主题：【原创】闲聊智能电网 -- 乃力

就是互联网。这里的“智能”，很大程度上是从互联网的分布式那里发展而来的感念与启发。

具体技术不谈，只说行业本身，互联网上从无到有，比如手机业，可以发展迅速，而电网有很大的基础设施拖累，比如传统电讯业，很难有大的变化。

这第二波恐怕也很难真的能改变什么，能源业有许多大饼，但关键问题积重难返，最后的变革也许还要靠其他行业才能引起。

现在有很多关于“智能电网向何处去”的争论。不仅在西西河是这样，在工业和学术界也是这样。

巧的是，这些争论大体上可以按地理区域分为三大类。欧美以面向用户的智能技术为主，兼顾配电网自动化和电压控制；中国以电网智能控制为主，涵盖输、配电所有等级，兼顾智能电表；日本，基本上是在原来的配电自动化基础上做智能电网，兼顾高压网络的智能控制。

说了一圈，好象大家都差不多，没什么争论似的。但因为侧重点的不同，资金分配也不尽相同。谁对谁错，三年五载后，也许就见分晓。前几天碰到一个日本教授，聊起此事，其观点让我吃惊不小。该教授的第一个观点和我的一个预期差不多，欧美的智能电网将发展成为一个新的电表和通信设备产业；日本的模式最终成就的是开关设备制造商。让我吃惊的是他的第二个观点，中国的道路是正确的！这该不至于因为我是中国人的原因吧？

后来我想，该日本教授也就是一家之言。也许他碰巧就是做电力系统稳定的呢。想到这一点，我似乎有些明白。

智能电网是个概念，不是个特定的技术。每个人对智能电网的理解取决于其个人当前所掌握的知识和在电力系统内部的分工。比如说，我现在做新能源，想到的就是智能电网和新能源结合；如果是十年前，可能就做电表或卖开关去了。

把这个想法推广到国家层面，是一个什么情形呢？看一看前面三个按地理区域划分的类别和其对应区域电力系统的关系。

欧美，主干网发展相对成熟，美国和几个欧洲国家电力市场推行多年，发输电侧电力市场也逐渐成熟，需求侧市场正在启动，经济学家也大力鼓吹需求侧响应。但传统的需求侧管理手段显然适应不了经济学家的胃口。智能电网正好适逢其会。先不说IBM和GOOGLE之类的公司和经济学家们是不是互相勾结，从电力系统发展的阶段和轨迹看，在欧美侧重用户侧的智能电网技术是个很自然的事情。

中国的情况呢？虽然近年来电网改造投入很大，但主干网建设还有很长的路要走，全国联网的既定方针肯定要实现。虽然说中国电网的运行水平很高，但对大范围联网和大规模长距离输电还是经验不足。智能电网概念一出，首先想到的是加强高压网调度控制水平也就不足为奇了。

至于日本，只要看看东京电力公司的接线图，就明白了。没看过图的同学们也不用急，想象一下，大概不会差很远。配电自动化还真是需要的。

所以说，对不同国家所采取的智能电网路线，没什么好过多指责。大家都是因地制宜，顺势而为。实际上，如前所说，每个国家的智能电网路线图都不是一条道跑到黑的，都是输配用相结合。中国的智能电表也搞了很多年了，只不过受电力市场发展的限制，推广不是太容易，自然也就很难有进一步的发展。中国的配电自动化也一样，完全是政策性的项目，上面重视的时候就项目多些，不重视了，大家就各自歇了。这样的状况，如何能指望有切实的技术进步？

反过来说美国的情况，在热火朝天的发展用户侧智能技术的同时，各种针对电力系统安全和可靠的技术也没停止前进。根据我了解的情况，现在美国在电力系统安全控制方面投入人力和资金较多的方向有下面几种。算不算智能电网，反倒不是重要的。

1、 基于PMU的大电网广域测量

2、 与广域测量相关的系统运行状态监视、分析和预警

3、 基于在线分析的实时电压和发电控制

4、 分布式发电及其电压调控，特别是针对分布式风电和光伏电池发电的电压自动控制。

很奇怪，除了风和太阳能的预测技术以外，没有特别针对集中式远距离新能源的智能技术。我想大概有两个原因。一个是问题还没有定义清楚，大家不知道这些远距离新能源发电对系统影响到底有多大，需要什么技术。另一个是，倾向于相信可以在现有技术框架下，配合上面的四项技术可以解决问题。造成这种局面的主要原因，还是因为在美国、中国这样大的国家，风和太阳能的实际并网发电的功率还不是很大，所有的前期研究还只是纸上谈兵。很多对风能和太阳能将对系统运行产生重大影响的预警，并不十分令人信服。另一方面，主要的设备制造商都声称其新能源发电设备具备很强的电压调控能力，不会对系统稳定带来很大影响。用他们提供的模型所得到的分析结果当然也支持他们所声称的这些能力。这在一定程度上减缓了很多人的担心。现在新能源比例还很小，确实没有引起很大的问题。但是以后是否还是这样，很难从现在的数据简单外推得到。

不管怎样，我们知道，中国现在做的，美国也在做。美国做的，中国也在做。侧重点不同，也许对相关产业的带动作用会不同，从长远来看，今天不同的智能电网路线也许有高下之分。但从电力系统的角度来说，好坏无从比较，适应各自电网的发展水平，各有各的需要而已。

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• 混了，人家从阿城来的

刚刚通过认证，感谢大家的支持。

西西河真是好，上周我起了个头讨论智能电网，很快就得到了很多有意义的信息和知识。这些讨论对我有很大的帮助，非常感谢所有参与讨论的朋友。

前面主要讨论了智能电网和新能源的结合。考虑到新能源的种种问题，二者结合的需求似乎是迫在眉睫的，研究工作也确实是遍地开花。但是，在实际系统中，总是给人雷声大雨点小的感觉 （当然，也可能是我孤陋寡闻）。为什么呢？是电力系统内的人反应迟钝吗？应该不是，要不然那些研究经费哪里来的？我分析，主要还是因为，现在还没出事，大家没有着力点。电力系统就是这样，重大的进步往往是发生在重大事故之后。以前的几个帖子里讲过几次大的电网事故，每次都推动了电力系统科研和应用水平的提高。电力市场也是一样，2000年加州电力危机，引发了一系列电力市场结构的调整。那么，下一次划时代的电力系统事故什么时候发生呢？

这些未来的事，我们暂且不去多想。既然电力系统没有新鲜事，把电力系统现在已经知道的问题解决好，也算是未雨绸缪吧。电力系统的技术发展，有向两极集中的趋势。一方面是超高压、特高压技术，强化现有骨干网，也就是强化现有的以集中发电、远距离输电为主的电力系统运行模式。另一方面，是分布式发电、负荷侧管理，减少对远方电源的依赖，有弱化骨干网作用的企图。中间的环节，跟配电和用户侧比算是高压侧，跟超特高压比算低压，姥姥不疼舅舅不爱，唯一还算件事儿的，大概就是无功支持和优化了。不过，既然现在要搞智能电网，那就应该各个环节都算上，一个都不能少。从电力系统运行角度来看，一般还是以配电为界，分成截然不同的两块儿。现在搞智能电网，自然也就是花开两朵，各表一枝。先把配电以下的部分按下不表。

实际上，对新能源最大的两个担心，一个是稳态时因为风或太阳能的波动引起的功率平衡问题；另一个是暂态时的稳定问题。

功率平衡问题又有两小类，一类是因为短时预测偏差导致的某个时刻（实际上是最小的调度间隔内）的不平衡，一类是风或太阳能自然波动导致某一较长时段（几十分钟到几小时）的系统能量转移。前者一般寄希望于系统的自动发电控制能力。后者因为时间长，来得及进行机组组合和经济调度，但还是取决于系统内机组的爬坡能力。

稳定问题也主要有两小类，一是因为新能源（风能和光伏电池）没有机械惯性，系统在暂态时的功角响应会和以往有很大不同，是好是坏取决于新能源和故障点的相对位置。另一个暂态电压问题，主要因为风能和光伏电池无功能力不足，暂态电压崩溃的危险增加。

不管是功率平衡问题，还是角度失稳问题，还是电压失稳问题，都是电力系统中一直存在的问题。如果能借智能电网的东风，把解决这些现有问题的技术手段升级，大家都号称智能电网也未尝不可。先不管智能电网是个什么形状的筐，实实在在地往里面装一些有用的东西，就不用担心被忽悠了。而这些技术升级，也会为将来的大规模新能源接入做一个很好的铺垫。

前面提到的这些技术中，自动发电控制和经济调度，无论是软件还是硬件都已经比较成熟了，不知道现在中国电力系统的实用化做得如何，以前是不怎么样。如果这一步实用化很好了，在现有调度技术提高空间不大的情况下，不妨开始进行电能存储并网运行的试验。兵分两路。一路作为独立电源接入系统，实际上就是一个抽水蓄能电站。主要检验的是调度自动化系统是否能够正确合理地控制和调度这些电能存储设备，如果不能，就想办法完善软件功能。这方面的技术和算法都很成熟了，主要还是实用化和规则的问题。另一路，找若干小风场，安装一些电能存储设施，试验风能和电能存储的联动，把风的不稳定性消灭在电网接入点之前。这一路主要试验的是这种联动的控制策略，以及风电额定功率、功率系数、和存储容量之间的关系。类似的技术，将来也可以用在负荷侧电能存储。

如果前面这些只能是勉强算做智能电网的话，下面要说的提高系统稳定性的技术就有更加鲜明的智能电网色彩了。

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