一.智能电网概念定义和特点
1. 智能电网的概念：
（1）到目前为止，智能电网并没有统一的定义；
（2）一般来言，智能电网是指以物理电网为基础，充分利用先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术，把发、输、配、用各个环节互联成为一个高度智能化的新型网络；
（3）它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
2. 智能电点：
相对传统电网，智能电网具有更高的安全性、可靠性、适应性、经济性、开放性。
智能电网具有如下基本特点：
（1）安全：抵御攻击，侧重电力网和通讯网；
以特高压为主体，各级电网协调发展的整个电网构成了坚强的网架。无论是电力网络还是通信网络，在遭到外部攻击或自然灾害时，智能电网均能快速预警并有效抵御对电网造成的危害。
（2）自愈：稳定可靠，侧重网架结构和调度运行控制；
智能电网运行时将进行持续的自我评估，以便及时检测、分析和响应，在必要情况下恢复电力网络和通信网络组件。实时的故障预测分析能给出整个电网的健康状况和薄弱环节。即使故障发生，也能够自动快速隔离故障，并自我恢复，避免大面积停电的发生。电网的自愈特性使电网服务瓦解的可能性降到最低。
（3）兼容：发电资源，侧重分布式发电、可再生能源和储能
电网采用“即插即用”技术，在传统电厂的基础上，能够灵活接入风能、太阳能、地热能等分布式、可再生能源，以及储能系统，实现多种能源的兼容并蓄。分布式能源的广泛部署能提高供电可靠性，储能系统的大量使用将有利于移峰填谷，减少电力设施和电厂的投资建设。
（4）交互：电力用户，侧重智能电表和智能电器；
用户通过实时了解电网供需信息，根据峰谷情况自由的选择如何用电，甚至可以选择是否向电网输送电力。通过电网和用户之间的交互响应，实现移峰填谷，减少电力基本建设和运行费用；同时，由于减少了备用电厂的数量而优化了环境。需求响应还鼓励用户替换低效率的终端设备，积极发挥用户自身设备的作用，达到各类资源的综合利用，实现整体用电方案最优。
（5）高效：资产优化，侧重输送容量和资产全寿命管理；
通过对电力设备运行状态的在线监测、在线评估及状态检修等先进技术，使电网设备得到全过程最优化的运营管理，实现电网潮流的合理分布，促进电网高效运行，从而实现资产的全寿命周期管理，大幅度提高电网设备的利用效率，最大限度降低设备维护成本。
6）优质：电能质量，侧重电力电子设备和电量实时平衡；
智能电网通过应用先进的电力电子设备，对受影响的电能实施无功补偿等措施，确保电能的优质供应。根据用户的需求，电网能供应更高质量的电能。减少用户侧接入负荷对电网电能质量的影响，并降低用户侧设备对电能质量的要求。加强对新能源接入电网的监控和管制。
（7）集成：信息系统，侧重集中集成和开放式共享；
将电网中的能量管理系统、实时监控系统、资产寿命管理系统、市场运营计量系统和运行维护系统等各类信息系统进行了综合集成，依托专家智能网络分析，对各个流程进行最优化，形成了全面的辅助决策支持体系，使企业管理高度规范化、精细化，提升企业的管理效率。通过各系统间的信息共享与集成，实现大电网的集团化运作和精细化管理，促进资产的高效利用。
（8）协调：电力市场，侧重监管规则和交易模式；
智能电网将通过增加发电渠道、高效的需求响应、储能、可靠的配电系统来促进电力市场的参与程度。提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平。通过建立和完善电力市场，建立电力交易规则，加强电力监管机制，促进发输配用的和谐发展，达到全社会能源资源效益的最大化。
3. 传统电网、数字化电网与智能电网的主要区别
传统电网和智能电网的主要区别
| 比较内容 | 传统电网 | 智能电网 |
| 能源型式 | 煤炭为主（化石能源） | 可再生能源大量应用 |
| 发电方式 | 集中式 | 集中式与分布式并存 |
| 骨干电网 | 超高压、常规导体为主 | 特高压、超导电网 |
| 城市电网 | 人工抄表、监视系统；常规变电站 | 自动抄表、监控系统；数字化变电站 |
| 运行控制 | 被动式防御为主 | 预警、智能控制、自愈 |
| 通讯网络 | 没有或单向慢速 | 双向、高速 |
| 运行和管理系统 | 电力企业信息的传输和集成，需人工干预； | 对电力客户、资产及运营的持续监视，随需应变，实现高级分析优化应用； |
| 电力市场 | 有限的趸售市场，未很好的集成 | 成熟、完善、高度集成的趸售市场 |
| 用户 | 单向式（仅是受电者），分时电价 | 双向式（既是能源的受电者，又是能源的提供者），实时电价 |
4. 智能电网的基本架构和技术主成
智能电网的基本结构
智能电网的技术组成
| 高级输电系统 | 高级配电系统 | ||
| 关键特征 | 自愈、安全、兼容、协调 | 自愈、安全、兼容、协调、优质 | |
| 智能电网的组 成 部 分 | 参数量测 | 电网全息实时数据采集 | 配电网实时全息数据采集 |
| 电力设备 | 特高压交直流输电设备 超导设备在输变电技术中的应用 柔性输电设备输变电技术中的应用 | 智能配电设备 智能负控开关 | |
| 关键技术 | 特高压交直流输电技术 灵活交流输电技术 数字化变电站技术 电网、设备智能实时状态评估技术 大电网实时、超实时仿真技术 输电网动态安全监视、智能故障分析与预防控制技术 输电网经济运行控制技术 输变电设备输送能力提高技术 短路电流控制技术 大电网及设备防灾技术 大电网自愈技术 超导输变电技术 分布式电源运行控制技术 大电网智能规划技术 大电网可靠性实时、智能评估技术 区域电网孤网运行技术 | 配电网电网规划技术 配网电压等级优化技术 配电网络快速仿真与模拟技术 城市电网防灾技术 配电网络监控及决策技术 配网自愈控制技术 配电网智能故障分析技术 配电网状态估计、经济运行分析技术 配电网DFACTS、电力电子技术 配电网电能质量定制及控制技术 配网继电保护控制在线整定 配电网可靠性实时智能评估技术 配电网孤岛运行决策分析 微电网运行控制技术 | |
| 决策支持 | 电网智能规划决策支持系统 电网智能调度决策支持系统 电网设备智能监测、评估系统 分布式智能电网管理决策支持系统 | ||
1) “电网友好型”电器的应用---当电网低于正常频率时，联网的干衣机加热部件就停止做功，当电网稳定后又恢复工作。烘干衣服只是比平常多几分钟而已，但是，把那些电器脱离电网，就等同于把发电站开启了；
2) 高效监控和管理用电商品---例如，电冰箱和空调压缩机等能“相互通信”，确保它们不会同时启动，以便降低高峰电量需求；
3) 智能电表---为消费者提供可变价格，促进用户和电网的深度交互，同时降低人工抄表成本。
二.国外智能电网研究和发展概况
（一）国外智能电网发展的里程碑
1.美国
2001年美国EPRI(电力科学研究院)开始“Intelligrid”(智能电网）研究。
2003年布什总统要求DOE(美国能源部)致力于电网现代化，DOE发布“Grid2030”。
2004年DOE启动电网智能化(GridWise）项目,DOE与NETL(联邦能源技术中心)合作发起了“现代电网(MGI)”研究,TheModernGridInitiative:aVisionforthemoderngrid.Mar.2007.NETL。
2005年之后,研究机构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践。
2009年奥巴马将智能电网提升为美国国家战略,计划2030年,全面完成智能电网建设。
2.欧洲
2005年成立“智能电网（SmartGrids）欧洲技术论坛”。
2006年提出智能电网远景，制定（1）《欧洲未来电网的远景和策略》（VisionandStrategyforEurope’sElectricityNetworksoftheFuture）；（2）《战略性研究议程》（StrategicResearchAgendaforEuropesElectricityNetworkofthefuture）；（3）战略部署文件（StrategicDeploymentDocument）。
（二）各国智能电网发展的侧重方向
美国智能电网（IntelliGrid）：关注电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度的利用信息技术形成机器智能对人工的代替。
欧洲智能电网（SmartGrid）：关注可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业模式的转变。
中国智能电网：关注对电力生产和管理信息的数字化获取和整合，促进系统的安全可靠性和、企业效益和服务水平的持续提高。
（三）智能化实践最新成果
输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。PJM公司认为广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建设着手开展智能输电网的工作。
配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面：智能电表和智能家电。
美国:XcelEnergy公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。
意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。
法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为“智能电表”。
三.中国坚强智能电网发展战略框架
(一)中国坚强智能电网的定义、内涵及发展目标
名称：坚强的智能化电网（Strong&SmartGrid）
总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网
主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化；
基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动
基本构架：电网基础、技术支撑、智能应用、标准规范
应用环节:发电、线路、变电、配电、用户、调度
(二)中国坚强智能电网发展战略框架
(三)坚强智能电网的技术特征：
（1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设备
（2）信息化：市场信息、电息、用户信息与宽带通信形成的信息平台
（3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度），变电站自动化与用户用电系统智能控制
（4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动
(四)坚强智能电网实施计划
●实施原则：统一规划、分步实施、试点先行、整体推进
●进度安排：分为研究试点、全面建设、引领提升三个阶段推进实施
(五)坚强智能电网发展目标和总技术路线
| 发展目标 | 发电 | 坚强电网 | 用电 |
| 采用先进、高效的多元化发电技术，实现电源结构调整与布局优化，满足国家能源发展战略要求 提高发电侧综合发电效率 提高发电装备综合使用效益 机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网智能运行要求 实现机息的双向交换、双向交互式自动控制 实现可再生能源有序并网和“即插即用” | 以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，构建坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的智能化电网。实现资源优化配置，适应经济社会全面、协调、可持续的发展要求 电源的无歧视接入与应用 全面实施“一特四大”战略，建成连结各大型能源基地及主要负荷中心的特高压电网 具备接纳多元化电源接入的能力 超强的驾驭大电网能力 跨大区经济调度和资源优化配置能力 强大的电网抗攻击、快速反应和自愈能力 快速高效的配电网络自组织、自优化能力 方便快捷的分布式电源自适应接入与控制 满足经济社会关于电能质量的多元化需求 面向企业管理和用户需求的智能决策支持 | 全面提升综合服务能力，最大限度满足用户多元化需求 借助双向供电技术实现双向互动 推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领域技术创新 推动智能城市建设 促进社会资源优化整合 大幅提高电能在终端消费的比重 | |
| 实现电力流、信息流、业务流的高度一体化，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征,构建坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的电力网络系统 | |||
| 技术路线 | 实现机组重要运行参数的在线监测，包括实时煤耗、实时排放等环保指标 加强对提高发电设备的可调节、抗扰动、可预测等能力的技术研究 机息的双向交换、控制与快速反应 高效、清洁、经济的可再生能源发电和控制技术 先进的核电技术 洁净煤发电技术 | 先进的特高压交直流输电技术 全维度智能化高级电网调度技术 电网节点支撑技术 实时安全监测及辅助决策系统 优化运行、预防控制、紧急控制、校正控制、恢复控制的智能决策应用 可预测、可调节、平滑转移的潮流控制技术 建立电网智能决策平台 建立电网综合信息管理平台 大规模可再生能源接入与控制技术 分布式能源系统接入技术 先进的供电安全快速预警及控制技术 电网智能自愈技术 | 先进的双向用电信息管理体系 双向互动的智能表计 智能家居与高效能设备 用户电源与储能设备智能接入 用户通信与能源一体化等增值服务技术 用户电压自动调节技术 充电站技术 |
| 智能电网装备技术先进通信体系架构电网快速仿真及建模 状态检修、资产全寿命管理统一模型的电息支持平台 | |||
| 发电 | 坚强电网 | 用电 | |
| 实现发电侧与电网之间的协调发展 | 为双向互动营销奠定基础，初步建立营销管理现代化体系 | ||
| 2012年 | 电源规划与电网规划有效衔接，能够满足电网稳定运行的要求 机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网稳定运行的要求 实现机组重要运行参数在线监测，包括实时煤耗、实时排放等环保指标 ●实现电网对机组运行参数的在线人工控制 ●可再生能源大规模并网运行试点 | 建成特高压两纵两横骨干网架；推进广域测量技术的普及，实现全网实时可观测；初步建立安全监测及辅助决策系统；完成智能调度系统主要功能模块 构建标准智能支持原型平台；开展电网快速仿真及建模研究 形成智能控制终端的标准体系；完成电能质量监测与控制系统标准化平台研发 ●750kV及以上电压等级灵活输电设备关键技术 ●电力市场交易运营系统研发 ●状态检修系统、资产全寿命管理系统研发； ●数字化变电站关键技术 ●智能电网标准模型及交换服务 | 建成电力用户用电信息采集系统 建立公司总部营销实时信息平台 建设双向互动营销试点 实施更具竞争力的市场营销策略 优化完善营销业务 ●用电信息集中采集主站、通信、终端相关技术 ●智能表计技术 ●智能用户交互终端 ●用户门户技术 |
| 实现电网对发电侧的自动控制 | 电网更安全可靠，输电更经济环保，能源更清洁多样 | ||
| 2015年 | 实现电力统一规划 机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网自动控制运行的要求 实现机组主要设备工况和缺陷的在线监测，为电网提供事故预警信息 ●实现电网对机组运行参数的在线自动控制 ●可再生能源大规模并网运行 | 建立完善的在线监测、事故预警、故障识别、安全评估、辅助决策、自动控制系统，部分实现自愈功能 构建动态虚拟化地理信息平台，实现智能电网在地理信息范畴的智能化 实现分布式发电的有序接入和退出 实现智能控制终端的自适应、自组织 ●高级潮流控制技术 ●多级电力市场协同运营核心技术 ●状态检修、资产全寿命管理的智能分析决策 ●智能变电站分布分析决策技术 ●快速预警及控制技术 ●在线风险评估，自动识别电网薄弱环节 ●发输配用各环节的协调优化调度 | 满足用户多样化需求 推广双向营销体系 建立增值服务体系 推动智能楼宇、智能家庭、智能交通等领域的科技创新和技术发展 大幅度提高电能在终端消费中的比重 ●实现用户用电优化建议 ●智能家居与高效能设备 ●用户通信能源一体化技术 |
| 实现发电侧与电网的智能一体化运行 | 提升电网综合服务水平，带动社会协调发展 | ||
| 2020年 | 电源规划与电网规划融合发展，能够满足电网智能运行的要求 机组的可靠性、可用性和可调性指标满足电网智能运行的要求 实现机息的双向交换和数据传送 ●机息交互与控制技术 ●实现可再生能源并网的“即插即用” | 形成以特高压交直流电网为核心的坚强电网 实现从系统监测到与控制措施实施的完全闭环 强大的电网自愈能力 智能调度系统全面推广 ●高级人工智能技术 ●智能决策技术 ●复杂大系统优化控制技术 | 满足用户个性化需求，提供定制服务 允许用户向电网提供多余的电力 建成汽车电网 ●用户电压自动调节技术 ●用户电源与储能设备接入技术 ●充电站技术 |
基础设施建设：输配电网规划建设，信息、通信和控制系统建设
发电侧：新能源发电联网控制，风电、太阳能发电
输配电系统：调度控制中心建设和控制系统开发；灵活输电设备和技术；智能装备研究与应用；电网大容量储能技术；智能化变电站技术；配电自动化技术
用户侧：营销系统建设，用户用电信息采集和互动；智能化用电装置研发与应用
发电：大型能源基地、大规模可再生能源、分布式电源、抽水蓄能；
线路：特高压交直流输电网、电网规划技术、运维检修、输电设备、电力电子；
变电：数字化变电站、变电设备、状态检修及全寿命管理；
配电：配电网、配电设备、配电线路、配电终端、分布式电源（含微网）并网/保护/隔离等带来的变化；
用电：分布式电源（含微网）并网/保护/隔离等带来的变化、储能技术、用电信息采集、双向互动；
调度（运行控制、生产管理）：安稳、调度业务、支持平台；
信息通信：信息体系与架构、信息一体化统一建模（物理、数据、逻辑、业务）、信息安全；通信体系与架构、通信安全；
四.针对我们开展智能电网技术的分析
借签美国XcelEnergy公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市的构架，结合我国坚强智能电网的发展目标和我专业的发展方向，目前主要着手开展“中国智能屋”研究工作的思考。主要包括以下几个部分：
1.房屋可再生能源接入系统
实现屋顶太阳能储能系统、电动车、沼气等能源供应体系与外接能源系统的自由切换，以调节家庭用电峰值。
2.智能电表计量系统
实现实时各用电参量测量，通过无线方式发送数据信息，向家庭用电管理系统和电网智能综合管理系统提供数据；同时接收两系统的命令数据（开关通断指令等），以备集中管理。
3.家电用电自动管理系统
提供用户家电用电电源选择，家庭用电方案设置，处理家庭用电峰值问题。对大功率用电设备进行节能高效管理，消除用电事故隐患等功能。
4.家庭用电信息与外部电网管理的通信系统
保证家庭与智能系统的安全、稳定、双向通信。
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