各國智能電網(wǎng)

將來歐洲的電網(wǎng)發(fā)展與電網(wǎng)技術(shù)核心提示：國際電網(wǎng)

發(fā)展的2種趨勢，歐洲將來的電網(wǎng)與電網(wǎng)技術(shù),與將來電網(wǎng)相

應的新能源和可再生能源政策

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的基本產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟發(fā)展和社會進

步提供了重要保障。電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是世界各國關(guān)注

的重點問題之一。而安全、經(jīng)濟和環(huán)保成為目前電力工業(yè)可

持續(xù)發(fā)展的三大要素，與電網(wǎng)發(fā)展、電力市場密切有關(guān)。

近年來國際上正在重新塑造電力工業(yè)，使之在可持續(xù)發(fā)

展的能源工業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。歐洲是國際電力工業(yè)

發(fā)展的一種典型，在電網(wǎng)技術(shù)、將來能源發(fā)展、電網(wǎng)構(gòu)造形

式等方面具有獨特的經(jīng)驗。本文簡述了國際電網(wǎng)發(fā)展的2種

趨勢，針對歐洲的將來電網(wǎng)的發(fā)展方向以及有關(guān)的電網(wǎng)技術(shù)

進行了分析，指出了歐洲發(fā)展新能源發(fā)電所面臨的挑戰(zhàn)及其

對中國的啟示。

1國際電網(wǎng)發(fā)展的2種趨勢

目前，國際上電網(wǎng)的發(fā)展可概括為兩大趨勢：一是統(tǒng)一

或聯(lián)合的特高壓電網(wǎng)；另一種是分布發(fā)電與交互式供電的分

散智能電網(wǎng)。

中國是統(tǒng)一或聯(lián)合的特高壓電網(wǎng)的發(fā)展趨勢的重要代

表。在中國，隨著電力工業(yè)高速發(fā)展，資源分布、經(jīng)濟發(fā)展

的不均衡，需要提高電網(wǎng)輸送能力，發(fā)展遠距離大容量輸電,

加強統(tǒng)一或協(xié)調(diào)規(guī)劃建設，形成統(tǒng)一調(diào)度運營的統(tǒng)一或聯(lián)合

特高壓電網(wǎng)。中國的政治體系、經(jīng)濟環(huán)境、管理體制等也使

得電網(wǎng)朝這個方向推動具有一定優(yōu)勢。目前正開始研究將來

的大電網(wǎng)技術(shù)，在各方面基本上具有建設全國統(tǒng)一電網(wǎng)的能

力。

在歐洲I,其電力發(fā)展模式是向分布式發(fā)電、交互式供電

的分散智能電網(wǎng)過渡，更加強調(diào)對環(huán)境的保護和可再生能源

發(fā)電的發(fā)展，這是引領(lǐng)國際電網(wǎng)發(fā)展的另一大趨勢。目前這

些國家和地區(qū)的電網(wǎng)是聯(lián)合的，但由于交互式供電、柔性交

流輸電技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)的發(fā)展方向在發(fā)生變化。能源政策

對電網(wǎng)發(fā)展方向具有重大影響。歐洲很注重環(huán)保和可再生能

源發(fā)電的發(fā)展，在這種能源政策的引導下，大力發(fā)展可再生

能源發(fā)電；歐盟理事會能源政策的中心目的是發(fā)展風能、水

電、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源。在歐洲，天然氣作為

發(fā)電用能源，發(fā)電裝機的增量或存量調(diào)節(jié)重要依賴新能源或

可再生能源，電力需求趨于飽和，因此，能源發(fā)展終期目的

是分布式發(fā)電，而不是強調(diào)電網(wǎng)規(guī)模的擴大。目前歐洲電網(wǎng)

的發(fā)展方式正處在一種轉(zhuǎn)折點上。

2歐洲將來的電網(wǎng)與電網(wǎng)技術(shù)

前幾年，英國的高校和政府機構(gòu)專門對英國電網(wǎng)機構(gòu)做

了一系列調(diào)查，調(diào)查的題目是《英國的將來電網(wǎng)和將來的英

國電網(wǎng)》，重要內(nèi)容是：按目前發(fā)展狀況，英國既有的電網(wǎng)通

過后，其作用和目前能否同樣？后電網(wǎng)將是什么形式的？

為此，她們做了2個假設分析。一是“從零開始”：假設英

國還沒有形成整個電網(wǎng)，電網(wǎng)需從零開始建，同步基于既有

電力需求，在有一次能源的地方建廠，通過與法國聯(lián)網(wǎng)等方

式進口所需能源，并配套建設電源支撐點。在這種狀況卜

電網(wǎng)現(xiàn)階段是什么形式？5年后將是什么形式？后又將會

是什么形式？二是以英國的既有電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，電能從

北往南送，或后的電網(wǎng)輸電能力和電網(wǎng)整個框架將是什么

樣？這樣電網(wǎng)的發(fā)展有無將來？如果目前的電網(wǎng)形式?jīng)]

有將來，將來電網(wǎng)應是什么形式？這是個龐大而復雜的問

題，是英國國家電網(wǎng)公司面臨的最大挑戰(zhàn)。

2.1歐洲將來的電網(wǎng)

與英國電網(wǎng)狀況相類似，歐洲電網(wǎng)也面臨著同樣的問

題。與電網(wǎng)的大容量和超高壓發(fā)展方向相反，歐洲關(guān)注更多

的是智能電網(wǎng)技術(shù)。對其而言，將來的電網(wǎng)必須建立在電網(wǎng)

信息化管理系統(tǒng)之上，特別是低壓供電電網(wǎng)的信息化控制、

流量平衡控制、網(wǎng)內(nèi)分布式能源智能管理與控制系統(tǒng)、智能

保護系統(tǒng)等。其電網(wǎng)的發(fā)展目的是可靠、高效和靈活。歐洲

目前和將來電網(wǎng)模式示意如圖lo

從圖1可以看出，目前的電網(wǎng)是老式的形式，大型集中

的發(fā)電廠發(fā)出的電能，通過輸、配電網(wǎng)，送到終端顧客。而

將來電網(wǎng)的發(fā)展依托自然、分散的電源點，電廠自主發(fā)電或

進行高度集中的網(wǎng)絡管理。

在歐洲將來電網(wǎng)中，有大的發(fā)電廠，同步尚有大量分散

的、太陽能的或家庭用的冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)裝置。在英國，諸

多家庭均有自己的小鍋爐，可以自己發(fā)電。在這樣的電力系

統(tǒng)里，輸電和配電的概念逐漸模糊了。在這種電網(wǎng)構(gòu)造下，

增進了2個很重要的電網(wǎng)技術(shù)一一儲能和電能質(zhì)量控制技術(shù)

的發(fā)展，電網(wǎng)的功能是如何去管理、調(diào)度及控制電能。有些

技術(shù)在大電網(wǎng)技術(shù)中也會用到。因此，歐洲將來供電構(gòu)造是

分布式發(fā)電和交互式供電。

在英國電網(wǎng)中，典型的電能流向重要是從北向南，在低

壓顧客端（電壓級別400V）大多有CHP和家庭使用的太陽能

等。本來的輸電網(wǎng)還部分存在，但新建最多的就是交互式供

電，如交互式的家庭式供電可將家用剩余的電能反送到電網(wǎng)

中，這些做法在英國的電力法中已明確規(guī)定。英國的移動通

信公司正在推廣其開發(fā)的一項技術(shù)一一智能分散能量控制

系統(tǒng)，運用手機來控制家庭微型冷熱電聯(lián)產(chǎn)機組的啟停。家

庭成員可以在回家之前啟動家庭熱電聯(lián)產(chǎn)機組，也可根據(jù)市

場價格決定與否發(fā)電，這意味著也許會有諸多小型、家庭式

機組向電網(wǎng)供電。因此，電網(wǎng)公司面臨著技術(shù)上的改善和創(chuàng)

新（如需要雙向保護等），這種交互式供電對電網(wǎng)的穩(wěn)定控制、

調(diào)度導致很大困難。這不僅給電網(wǎng)技術(shù)、體系、市場、管理

等方面帶來很大影響，并且對老式的供電、發(fā)電、輸電、配

電同樣也導致不同限度的影響。目前，英國政府鼓勵每個家

庭都擁有小型的發(fā)電設備，如在家中安裝CHP,其能源的運

用率也許會比大型發(fā)電廠還高，家庭式CHP目前還沒有對電

網(wǎng)導致大的影響。

將來電網(wǎng)的發(fā)展形式與世界各國所關(guān)懷的21世紀最重

要的議題即可持續(xù)、環(huán)保的發(fā)展和新能源與可再生能源有

關(guān)。

2.2歐洲電網(wǎng)技術(shù)

歐洲電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢重要是面向可再生能源系統(tǒng)和

將來的電力系統(tǒng)，并提出了近期、中期及長期的研究籌劃，

其中重要研究重點放在能量儲存和電能質(zhì)量的保證方面。

2.2.1儲能技術(shù)

在可再生能源發(fā)展中，作為電網(wǎng)技術(shù)核心的儲能技術(shù)，

是解決可再生能源間歇性供電問題最有效的措施。在中長期

發(fā)展階段，大量不同形式的嵌入式發(fā)電方式的引入，特別是

大規(guī)模的間歇性可再生能源的應用，整個系統(tǒng)運營的安全性

與穩(wěn)定性取決于這些聯(lián)合的分布式發(fā)電系統(tǒng)，供需平衡將是

需要解決的重要問題。儲能技術(shù)重要涉及：抽水蓄能、壓縮

空氣蓄能(CAES)、燃料電池、飛輪儲能、超導磁儲能(SMES)、

超級電容器儲能(比一般電容器高20-1000倍)、熱儲能等。

如在英國科學基金和國家項目中，有關(guān)英國電網(wǎng)的大部

分支撐技術(shù)都是儲能技術(shù)。歐共體同樣關(guān)注儲能技術(shù)的發(fā)展,

它是解決可再生能源的有效運用問題的核心。儲能技術(shù)，特

別是將分布式儲能技術(shù)應用到某些變電站，建造低成本、高

密度、分散式的儲能裝置，對保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性有

很大的好處，對發(fā)展大電網(wǎng)技術(shù)也很有利。在國外能源電力

方面，這些儲能技術(shù)可以支持不同能源的開發(fā)和運用。

2.2.2智能電網(wǎng)技術(shù)

歐盟理事會在的綠皮書(CteenPaper)“歐洲可持續(xù)的、

競爭的和安全的電能方略(AEuropeanStrategyforSustainable,

CompetitiveandSecureEnergy)”強調(diào)歐洲已經(jīng)進入一種新能

源時代。歐洲能源政策最重要的目的必須是供電的可持續(xù)

性、競爭性和安全性，從而需要通過制定一系列政策來實現(xiàn)。

歐洲電力市場和電網(wǎng)必須面對這些新的挑戰(zhàn)。將來整個歐洲

電網(wǎng)必須向所有顧客提供高度可靠、經(jīng)濟有效的電能，充足

開發(fā)運用大型集中發(fā)電機和小型分布電源。智能電網(wǎng)技術(shù)是

保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一種核心技術(shù)和發(fā)展方向。

智能電網(wǎng)是為滿足歐洲將來供電網(wǎng)需要而進行的大膽

嘗試，其特性：一是柔性的(Flexible),滿足顧客需要；二是易

接入的(Accessible),保證所有顧客的連接暢通，特別對于可

再生能源和高效、零或低C02排放的本地發(fā)電；三是可靠的

(Reliable),保障和提高供電的安全性和質(zhì)量；四是經(jīng)濟的

(Economic),通過改革及競爭調(diào)節(jié)實現(xiàn)最有效的能源管理。

智能電網(wǎng)構(gòu)造示意如圖2。

智能電網(wǎng)的研究重要波及如下幾種方面：一是智能配電

構(gòu)造；二是智能運營，電能和顧客適應性；二是智能電網(wǎng)管

理；四是智能電網(wǎng)的歐洲互用性；五是智能電網(wǎng)的斷面潮流

問題。

實現(xiàn)智能電網(wǎng)正常運營所需的技術(shù)：一是既有配電網(wǎng)技

術(shù)；二是新型網(wǎng)絡技術(shù)，以提高電能傳播能力和減少損耗，

如氣體絕緣輸電線路(GIL),超導性、高運營溫度、柔性交流

輸電(FACT)技術(shù)等；三是廣域通信，保障網(wǎng)絡自動化、在線

服務、有功運營、需求響應和需求側(cè)管理(DSM)；四是電力

電子技術(shù)，改善供電質(zhì)量；五是靜態(tài)儲能裝置。

實現(xiàn)智能電網(wǎng)運營的特性需要采用新技術(shù)，新的電網(wǎng)技

術(shù)可增長電能傳播量和減少能量損耗，提高供電效率，而電

力電子技術(shù)則可改善供電質(zhì)量。先進的仿真工具增進創(chuàng)新技

術(shù)的應用。通信、測量和商業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展在不同限度上為系

統(tǒng)打開新通道。

3與將來電網(wǎng)相應的新能源和可再生能源政策

3.1歐盟新能源和可再生能源發(fā)電狀況及有關(guān)法規(guī)指

令

新能源與可再生能源，特別是風能、水電、太陽能和生

物質(zhì)能的發(fā)展，是歐盟理事會能源政策的中心目的。歐盟于

1997年刊登了《能源的將來：可再生能源》的白皮書，刊登

了《朝著歐盟能源供應安全的戰(zhàn)略》的綠皮書，并采用了某

些政策鼓勵各國更多使用可再生能源電力。春季歐盟理事會

上各成員國通過了到實現(xiàn)可再生能源運用占總能源的20%,

并且生物燃料能源運用占10%的發(fā)展目的，擬定可再生能源

成為歐洲將來能源供應的支柱。1月23日歐盟理事會頒布了

可再生能源框架指令(RenewableEnergyFramework

Directive)o11月22日，歐盟理事會提交歐洲能源技術(shù)戰(zhàn)略

規(guī)劃(theEuropeanStrateSicEnergyTechnologyPlan,

SET-Plan)o規(guī)劃中提出，歐盟實現(xiàn)和2050年戰(zhàn)略目的，需要

從4個方面著手：一是在能源工業(yè)領(lǐng)域制定新措施，加大財

力和人力投入，提高能源運用研究和技術(shù)創(chuàng)新能力；二是建

立歐盟能源科研聯(lián)盟，加強大學、研究院所和專業(yè)機構(gòu)間的

科研合伙；三是改造和完善歐盟能源基地設施，建立新的歐

盟能源技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)；四是建立由歐盟理事會和各成員國參

與的歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)小組，以協(xié)調(diào)歐盟與成員國間的政策

和籌劃。

歐盟各國的可再生能源發(fā)電比例將從1997年的13.9%

增長到的22.1%,且歐盟15個成員國(EU15)(這里指前歐盟

的15個成員國，由于新加入的成員國的可再生能源的運用

和潛力狀況在參照文獻中未記錄)的可再生能源工業(yè)的目的

是：至可再生能源發(fā)電量將達到總發(fā)電量的33%。在一系列

能源政策的引導下，歐洲以分布式發(fā)電為發(fā)展方向。與此相

適應，研究重點也集中在動力與能源轉(zhuǎn)換設備、資源深度運

用技術(shù)、智能控制與群控優(yōu)化技術(shù)和綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)上。

其中與電網(wǎng)有關(guān)的研究重要是分布式發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入

研究，以解決分布式發(fā)電與既有電網(wǎng)設施的兼容、整合和安

全運營等問題。

在文獻中制定的歐盟的可再生能源發(fā)展目的，指出歐盟

15個成員國(EU15)從1995年到可再生能源發(fā)電狀況以及歐

盟總的可再生能源發(fā)電狀況，如表1.2所示。

3.2發(fā)展新能源與可再生能源發(fā)電需要研究及解決的

問題

(1)燃料方面：發(fā)展生物燃料，側(cè)重生物燃料生產(chǎn)的可持

續(xù)性及與其她化石燃料的競爭力；完畢國際熱核聚變實驗堆

(ITER)聚變裝置的建造。

(2)發(fā)電方面：一是最大風輪機的發(fā)電裝機容量的倍增研

發(fā)(重要應用于近海風場)；二是大規(guī)模光伏技術(shù)和太陽能集

熱發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化實現(xiàn)；三是多種分布式發(fā)電設備制造技

術(shù)；四是變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化開發(fā)。

(3)電力電子技術(shù)：一是逆變器設計及其控制和運營(風

電、光伏、微型燃氣輪機)；二是并網(wǎng)技術(shù)；三是太陽能充電

控制技術(shù)；四是燃料電池功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；五是諧波克制和能

量管理。

(4)控制與運營：一是風電、太陽能轉(zhuǎn)換最大化(風速、太

陽光跟蹤控制)；二是形成歐洲智能電網(wǎng)，盡量使分布式能源

電力并人電網(wǎng)；三是供電質(zhì)量及其控制問題；四是含新能源

發(fā)電的配電網(wǎng)設計和運營；五是不同新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運

營；六是系統(tǒng)保護方案等。

(5)儲能技術(shù)：摸索新儲能技術(shù)及在成本方面實現(xiàn)突破。

(6)對電網(wǎng)影響：一是對電力市場的影響；二是新能源項

目的經(jīng)濟性分析；三是獨立電力系統(tǒng)(微電網(wǎng))的穩(wěn)定性分析;

四是新能源發(fā)電的并網(wǎng)對提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性分

析；五是含新能源發(fā)電的電力系統(tǒng)可靠性分析及評價等。

(7)能效研究方面：能效研究方面實現(xiàn)突破，如材料、納

米科學、信息與通訊技術(shù)、生物科學等。

4結(jié)語

歐盟新能源與可再生能源發(fā)電發(fā)展的重要經(jīng)驗：明確和

適時修訂發(fā)展目的、制定和完善有關(guān)政策、進行資源普查和

電網(wǎng)規(guī)劃、檢測認證產(chǎn)品和設備裝備質(zhì)量、原則化和系列化

以減少單位成木等，這些經(jīng)驗和做法值得我們借鑒。

國內(nèi)和歐洲在電網(wǎng)發(fā)展上是2個比較極端的取向：一種

是大電網(wǎng)，一種是分散智能式電網(wǎng)。雖然新能源發(fā)電帶來的

挑戰(zhàn)不相似，但在新能源發(fā)電對電力市場的影響、電力市場

設計、經(jīng)濟分析等方面，國內(nèi)和歐洲會遇到同樣的問題。國

內(nèi)在新能源與可再生能源發(fā)電方面已制定了有關(guān)的近中期

和長期發(fā)展目的，提出了一系列增進發(fā)展的政策措施，并根

據(jù)發(fā)展的需要適時調(diào)節(jié)和完善有關(guān)政策措施。打印此文I關(guān)

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美國建設第一座“智能電網(wǎng)都市”

?？宋鳡柲茉垂镜闹悄茈娋W(wǎng)都市概念，完全依賴于信息技

術(shù)豐富的動力系統(tǒng)，高速實時雙向通信，遍及整個電網(wǎng)的促

使迅速診斷和糾正的傳感器，峰值效率的決策數(shù)據(jù)和支持，

分布式發(fā)電，自動化“智能變電站”，居家能源控制裝置及

自動化家庭能源使用。

下一代電網(wǎng)，將由數(shù)字技術(shù)提供支持，為整個網(wǎng)絡的發(fā)

電商、分銷商以及消費者提供更多控制，以保證其提高效率,

并減少運營成本。，在全面努力下，?？宋鳡柲茉垂荆╔cel

Energy）開始引進智能電網(wǎng)技術(shù)，這將使科羅拉多州（Colo）

博爾德市（Boulder）成為第一座智能電網(wǎng)都市。

正如互聯(lián)網(wǎng)變化了我們的交流方式那樣，“智能電網(wǎng)”

也將變化我們的輸電方式?；ヂ?lián)網(wǎng)的成功在很大限度上得益

于自身的聯(lián)網(wǎng)能力，而智能電網(wǎng)將以類似的方式，運用寬帶

能力和高速計算徹底變化最后顧客的輸電和配電。

雖然這個概念已經(jīng)存在了至少，但對于智能電網(wǎng)的構(gòu)成,

人們并沒有達到共識。然而，始終以來努力將來自理論的思

想付諸于實踐的政府、工業(yè)、技術(shù)以及政治團隊都一致批準,

智能電網(wǎng)將采用數(shù)字技術(shù)促使所有系統(tǒng)元件實現(xiàn)整體實時

控制，從發(fā)電到最后顧客。

將來電網(wǎng)的特性

業(yè)內(nèi)觀測人士覺得，美國電網(wǎng)運營的基本方式在過去1

里并沒有太多變化。然而目前，由于美國部分地區(qū)電力放松

管制和市場定價，公用事業(yè)正在尋找一種使電力消耗與發(fā)電

相匹配的措施。許多業(yè)內(nèi)人士有關(guān)全網(wǎng)絡連接電網(wǎng)的愿景是:

該電網(wǎng)可以辨認電網(wǎng)的方方面面，并就其狀態(tài)及自動化決策

系統(tǒng)的消耗決策進行交流。

根據(jù)?？宋鳡柲茉垂景l(fā)電分析師近期編寫的白皮書，

智能電網(wǎng)的一般定義是：在最低限度的人工干預下，運用多

種燃料來源（例如煤炭、太陽能、風能），將其轉(zhuǎn)換成電力,

供消費者最后使用（熱、光及溫水）的智能化自動平衡自我

監(jiān)測電網(wǎng)。她們斷言，這將是一種使可再生能源得以優(yōu)化運

用，并使環(huán)境得以最大限度保護的解決方案。智能電網(wǎng)可以

察覺系統(tǒng)構(gòu)成部分所浮現(xiàn)的過載現(xiàn)象，并能變更電流的路程,

以減少過載，避免潛在的停電。止匕外，智能電網(wǎng)促使消費者

和公用事業(yè)之間進行實時交流，從而容許公用事業(yè)基于人類

環(huán)境和/或價格參照對消費者能源的使用進行優(yōu)化。

博爾德市近期改建的第29街購物中心，其娛樂設備公

司(REI)戶外店贏得了美國綠色建筑委員會

(U.S.Gree.Buildin.Council)首批頒布的能源與環(huán)境設計領(lǐng)導

原則(LEED)零售資質(zhì)證書。

在過去的左右，幾種公用事業(yè)已進行了波及一種或一種

以上智能電網(wǎng)技術(shù)的實驗籌劃。大多數(shù)常用的籌劃是以先進

計量設備增進旨在消減需求高峰的分時電價定價方案，但埃

克西爾能源公司的籌劃似乎最能包羅一切。

由?？宋鳡柲茉垂緸閷頊y試所建立的電網(wǎng)智能化

技術(shù)實例如下：

神經(jīng)網(wǎng)絡：該項目發(fā)明了有助于減少鍋爐結(jié)渣和積灰的

最新系統(tǒng)。鍋爐傳感器直接接入工廠的分布式控制系統(tǒng)，神

經(jīng)網(wǎng)絡通過采用歷史數(shù)據(jù)來“學習”鍋爐運營方式，模仿結(jié)

渣和積灰。

智能變電站：該項目采用前沿技術(shù)改造既有變電站，以

便遠程監(jiān)測臨界和非臨界運營數(shù)據(jù)。該項目開發(fā)了一種分析

機器，以便解決實時決策和自動化運營的大量數(shù)據(jù)。項目團

隊將監(jiān)測斷路器、變壓器、電池、變電站的環(huán)境因素，如環(huán)

境溫度和可變風速。

智能分布資產(chǎn)：該項目可以自動向埃克西爾能源公司發(fā)

出停電告知，并協(xié)助公用事業(yè)更迅速地恢復服務，并對既有

儀表通信設備進行測試。

智能停電管理：該項目對采用8個因素(涉及設備維護

和實時天氣)的記錄數(shù)據(jù)診斷軟件進行測試，以便預測電力

分布系統(tǒng)存在的問題，并建立一種停電因素模型。變電站饋

電線分析系統(tǒng)，能探測和預測受監(jiān)控變電站的電纜和裝置故

障。

消費者網(wǎng)站入口：該項目容許消費者根據(jù)小時能源成本

和環(huán)境因素，為特定裝置(如空調(diào)或洗碗機)或籌劃預設能

源用量，并自動控制電力消耗。

風能儲存：該項目對美國明尼蘇達州西南部MinnWind

風場的風力渦輪機1MW電池儲能系統(tǒng)進行測試。該儲能系

統(tǒng)旨在儲存風能，并在必要的時候?qū)Υ娴娘L能返回至電

網(wǎng)。該項目將示范增長風能的可用性，減少長期排放，協(xié)助

減少風變率，并容許埃克西爾能源公司滿足可再生能源配額

制的規(guī)定。

12月，?？宋鳡柲茉垂窘⒘酥悄茈娋W(wǎng)聯(lián)盟，將領(lǐng)先

的技術(shù)人員、工程公司、商業(yè)領(lǐng)導者，以及信息技術(shù)專家召

集到一起。聯(lián)盟成員涉及埃森哲公司(Accenture)、卡倫特

集團(CurrentGroup)、施瓦茨工程實驗室(Schweitzer

EngineeringLaboratories)以及Ventyx公司。

智能屋。雖然諸多工業(yè)顧客通過參與分時電價定價和志

愿降載籌劃，已對其能源預算進行了管理，但智能電網(wǎng)可覺

得住宅顧客提供類似的甚至更強大的能源使用控制。

埃森哲公司將為最佳商業(yè)/消費者外展實踐和整體信息

技術(shù)集成征詢提供指引。卡倫特集團將為連接所有智能網(wǎng)絡

組件提供通信網(wǎng)絡（電力線寬帶），并容許它們互相“對話”

（互相聯(lián)系）。施瓦茨工程實驗室將為智能變電站提供變電

站技術(shù)和基本設施，如監(jiān)測器、繼電器、傳感器和開關(guān)。

Ventyx公司將在需要的時候，辨認合適的工具并發(fā)送對的的

人員至合適的位置，為部署智能電網(wǎng)提供工作管理解決方

案。此外,Ventyx公司還將為實時連接客戶、貿(mào)易及投資決

策的價格，以及負荷預測提供規(guī)劃和分析理論。

博爾德市引領(lǐng)潮流

為給智能電網(wǎng)建立一種形象工程，?？宋鳡柲茉垂具x

擇科羅拉多州的博爾德市作為美國第一座“智能電網(wǎng)都市”。

接下來幾年里，規(guī)劃的系統(tǒng)將為客戶提供旨在提高環(huán)境、金

融和運營利益的技術(shù)組合。在資金方面，?？宋鳡柲茉垂?/p>

估計僅資助項目的一部分，并籌劃調(diào)動其她來源，涉及政府

補貼金。

博爾德市居民始終被視為進步思想和新興技術(shù)，特別是

與環(huán)境有關(guān)技術(shù)的初期采用者。因此，她們堅決支持保證有

效資源使用和提高客戶控制的現(xiàn)代化電網(wǎng)資源這一設想，就

顯得局限性為奇了。

“我們意識到這是一項龐大的任務，這就是為什么我們

采用協(xié)作方式來完畢這項任務的因素。智能電網(wǎng)都市只有在

所有利益有關(guān)者和聯(lián)盟伙伴的協(xié)助下才干實現(xiàn)?！卑？宋鳡?/p>

能源公司信息技術(shù)運營和方略總經(jīng)理邁克?蘭姆（Michael

Lamb）說。

除了地理集中、規(guī)模抱負以及使用所有電網(wǎng)組件外，博

爾德市被選為第一座智能電網(wǎng)都市還由于它是科羅拉多大

學和某些聯(lián)邦機構(gòu)的所在地，涉及為聯(lián)邦政府智能電網(wǎng)做出

努力的美國國標與技術(shù)研究院。

智能電網(wǎng)都市以大量的基本設施升級和為客戶提供方

案為特色，其中涉及：

創(chuàng)立一種（通過電力線寬帶）為整個配電網(wǎng)提供實時高

速雙向通信的通信網(wǎng)絡。

將變電站轉(zhuǎn)換成可以遠程監(jiān)控、準實時數(shù)據(jù)采集和通信,

以及優(yōu)化性能的“智能”變電站。

應客戶邀請，安裝可編程居家控制裝置和全面自動化居

家能源使用所必需的系統(tǒng)。

整合基本設施，以支持易于調(diào)度的分布式發(fā)電技術(shù)（如

采用汽車電網(wǎng)技術(shù)的即插即用型混合電力汽車、電池系統(tǒng)、

風力渦輪機及太陽能電池板)。

智能電網(wǎng)都市的第一階段于8月到位，整個都市的實行

將持續(xù)整個。聯(lián)盟估計于開始初始評估。在初始執(zhí)行和評估

后，埃克西爾能源公司將運用與州、聯(lián)邦以及監(jiān)管官員進行

公司8個州立服務領(lǐng)域的更大部署。

“我們還沒有完全理解我們執(zhí)行智能電網(wǎng)系統(tǒng)時，將要

面臨的技術(shù)和經(jīng)濟挑戰(zhàn)J蘭姆說，“這就是實行智能電網(wǎng)都

市如此重要的因素。博爾德市將成為美國第一座全集成智能

電網(wǎng)都市，并將充當所有這些技術(shù)的實驗平臺。”

需求響應技術(shù)起到了核心作用

幾年前，美國能源部(DOE)發(fā)起了一項名為電網(wǎng)智能

化(GridWise)的倡議，該倡議增進了信息技術(shù)將深遠變化

電網(wǎng)規(guī)劃和運營的愿景。電網(wǎng)智能化設想了一種布滿信息和

市場機遇的從發(fā)電到客戶電器設備的協(xié)作網(wǎng)絡。

美國能源部西北太平洋國家實驗室(PNNL)重要致力

于開發(fā)新技術(shù)，以提高電網(wǎng)的可靠和可承受能力，以及使用

清潔能源的能力。西北太平洋國家實驗室電網(wǎng)智能化項目經(jīng)

理羅伯特?普拉特(RobertPratt)說，西北太平洋國家實驗室

正在協(xié)助建立電網(wǎng)智能化聯(lián)盟，即把需求響應概念付諸于實

踐的智能電網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)導者和創(chuàng)新者的集合。

此外，西北太平洋國家實驗室正在進行實地示范，如近

期完畢的高檔需求響應網(wǎng)絡太平洋西北電網(wǎng)智能化實驗臺

示范。本年示范項目，通過英維思控制器(InvensysControls)

家庭網(wǎng)關(guān)設備連接到IBM軟件的新型高檔儀表和可編程恒

溫器上，將112個家庭與實時電力價格信息聯(lián)系起來。最后

成果表白，參與者節(jié)省了約10%的能源費用，并且需求響應

良好。

這種示范項目突出了需求響應技術(shù)的好處，涉及通過使

電網(wǎng)具有更強的靈活性和適應性的方式，減少峰值需求和提

高可靠性。這些項目顯示了利益如何派生，雖然降至分布系

統(tǒng)水平。額外利益涉及提供調(diào)頻解決方案服務的能力，從而

使電網(wǎng)獲得風電資源變得更加容易，進而提高風電穿透。

“注意，通過為客戶提供響應實時(5min)價格的簡樸

自動化控制，西北太平洋國家實驗室領(lǐng)導的示范項目給客戶

提供了有關(guān)她們的參與信息。其中，該實時價值反映了電網(wǎng)

的響應價值，并的確分享了作為獎勵的經(jīng)濟價值?！绷_伯特.

普拉特說，“我們覺得，這對于獲得公眾廣泛接受智能電網(wǎng)

技術(shù)作為平常生活的自然構(gòu)成部分來說，將是至關(guān)重要的J

西北太平洋國家實驗室還研發(fā)了使用小型家用電器，如干衣

機和電冰箱的措施，以協(xié)助保持電網(wǎng)的可靠性。這是通過添

加自律感應電網(wǎng)頻率或電壓干擾，將負荷減少到Imin或

2min,以“協(xié)助解決難題”的簡樸控制器來完畢。

據(jù)羅伯特?普拉特所說，西北太平洋國家實驗室已經(jīng)在

一項實地示范項目中證明，這種簡樸裝置是可靠的，并且在

操作中無需客戶注意。啟用這種能力不需要交流，其內(nèi)置于

工廠電器的成本足夠低廉。如果這樣啟用了足夠的電器，其

成果會是巨大的，安全網(wǎng)將協(xié)助我們保持電網(wǎng)的可靠性。

智能計量是啟用需求響應技術(shù)的核心，智能計量提供了

所需的硬件。羅伯特?普拉特說，“直到你能為客戶或分布式

資源提供獎勵，以協(xié)調(diào)電網(wǎng)需要，并且直到你可以測量與良

好的時間解決方案合伙的限度J

此外，西北太平洋國家實驗室正在研發(fā)電網(wǎng)實驗室-D

(GridLAB-D),即從所有個人電器操作到變電站運營的智

能電網(wǎng)開放源時間序列模擬，作為設計技術(shù)和控制方略及擬

定其利益的平臺。

“我們但愿電網(wǎng)實驗室-D成為致力于實現(xiàn)智能電網(wǎng)研究

者和技術(shù)開發(fā)者的進一步技術(shù)合伙基本。”羅伯特?普拉特說,

“我們還在考慮這些相似的智能電網(wǎng)概念，如何被應用于大

量即插即用型混合電力汽車的充電管理，而無需增長新的發(fā)

電或輸配電容量。”

仍然存在的挑戰(zhàn)

顯然，智能電網(wǎng)的實行將迫使美國的公用事業(yè)解決