展四个领域九大重点工作，建设以“一网、三平台、多应用、高防护”为代表的下一代电网信息通信基础设施。