低碳經濟智能電網認知分析

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一、低碳贏得未來

人類社會自從進入工業化發展以來，發展速度大步提高，但是對自然界資源的利用和破壞更是有增無減，致使人類生存環境迅速惡化。人類大面積墾荒曾經引起土地沙漠化問題，而現代能源工業的高速發展則引起環境變暖問題。我國目前處于經濟高速發展時期，同時也處于全球施行低碳經濟、實現經濟可持續發展的關鍵時期，既要發展經濟又要實現低碳經濟。根據目前世界技術發展水平和電力行業走低碳發展道路的努力，我們可以把低碳發展路徑概括為四個方面：第一，建立合理消費模式。電網調度按清潔能源比例安排發電量，電廠實施“碳交易”，樹立清潔能源消費觀念。第二，提高技術研發與創新能力。新能源的發展方興未艾，光熱、風電和光伏薄膜發電、超超臨界發電，煤碳氣化發電等，以及智能電網建設，都需加快發展。第三，優化電力結構。我國電價機制沒有考慮能源稅和環境污染稅，使煤電成本偏低，促使煤電多發，不利于新能源的發展。國家電價政策會逐步進行調整，電力企業必須預測未來，及早調整發電結構。第四，建設低碳高效電力。建設高效電力方面，超臨界和超超臨界發電在我國已經發展很快。需要關注可再生能源發電的問題。推進電力與經濟、社會、環境和資源的全面協調可持續發展，面臨著環保、效率和安全等諸多挑戰，未來“低碳”將成為電力可持續發展的核心動力之一。從這個角度來說，低碳經濟呼喚低碳電力，低碳電力需要建設統一堅強的智能電網支撐。

二、低碳催生智能電網

所謂低碳經濟，是指在可持續發展理念指導下，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。發展低碳經濟，一方面是承擔環保責任，完成國家節能降耗指標的要求；另一方面是調整經濟結構，提高能源利用效益，發展新興工業，建設生態文明。這是摒棄以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集約的發展模式的現實途徑，是實現經濟發展與資源環保雙贏的必然選擇。智能電網是以物理電網為基礎（我們的智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各電壓等級電網協調發展的堅強電網為基礎），將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。它以充分滿足用戶對電力的需求和優化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性、滿足環保約束、保證電能質量、適應電力市場化發展等為目的，實現對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。智能電網被喻為電力系統的“中樞神經系統”，是當今世界電力系統發展變革的最新動向，是一項龐大的系統工程，也將是我國電網未來十年發展的主要方向，傳統電網存在不支持大規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，融合了電網、通信、IT、新材料等各行業的科技成果，是解決未來能源輸送問題的理想方案，是未來電網發展的大趨勢。為發展智能電網全力打造綠色能源配置平臺，國家電網公司積極主動順應低碳經濟發展大勢，大力推動電網發展方式的轉變。在電網建設中，通過推行“兩型一化”（資源節約型、環境友好型和標準化）變電站和“兩型三新”（資源節約型、環境友好型和新材料、新技術、新工藝）輸電線路建設，大大減少了輸變電工程占用耕地面積，降低了工程對環境的影響，節約了輸變電材料損耗，提高了輸變電容量和技術水平，使我國電網加快向綠色電網轉型。同時制定了建設統一堅強智能電網戰略規劃。

三、智能電網是國網發展戰略

隨著智能電網概念在全世界范圍內的升溫，國家電網公司迅速將智能電網上升到戰略層面，于2009年5月提出了全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的統一堅強智能電網計劃，并針對此計劃做出了“三步走”規劃，2009-2010年為規劃試點階段，2011-2015年為全面建設階段，2016-2020年為引領提升階段。具有中國特色的堅強智能電網將成為今后我國電力系統的重要平臺。將未來電網發展方向集成到一起，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展。針對中國特色的智能電網發展問題，國家電網公司提出了建設統一堅強智能電網，制定了“一個目標、兩條主線、三個階段、四個體系、五個內涵、六個環節”的戰略規劃。如下圖所示：我們所說的智能電網，有別于世界上其他國家對智能電網的定義，它的基本特征就是在技術上體現信息化、自動化、互動化，管理上體現集團化、集約化、精益化、標準化，要具有堅強的網架結構，具備各類電源接入、送出的適應能力以及大范圍資源優化配置能力和用戶多樣化服務能力，從而實現安全、可靠、優質、清潔、高效、互動的電力供應，推動電力行業及相關產業的技術升級，滿足我國經濟社會全面、協調、可持續發展要求。

四、我國智能電網的未來發展模式

我國智能電網的未來發展模式是建設統一堅強智能電網。這就要求我們從中國國情出發，以社會用戶服務需求為導向，以先進信息、通信技術為手段，以滿足經濟社會可持續發展為目標，以堅強網架為基礎，以信息平臺為支撐，實現“電力流、信息流、業務流”的高度融合，構建貫穿發電、輸電、變電、配電、用電、調度全部環節和全電壓等級的電網可持續發展體系。統一堅強智能電網應該包括五個方面的內涵：一是堅強可靠。具有堅強的網架結構、強大的電力輸送能力和安全可靠的電力供應；二是經濟高效。提高電網運行和輸送效率，降低運營成本，促進能源資源和電力資產的高效利用；三是清潔環保。促進可再生能源發展與利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清潔電能在終端能源消費中的比重；四是透明開放。電網、電源和用戶的信息透明共享，電網無歧視開放；五是友好互動。實現電網運行方式的靈活調整，友好兼容各類電源和用戶的接入與退出，促進發電企業和用戶主動參與電網運行調節。智能電網與傳統電網相比又有一系列的新變化，首先就是發電方式的重大變化。智能電網的能源密度低，占主導地位的能源載體從固體、液體向氣體和光子轉變，也就是從以往的火電發展到風電和太陽能等發電。其次是輸配電方式的重大變化。智能電網會使大容量、遠距離電力輸送與分布式電力技術平行發展，智能電網利用現在的新技術，如信息智能技術、新材料技術與納米技術、儲能技術，使電力的市場化暢通無阻，同時，先進的技術又使電力系統更加穩定，尤其是在輸電配電環節。再者就是負荷特性的重大變化。這個變化是兩方面的，一方面在未來科技的發展當中，很多以化石為基礎的能源消費系統，如軌道交通、汽車、熱力系統等將以電力為基礎，使用電能運作，增加了電網的負荷。另一方面，智能電網的建立，電力需求方同時可能是電力供應方，也就是說用電單位也可能在某些時候變成發電單元。鑒于智能電網建設的系統性、長期性和廣泛性，堅強智能電網建設要遵循統一規劃、統一標準、統一建設的基本原則。在建設管理方面，堅持統籌規劃、統一標準、試點先行、整體推進；在技術推進方面，堅持以發展為主線，加快建設以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網；在具體實施方面，突出體系建設，以信息通信為平臺，發電、輸電、變電、配電、用電和調度等各環節相互銜接、整體推進。

五、智能電網要實現的目標功效

智能電網具有安全水平高、適應能力強、配置效率高、互動性能強、綜合效益好等優勢，能夠適應風能、太陽能發電等各類間歇性、隨機性能源接入和消納的需要，能夠適應我國各類大型能源基地大規模、集約化開發和電力高效送出的需要，能夠顯著提升能源綜合利用效率，提高電能占終端能源消費的比重，帶動電動汽車、智能交通、智能家電、智能社區、智能城市開發和建設，推動低碳經濟發展。在智能配網建設方面，智能調度、智能變電站、智能配電網、輸變電狀態監測平臺等試點項目，旨在通過智能配電網的建設，使城市中心配電網設備更加穩定可靠，網架結構更加合理靈活，自愈功能更加完善，配電網運行風險管控更加規范，全面提升城區中心區的供電可靠性。上海世博園智能電網綜合示范工程就是展示智能電網的重要平臺，整個展館由覆滿網格的兩側建筑支撐起一個光影幻動、流光溢彩的透明晶體“魔盒”。“魔盒”表面安裝了800平方米的玻璃屋頂，幕墻下安裝了太陽能光伏電池組件，年發電總量約為10萬千瓦時。整個光伏發電系統由18個子系統組成，安裝有多臺光伏并網逆變器，在白天光照滿足系統運行時進行太陽能發電，夜晚停止逆變輸出，僅消耗少量站用電來維持自身工作。在建筑耗能方面，考慮日間夜間兩種表現方式，白天使用管道光導照明系統，將日光直接引入室內，為部分展區提供照明，節約了館內電能供應；夜間效果則通過利用總面積為800平方米的太陽能光伏系統，為建筑夜間的演示效果提供能源。此外，展館建筑采用了鋼結構方式，建筑立面采用玻璃及穿孔鋁板的雙層幕墻體系及部分聚碳酸脂板，均可回收再利用。一般來說智能電網具有三大功效：一是節約。智能電網最重要的功能是節約能耗，提高電網利用率。一方面電力公司可依據用電量，來調節分配電能；另一方面，用電方也可以根據電價之不同，將較為耗電的電器選擇在電費低時開啟。二是綠色。新能源產業特別是風能和太陽能等在全世界崛起，由于風能、太陽能的不穩定性、間歇性，導致功率波動進而影響電網穩定。通過智能電網，大規模利用清潔能源更為可能。三是安全。為了避免冰凍、雪災等自然災害帶來的電網癱瘓，也需要在電線上安裝傳感器等，并且有相應的監控方案。智能電網構建成功后，電網運行的可靠性將大為提高。全面建設統一堅強智能電網，一方面信息化是基礎、可再生能源并網是關鍵、特高壓是主旋律；另一方面“統一”是前提，“堅強”是基礎，“智能”是關鍵，三者相輔相成。持續建設以信息化、自動化和互動化為特征的自主創新、國際領先的統一堅強智能電網，在服務清潔能源開發，保障能源供應與安全，促進經濟社會全面協調可持續發展中將發揮更加重要的作用。