智能電網(wǎng)是電力和信息雙向流動(dòng)性的能量交換網(wǎng)絡(luò)

智能電網(wǎng)本身就是一種物聯(lián)網(wǎng)，尤其是智能電網(wǎng)的配電部分更是泛在物聯(lián)網(wǎng)。中國(guó)工程院院士余貽鑫在“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與能源服務(wù)模式交流會(huì)”上闡述了對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)及智能電網(wǎng)的看法。

當(dāng)下，智能化技術(shù)正在從科技向產(chǎn)業(yè)滲透，隨著各種先進(jìn)技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，智能化已成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)際上各國(guó)對(duì)未來電網(wǎng)發(fā)展模式存在不同理解，行程不同的發(fā)展方向和技術(shù)路線，對(duì)于智能化的定義和方向同樣存在不同的聲音。

余貽鑫認(rèn)為，從特點(diǎn)來看，智能電網(wǎng)是電力和信息的雙向流動(dòng)性，以便建立一個(gè)高度自動(dòng)化（智能化）的和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)。

智能電網(wǎng)依賴分布式能源的步伐

“未來預(yù)測(cè)大師”Rifkin（里夫金）宣稱，人類社會(huì)必將邁進(jìn)一個(gè)新時(shí)代，屆時(shí)可再生能源和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將融合以創(chuàng)造一套強(qiáng)大的新基礎(chǔ)設(shè)施，即他所謂的第三次工業(yè)革命。

在這一愿景中，數(shù)以億計(jì)的人們會(huì)從他們家中、辦公室和工廠的可再生能源中生產(chǎn)綠色電力，并在“能源互聯(lián)網(wǎng)”中它們彼此共享，就像現(xiàn)在我們?cè)诰€創(chuàng)造和共享信息。

“能源革命的實(shí)現(xiàn)高度依賴于未來高比例分布式（特別是可再生的）能源的開發(fā)與利用?！庇噘O鑫指出這一觀點(diǎn)背后的邏輯，同時(shí)認(rèn)為，當(dāng)下面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題就是，風(fēng)能和太陽(yáng)能的間歇性、多變性和不確定性以及儲(chǔ)能價(jià)格的昂貴。

從風(fēng)電和光伏的特點(diǎn)來看，暫時(shí)不能單獨(dú)運(yùn)行，需要采用功率平滑措施，其中包括：大電網(wǎng)的吸納、需求響應(yīng)、分布式儲(chǔ)能和小型燃油燃?xì)?u>發(fā)電等。為此需要一個(gè)功能合理的現(xiàn)代電網(wǎng)，來集成高比例的太陽(yáng)能和風(fēng)能，并提高能源脫碳、轉(zhuǎn)化與利用過程的效率。

首先，潛在的分布式電源不容忽視，需要需求響應(yīng)與負(fù)荷控制的進(jìn)一步完善。我國(guó)工業(yè)用電的節(jié)省潛力巨大。與此同時(shí)第三產(chǎn)業(yè)負(fù)荷和居民負(fù)荷具有可平移（電網(wǎng)友好用戶）的充分潛能，這種能力有助于降低電網(wǎng)的峰谷差率（從而提高電力資產(chǎn)的利用率和能源效率），和在緊急情況下支援電網(wǎng)，有助于高比例風(fēng)光發(fā)電的更好消納。

其次，電動(dòng)汽車是重要的分布式儲(chǔ)能電動(dòng)汽車持續(xù)快速增長(zhǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)2030年電動(dòng)汽車的保有量將高達(dá)8000萬輛，電池容量約24億kWh；電氣車輛不僅是一個(gè)大功率的電器（7kW充電4h），同時(shí)也可成為電網(wǎng)中蓄能裝置。

“管理好這些移動(dòng)的儲(chǔ)能設(shè)備，可為大規(guī)模風(fēng)光消納奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，以燃?xì)?、電力、供熱、制冷、友好排放?yōu)化配置為例,燃?xì)鉃橹鞯姆植际侥茉聪到y(tǒng)能源利用率將在80以上%。”余貽鑫向記者表示。

如何管好廣泛分布式

目前電網(wǎng)的智能化可以被認(rèn)定為是“電網(wǎng)2.0”，而電網(wǎng)的第一次智能化，是由于大停電促使美國(guó)政府推動(dòng)電力公司使電網(wǎng)更安全更可靠。而此次的驅(qū)動(dòng)力則更加強(qiáng)勁，主要是能源壓力、氣候和環(huán)境問題、數(shù)字化社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和韌性（防范小概率但會(huì)造成巨大損失的事件）的高要求。

“城市智能電網(wǎng)本身和它的通訊系統(tǒng)將構(gòu)成智能城市的基礎(chǔ)設(shè)施。從這一概念來看，智能電網(wǎng)是集成的能量與信息系統(tǒng)，即萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)?！庇噘O鑫指出。

此外，他還特別強(qiáng)調(diào)，智能電網(wǎng)是分級(jí)分群的分布式基礎(chǔ)設(shè)施。智能電網(wǎng)一個(gè)很重要的核心基本理念，就是建設(shè)像互聯(lián)網(wǎng)一樣智能的電網(wǎng)，充分體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)精神，從而能夠充分利用可再生能源的潛力，支持技術(shù)創(chuàng)新，接受產(chǎn)銷客戶的崛起，并集成納米電網(wǎng)、迷你電網(wǎng)和微網(wǎng)。

而互聯(lián)網(wǎng)精神在智能電網(wǎng)上的表現(xiàn)體現(xiàn)在四個(gè)方面：

一是開放，即基于互操作性標(biāo)準(zhǔn)，即插即用；

二是對(duì)等，即能量自治單元之間的對(duì)等互聯(lián)；

三是協(xié)作，實(shí)現(xiàn)相互支援；“第三次工業(yè)革命帶來的能源互聯(lián)網(wǎng)中可再生能源的分布式特性需要的是協(xié)作而不是集中或分級(jí)的命令和控制機(jī)制”；

四是共享，即以分散式的局部最優(yōu)實(shí)現(xiàn)全局能量管理的優(yōu)化調(diào)度。

余貽鑫特意強(qiáng)調(diào)了分級(jí)的“群集”理念?！盀榱俗プ∥磥淼臋C(jī)遇，我提出如下的設(shè)想：未來的配電網(wǎng)、微網(wǎng)、建筑單元（大樓、工廠和住宅等）與輸電系統(tǒng)的差異將逐步消失，具有本地發(fā)電和雙向電力潮流的特點(diǎn)，都將配有能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）并按照‘群集’理念實(shí)現(xiàn)各自近實(shí)時(shí)的功率平衡?！?/p>

一是電力網(wǎng)，二是通信網(wǎng)，兩者要融合在一起。而為了實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)交換信息和達(dá)到社會(huì)層次上的供需平衡，需要把分布式計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等引入電網(wǎng)。

設(shè)想中的智能電網(wǎng)將像互聯(lián)網(wǎng)那樣改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?，并激?lì)類似的變革。“但是由于智能電網(wǎng)本身的復(fù)雜性，涉及廣泛的利益相關(guān)者，需要漫長(zhǎng)的過渡、持續(xù)的研發(fā)和多種技術(shù)的長(zhǎng)期共存。短期內(nèi)可以著眼于實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為智能的電網(wǎng)，利用已有的或即將可以配置的技術(shù)使目前的電網(wǎng)更有效，在提供優(yōu)質(zhì)電力的同時(shí)，還可以創(chuàng)造較大的社會(huì)效益”。
來源：能源雜志