智能电网  标准创新

白晓民：现今的电力系统已发展成为世界上最为复杂的人造大系统，但它的主要基础还是源于20世纪前50年期间的设计，智能电网的提出给电网装备技术带来了一个革新的机会。

年初美国新任总统奥巴马在其能源战略中提出智能电网大规模改造，5月份国家电网披露“坚强智能电网”战略规划，将智能电网的讨论推向新的高潮。为此，本刊记者专门采访了参与国家电网公司智能电网标准体系研究工作的中国电力科学院副总工程师白晓民教授，请他来给我们讲讲智能电网的建设将会引起哪些领域的技术变革以及目前这些技术标准体系研究的进展程度。

《投资家》：最近智能电网非常受人关注。智能电网的提出背景是什么？
白晓民：我们知道，电跟其他的产品不一样，是即发即用的。这样子的话，当动力推动发电机工作时，就必须有相当的负荷来跟它平衡。如果发电大于负荷的话，电的频率会上升，电压升高会烧毁掉负荷。而如果负荷多了，发电不够，频率下降，系统会崩溃。所以一定要有一个机制来使系统平衡。这就是电网产生的初衷。网越大越容易平衡。你关一个灯泡，负荷降低，但是在一个大网里面，它的影响微乎其微不会影响到系统的稳定运行。
电力的发展历史，就是从单独的小范围的电力供需平衡发展到局域的小网和全国性的大网。现今的电力系统已发展成为世界上最为复杂的人造大系统，但它的主要基础还是源于20世纪前50年期间的设计，持续承担着影响到千家万户生活的最为重要的能源转换和传输任务。随着现代科学技术的进步，人们在电能使用方式和用户对电力网络的需求上都面临根本性的转变，而先进的电力设备、测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术等方面的令人瞩目的进展，也将对将来电网的发展起到积极的推动作用。随着经济的发展，社会的进步，如环境保护、减少煤的消耗、支持可再生能源发电系统接入，满足用户灵活用电需求，实现具有高自动化水平，并有一定的自愈、互动功能的安全、高效率电网等对电网发展建设提出了新的挑战。
以发电为例，多种能源发电已经受到前所未有的重视，需要电网适应其快速发展引发的新问题。以居民用电为例，以往居民都不参与电网的运营，但如果能够增强居民的互动性，让他们对负荷做出反应，那将可以实现电网运行的高效率和经济性。比如，如果电网能够以峰谷不同时段不同的价格向用户展示电价信息，那他们会在使用电器时计入用电成本并做出具有建设性的决定，调整自己的用电习惯，使峰谷差减少，趋向一致。
所有这些都带来对电网升级改造的需要，现代科技的进步带来了升级的可能。智能电网的提出给电网装备技术带来了一个革新的机会。

《投资家》：智能电网的建设主要涉及到哪些技术的变革？
白晓民：从发电端到用户端来看，主要涉及到发电、输电、变电、配电、用电环节。我们主要从这几个环节来改造我们的电网，而每个环节会涉及到很多技术。比如，发电这一环节，会涉及到储能技术。像刚才说到的峰谷之间用电，为了尽可能地让电网平稳运行，我们可以利用储能设备，与具有间歇发电特性的可再生能源发电系统配合，满足电网和用户的需要，也可以在低峰时将电储存起来，高峰时再用。另外，我们知道电网要达到实时平衡。如果一个大的机组出故障，以往的做法是留有一些电力设备旋转以备用。但是如果我们的储能装置能顶上去，那么这些备用的电力设备容量将可以降低。再比如，输电这个环节，为了远距离输送，我们要加压，电压升得越高，输送越远，损失的能耗也越小。这会涉及到高压输电技术和各种新的智能型设备。还有，从配电用电角度来看，电动汽车的推广应用可能引起用能方式的改变，作为一种既可以充电，也可以放电或发电的民用设施，适当的优化控制将会为我们改善电网运行条件和提高用户供电可靠性提供新的途径。在用电环节，为了能加强与用户的互动，以前一个月读一次电表，现在需要每五分钟读一次并将电价信息给用户传送过去，以便他们做决策。这需要智能电表以及关于计价的控制技术等。此外，我们还需要有信息和通信技术来对电力进行调度。

《投资家》：中国电力科学院承担着国家电网智能电网技术标准体系的研究工作，这个标准体系主要都包括哪些？
白晓民：智能电网由多家设备商来提供设备，标准就是各个设备之间的通讯语言，所以标准非常重要。标准需要重点解决功能规范以及接口和互操作方面的问题。将更需要在两个不同方面建立搭建积木的标准，从外部看标准将强调满足用户的需求；从内部看，技术设计和规范的标准应能够使系统设计人员和集成人员高效地完成系统集成，使得他们不仅说同样的语言而且动作协调，甚至可以使用可互换的装置。标准不能定得太死，要不然就没办法进行创新了。比如对一个仪器的测量精度，标准只规定要达到1%的测量精度，至于这个功能你怎么实现我们不太关心，给设备开发商留出充分的空间，鼓励他们进行创新。
我们现在正在研究智能电网涉及到哪些领域，就这些领域对国家电网公司现有的相关标准进行梳理、分析，看哪些需要改进，哪些可以直接运用，还缺少哪些，并吸收结合国际上的标准如国际电工学会的研究进展来制定我们的体系，以上说的那几大环节都将会囊括在其中。
   
《投资家》：所以开发商都非常关心标准的内容，目前进展到哪里了？
白晓民：嗯，是，标准对企业来说很重要。因为如果我们这边需要的功能他们不知道，就会失去宝贵的商业机会。但是，需要说明的是，标准体系和具体的标准还不一样。体系主要研究哪些标准能立，而具体的那些标准怎么制定，还需要一段时间，现在还没到全面修改标准的阶段。但是双方可以增进一些互动。比如说为了电网更可观测，需要一些新型智能设备或传感装置，厂商可以有意地先研发一些，提升它们的功能。人们认可的话，最终可以将它们纳入到标准中去。标准也更有生命力。

《投资家》：现在，智能电网主要是国家电网公司提出的，对于其发展方向国家还没有给予明确认可。另外，我们现在的发展思路跟欧洲、美国也有所不同。那现在制定的标准跟日后会不会有所冲突？
白晓民：国家电网是这个领域里的主要企业，由它牵头来做是合适的，最终发布的标准也要获得社会的认可才行。标准有很多级别。企业标准比较容易做，一般先从它做起，得不到别人认可，就得改。改完接受了，变成行业标准，再被国家接受了，就成了国家标准。国家标准要是和国际标准差不多，有些也就纳入到国际标准中去了。现在有一些标准就是以咱们为主制定的变成了国际标准。
国家电网公司一直正在积极开展标准或技术导则等方面的制定工作，其目的是规范和协调不同智能电网参与者的工作，既要满足现阶段电网建设的功能需求和实现产品的互操作，也要为满足较长时期电网建设需要提供必要的指导。
发展思路上，现在国家电网提出的这个战略跟欧洲、美国是不太一样。欧洲由于一直重视可再生能源的发电从而更强调分布式电源的作用，而美国更多地从用户方面考虑，从智能电表做起。咱们则是囊括了几大环节的全面研究。由于智能电网涉及电网的各个环节，更为系统化地开展研究建设则是更合理的，虽然方向不同，但是最终的国际标准都是需要全世界遵守的，大家互相吸收借鉴。

《投资家》：在推行智能电网的建设上，我们现有的技术储备如何？2020年是否能如期完成？
白晓民：咱们国家现在电网的管理水平不错，技术上也有着很好的储备。关于时间表，咱们国家希望是2020年，国外希望是2030年。但实际上，智能电网是电网逐步完善的一个过程，而不是结果，不是一个大家都已经完全明确是什么样的一个结果。可能这期间又会有新的技术出来。现在智能电网的提出是给了电网改造和创新一个非常好的机会。以前，没人要求你去创新，创新或许只是学术上的几篇文章。而现在，大家都在想着往2020年、2030年的路该怎么走。现在你只要创新先走一步，对整个系统有益，大家就会支持、政府就会支持，社会就会支持。所以，现在谁最先把握了这个创新的机会，谁就会更早地确立起优势。