市場機制下智能配電網(wǎng)未來展望

引 言

物聯(lián)網(wǎng)把新一代 IT 技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)中，與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當中，以功能超級強大的中心計算機群為核心，利用電信網(wǎng)、電視網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人、機、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制，從而提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)的未來將涉及各個領(lǐng)域，其中智能配電網(wǎng)就是其典型的行業(yè)應(yīng)用。智能配電網(wǎng)的核心在于，構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對電網(wǎng)與用戶的用電信息進行實時監(jiān)控和采集，且采用最經(jīng)濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置與利用，提高電網(wǎng)運行的可靠性和能源利用效率。開放式整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將徹底改變今天的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)從能源接入、配電調(diào)度、安全監(jiān)控與繼電保護、用戶用電信息采集、計量計費直到用戶用電側(cè)的全過程控制。我國經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟過渡將帶來供能和用能方式的重大變化，而電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變是其中的關(guān)鍵。建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵是數(shù)字通信的基礎(chǔ)設(shè)施，需要補充的是與現(xiàn)有電力系統(tǒng)集成的監(jiān)測、通信和控制軟件以及傳感器、監(jiān)視器、通信裝置和智能電表等新硬件，這正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組成部分。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)步伐的不斷加快，人們對于智能化用電的需求不斷提升。智能家電、智能小區(qū)等已逐步走入人們的日常生活，這就使得智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的迫切性加劇，因此將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，是智能電網(wǎng)構(gòu)建過程中的必然。

1 電力系統(tǒng)體制，束縛了自身的發(fā)展

電力行業(yè)具有寡頭壟斷的屬性，缺乏應(yīng)有的開放和競爭。早在上世紀 70 年代，通信和汽車行業(yè)都已與信息化結(jié)合，開始了計算機通信和無人駕駛汽車的研究，但是，為什么電力從本世紀初才提出與信息化融合建設(shè)智能電網(wǎng)的命題呢？這要追溯到第二次工業(yè)革命中出現(xiàn)的電力、電話和汽車這“工業(yè)三劍客”上，在如今的后工業(yè)時代，人家都早已“智能滿天飛”，而我們的電力為什么才剛剛開始智能電網(wǎng)研究呢？就讓我們循著“工業(yè)三劍客”的過去、現(xiàn)在和未來的軌跡，共同尋找一下答案吧。電力在二百多年前就已開始使用，她的出現(xiàn)從根本上顛覆了人類的生活和生產(chǎn)方式，這主要體現(xiàn)在照明和動力兩大功能上。首先從照明來看，如果要靠煤油燈或者其他以石油物質(zhì)為燃料的燈，將會使寬敞的大廳彌漫著一股嗆人的煤油味，而且油燈效果是昏昏暗暗、影影綽綽，加上燃燒不穩(wěn)定，時間長了還得續(xù)添燃料。其次從取暖來看，過去用的不外乎是火盆或者壁爐，燃料是木材或者其他的化石燃料，由于供暖不均衡，離得近的人太熱，離遠了就聊勝于無。第三呢還涉及個動力問題，比如沒有擴音設(shè)備，發(fā)表演講的人就受罪了，說話要扯開嗓門，又費體力還有損形象。

2 工業(yè)歷史回顧

在思想啟蒙運動的洗禮中，人類渴望認識世界、改變世界的欲望空前強烈。為了滿足生活更便利的需要，人們發(fā)明創(chuàng)造了各種機器，努力使溝通和活動的半徑變得更大。我們的“工業(yè)三劍客”就是在這樣的背景下從“無”到“有”陸續(xù)誕生了。

在電的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用上，先是意大利人伏特在英國皇家協(xié)會發(fā)表論文提出了關(guān)于電力應(yīng)用的一些設(shè)想。再是富蘭克林通過風(fēng)箏放電試驗進一步揭示了電的性質(zhì)。隨后發(fā)電機和電動機的誕生，使電力成為替代蒸汽機的新型動力源。1879 年愛迪生發(fā)明的白熾燈，將電的應(yīng)用拓展到照明上。隨著遠距離送電方法的應(yīng)用，變壓器的研制成功，交流電傳送系統(tǒng)的建成等等，逐步確立了電力工業(yè)技術(shù)體系，實現(xiàn)了電力技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，徹底改變了人們的生活和生產(chǎn)方式。

電話也經(jīng)歷了從夢想到發(fā)明進而產(chǎn)業(yè)化的過程。先是有人在《蘇格蘭人》雜志上提出了用電流進行通信的大膽設(shè)想。1875 年貝爾發(fā)明的電話，使這一夢想得以實現(xiàn)。隨著長途電話、無線電話的試驗成功，漸漸開創(chuàng)了人類溝通零距離和進入“天涯若比鄰”的時代。

汽車的發(fā)明也是如此。法國人 1769 年提出了利用蒸汽機制作一種“不用馬拉的馬車”的奇妙構(gòu)想。隨著內(nèi)燃機的出現(xiàn)，蓄電池、內(nèi)燃機點火裝置、輪胎、四沖程煤氣發(fā)動機、奧拓循環(huán)等零部件和技術(shù)的發(fā)明，為現(xiàn)代汽車奠定了實用基礎(chǔ)。1886 年世界上第一輛汽油發(fā)動機驅(qū)動的四輪汽車誕生了。隨后福特采用流水線大量生產(chǎn) T 型汽車，使汽車走進千家萬戶。汽車便成為當前和今后世界最主要的交通工具，極大地改善了人類的出行和生活生產(chǎn)方式。

在上世紀“夢想無止境，創(chuàng)造無止境”的黃金時期，機器發(fā)明層出不窮，技術(shù)改進日新月異。我們的“工業(yè)三劍客”從無到有，人與機器的逐步結(jié)合，大大解放了人的雙手、延伸了人的體力，讓人類充分感受到了思想解放帶來的生產(chǎn)關(guān)系解放和生產(chǎn)力提升的巨大魔力。

開放帶來進步和文明，開放帶來競爭和效率。人類在走向進步和開放的過程中，對美好生活的種種需求也是無止境的。

3 信息化助推工業(yè)化

在上世紀第三次技術(shù)革命浪潮的沖擊下，在新自由主義經(jīng)濟思潮的影響中，人類開放、競爭、融合的愿望進一步增強。為了滿足生活更舒適的需要，人們將現(xiàn)代機器與信息技術(shù)相融合，在進一步解放雙手的同時，向著解放大腦的方向邁進。信息化也在推動“工業(yè)三劍客”從“有”到“優(yōu)”中扮演著越來越重要的角色。

電信產(chǎn)業(yè)已完全成為了知識技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在的手機就是一個集移動通信、音樂播放、攝影攝像、文字閱讀、網(wǎng)頁瀏覽、郵件收發(fā)、在線游戲、數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)纫惑w的智能多媒體終端 ；它與信息技術(shù)結(jié)合的緊密程度，甚至到了找不到初始電話形態(tài)的程度。比如目前新興的網(wǎng)絡(luò)電話，就是通過下載一個軟件比如 skype，甚至直接通過郵箱就可以往外撥打電話。電信產(chǎn)業(yè)能有今天異彩紛呈的局面，得益于以美國為代表的全球電信市場較早而徹底的改革。正是通過政府與企業(yè)的博弈，通過開放引入“鯰魚”，通過開放感知用戶的需求，通過開放解放了束縛生產(chǎn)力發(fā)展的生產(chǎn)關(guān)系，才能使電信產(chǎn)業(yè)在奔跑中強筋健骨，日新月異。

同樣，作為代步工具的汽車，絕大部分的進步和變革，已經(jīng)不是機械本身的改良，而是借助電子信息技術(shù)和自動化技術(shù)使汽車駕駛更安全、更舒適、更經(jīng)濟。現(xiàn)在的汽車，基本就是一個集傳統(tǒng)汽車技術(shù)與信息技術(shù)、混合動力、特種材料為一體的高科技產(chǎn)品。比如功率分配在并聯(lián)混合動力汽車上的實踐，制動優(yōu)先系統(tǒng)在汽車上的廣泛應(yīng)用等等，都充分體現(xiàn)了汽車行業(yè)應(yīng)用先進信息技術(shù)的密集程度。汽車產(chǎn)業(yè)為什么能自覺地尋求與信息技術(shù)的結(jié)合？根本原因就是為了滿足客戶日益多元化的使用需求。在沒有自然壟斷的行業(yè)，汽車業(yè)自形成之日起就呈現(xiàn)著典型的開放和競爭格局。這個行業(yè)的成功，再一次證明一個道理 ：只有生產(chǎn)關(guān)系的開放才能促進生產(chǎn)力的生息萬千。

然而，審視我們的電力，在工業(yè)化與信息化結(jié)合的大時代中，卻因為開放不夠、沒有競爭、缺乏改革以迎合用戶需求的動力，動作慢了一步。比如在我們的用戶端，電力與用戶的互動基本還未形成，用戶的選擇性不多。因此，在整個世界從工業(yè)社會向信息社會轉(zhuǎn)型的今天，作為電力人，我們深刻意識到，以電力為尊的電氣化時代已漸漸落幕，信息技術(shù)引領(lǐng)的自動化時代已經(jīng)呼嘯而來，如果還沉醉在過去的光榮里，如果還不敞開思想、迎頭趕上，與瞬息萬變的信息技術(shù)相融合、共進步的話，必然會被時代潮流所揚棄！

上個世紀 80 年代，世界范圍內(nèi)的電力體制改革拉開了帷幕，發(fā)達國家和許多欠發(fā)達國家都進入電力市場化改革的行列。從西方電力改革的路徑來看，自由化和民營化是電力改革的核心，本質(zhì)都是打破壟斷、引入競爭；目的都是為了提高效率 , 降低電價, 增加社會福利。進入 21世紀，“互聯(lián)網(wǎng)”的普及、“物聯(lián)網(wǎng)”的應(yīng)用、電子信息技術(shù)和計算機軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，使全球信息化進程不斷加快。面對一次能源造成的環(huán)境問題、化石燃料緊缺以及歐美輸配電系統(tǒng)設(shè)施老化帶來的對電力安全供應(yīng)的擔憂，再加上不斷加劇的電力市場競爭，歐美電力行業(yè)將智能電網(wǎng)作為戰(zhàn)略項目提上了日程。

當此之時，我們密切捕捉到了全球電力行業(yè)的最新動態(tài)，跟蹤智能電網(wǎng)研究和實踐的前沿課題，提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略規(guī)劃 ；我們之所以敢于追逐世界電力行業(yè)的潮頭，因為我們身處這個偉大的時代。在思想大解放、信息大匯集的信息年代，我們能夠獲取最前沿的信息技術(shù)，也能夠創(chuàng)造出與這個時代相適應(yīng)的偉大技術(shù) ；因為我們有電力人的光榮與夢想。致力于成為智能電網(wǎng)創(chuàng)新的實踐者，成為智能電網(wǎng)成功的運行者，成為智能電網(wǎng)系統(tǒng)方案的集大成者；因為我們有開放的方法。我們深知，在未來這場涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)等諸多領(lǐng)域的信息控制技術(shù)革命中，只有兼收并蓄，兼容并包，才能做到集成創(chuàng)新。

因為我們“更加專業(yè)所以專注”。隨著市場化的持續(xù)推進，相信會有越來越多的電力企業(yè)轉(zhuǎn)向以客戶需求為導(dǎo)向。作為專業(yè)配網(wǎng)公司，離客戶更近，更能傾聽到客戶心聲，更能體驗客戶需要。

4 信息技術(shù)優(yōu)化、智化現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展

在全球一體化的滾滾浪潮中，在各種生產(chǎn)要素的競爭和流動更加直接和迅速的大背景中，人類開放、競爭、融合的趨勢空前顯現(xiàn)，整個世界都成為扁平的。為了滿足生活生產(chǎn)更智能的需要，人們將最先進的機器和最尖端的信息科學(xué)技術(shù)加速融合、深層整合，人類的體力和大腦都得到空前解放。我們的“工業(yè)三劍客”到未來也會從“優(yōu)”到“智”，在人們的智能生活中銳不可當。

在未來的電信領(lǐng)域，大量網(wǎng)絡(luò)運營商正進入電信業(yè)務(wù)市場，電信和信息技術(shù)加速融合，過去以電話為主的通信業(yè)務(wù)正向以數(shù)據(jù)為主的信息通信服務(wù)轉(zhuǎn)移。電話終端將呈現(xiàn)綜合化、智能化和多媒體化的發(fā)展趨勢。未來的電信市場，也將是一個包括無線網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、3G、衛(wèi)星甚至電力網(wǎng)多種傳輸網(wǎng)絡(luò)共存的競爭市場，用戶的選擇權(quán)將大大增加。

在未來的汽車行業(yè)，正有像谷歌這樣越來越多的網(wǎng)絡(luò)公司進入，汽車和計算機控制技術(shù)正在加速融合。由于 GPS 及數(shù)字地圖、雷達、計算機圖像識別、紅外傳感器以及各種伺服機構(gòu)和控制理論的應(yīng)用，過去由人來操控汽車的時代，或許正向以計算機作為司機的無人駕駛時代邁進，汽車將成為真正意義上的智能汽車。

5 結(jié) 語

在未來的電力行業(yè)，智能電網(wǎng)與“無線電力”將以全新的互動體驗，全面的負荷管理，全能的系統(tǒng)控制，不斷沖擊著人們的想象。我們將要把未來的電力帶向哪里？我們希望而且堅信，未來的智能電網(wǎng)，一定是像以后的智能通信、智能汽車一樣，是與最先進的電子信息技術(shù)等相融合的，更是實用的，是能讓客戶真切感知而且有選擇的。對于電力照明和動力兩大功能來說，因為智能化的加入，一切都變得全然不同：首先是照明，未來我們呆在智能寫字樓的會議廳里開會，會始終感覺光線柔和，電腦控制的燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，會自動根據(jù)會場的人數(shù)增減燈光個數(shù)，并且讓多種用途的光源實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)——演示 PPT 時，會場前方的燈自動關(guān)掉 ；主持人上場或者嘉賓演講時，追光燈始終自動追著這位“主角”；其次是動力，未來的智能電網(wǎng)則通過各種控制系統(tǒng)，實現(xiàn)效用與節(jié)能的最佳結(jié)合——精確地根據(jù)會場的人數(shù)和設(shè)定溫度實時調(diào)節(jié)中央空調(diào)的功率 ；演講嘉賓的聲音可以通過植入墻壁的無線擴音系統(tǒng)均勻地發(fā)散到會場的每個角落 ；系統(tǒng)自動分析計算開一次會用電量多少、花了多少電費、碳排放量多少，并在會后為主辦者出具一份詳實而有參考價值的用電分析報告。

在傳統(tǒng)電力履行照明和動力兩大功能的同時，智能配電網(wǎng)在穩(wěn)定電力負荷、自動故障隔離上也會顯出“神功”。它可以采擷來自大自然的各種能量包括太陽能、風(fēng)能等等清潔能源，還可以將它們存儲在蓄電池里。而當建筑物內(nèi)某條線路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會迅速進行事故隔離，啟用第 N 種運行方式，保障用戶不間斷供電，待故障處理完畢后，運行方式會自動恢復(fù)正常。這種場景，正是我們規(guī)劃的智能配電網(wǎng)將要帶給廣大用戶的實際體驗。在不遠的將來，通過使用通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新材料技術(shù)的新成果，融合信息論、控制論、混沌論等相關(guān)理論，構(gòu)建一個以電力混成控制論為支撐，具有“多指標自趨優(yōu)運行能力”的智能配電網(wǎng)，使整個電力系統(tǒng)控制得如同一臺智能機器人，從而達到有效進行負荷管理、提高供電可靠性，讓電力系統(tǒng)更環(huán)保更高效。只有在開放和競爭的大環(huán)境下，我們才可能建成真正意義上的以客戶需求為導(dǎo)向、與信息化高度融合的智能配電網(wǎng)，才能在未來的信息時代再次占據(jù)競爭的高地。

汽車工業(yè)史上的巨人亨利·福特曾在百年前立下一個志愿“使每一個人都擁有一輛汽車”，而今這個夢想已經(jīng)基本實現(xiàn) ；電信業(yè)的發(fā)展也實現(xiàn)了零距離的溝通 ；我們有關(guān)智能電網(wǎng)的所有夢想也一定能在不遠的將來實現(xiàn)。屆時，我們的電力一定會以智能電網(wǎng)為依托，躋身未來的“后工業(yè)三劍客”，從滿足人類智能家居、智慧城市的需求出發(fā)，創(chuàng)造出人類更加美好幸福的家園。