智能电网综述一、智能电网的核心内涵和技术框架

0 引 言

电力系统是人类迄今为止制造的最复杂、最庞大的系统，是20世纪人类所取得的最辉煌的工程技术成就之一。但是，进入21世纪以来，随着电力系统的不断老化，线路扩容困难，系统运行效率降低，节能减排等环保压力增大，人们对供电可靠性和电能质量要求越来越高，大容量的风力发电、光伏发电等可再生能源发电接入电力系统的要求日益增强，特别是大面积停电的灾变事故频发，使传统电力系统已经不能满足现在信息社会发展的需求。与此同时，通信技术、计算机技术、电力电子技术和传感技术的不断发展和日益成熟，为电网的现代化提供了技术手段。以美国为首的发达国家提出了“电网现代化”的号召，从而在全世界范围内掀起了一股研究“智能电网”的热潮。本系列文章将从智能电网的核心内涵和技术框架、国内外智能电网的发展战略、智能电网的关键技术、电力电子技术在智能电网中的应用、智能电网的效益分析、和中国智能电网的发展路线图等多个方面，试图对智能电网做一个全景式的介绍。本文是该系列文章的第一篇，主要介绍智能电网的起源和发展动力、智能电网与传统电网的主要区别、智能电网的核心内涵、技术框架和实现顺序。

1 智能电网的起源和发展动力

2003年4月，在美国能源部的倡导和组织下，来自美国各大电力企业、设备制造商、通信技术提供商、政府部门、大学和国家实验室的65位专家齐聚一堂，对电力工业的发展现状进行了深刻反思，对电力工业在第二个百年里的发展前景进行了展望[1]。会议指出，北美电网效率低下、输电拥堵、供电可靠性和电能质量降低，特别是大面积停电等灾难性事故增多，与美国在“21世纪的领导地位极不相称”。历史的发展往往具有戏剧性，就在这次会议结束不到半年， 2003年8月14日北美电网发生了有史以来最严重的大面积停电事故，美国的8个州和加拿大的2个省5千万人受影响，损失负荷量61800MW，经济损失约300亿美元。这次灾难性事故进一步验证了会议所达成共识的正确性和智能电网建设的紧迫性。在政府部门和企业研发部门的共同努力下快马加鞭，于2004年1月出台了“国家电力传输技术路线图计划”[2]，提出“可以在任何时间任何地点向人们提供充足的、廉价的、清洁的、高效的和可靠的供电服务”，并提出了电力传输技术现代化的路线图。

纵观21世纪科技和经济的发展，智能电网的提出和发展不是偶然的，它发展的内在动力来源于以下几个方面：

(1) 提高设备利用效率，减少输电拥堵的需要：据统计，发电设备利用率90%以上、配电设备利用率75%以上的时间不足5%，大部分时间内设备容量得不到有效利用；而另一方面，随着电力市场的建设和竞争加剧，用电负荷的大幅增加与电源短缺、输配电容量不足的矛盾日益突出，导致输电阻塞。北美电网每年的输电阻塞成本高达30亿美元。