■專家檔案

　　肖立業(yè)，博士生導(dǎo)師，主任研究員。中國科學(xué)院電工研究所所長、應(yīng)用超導(dǎo)重點實驗室主任、國家863超導(dǎo)技術(shù)專項專家組成員、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。

　　近幾年來，我國冬季不少地區(qū)煤電緊缺，屢次出現(xiàn)“電荒”，給人們的生活帶來極大的不便。然而，相比起煤電的緊缺，風(fēng)電和太陽能發(fā)電卻遭遇利用難的困境，傳統(tǒng)的電網(wǎng)無法負(fù)荷風(fēng)電和太陽能發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致風(fēng)電和太陽能發(fā)電等清潔能源無法投入使用。而要達(dá)到太陽能和風(fēng)力等開發(fā)利用及其電力的穩(wěn)定供應(yīng)，必須構(gòu)建智能電網(wǎng)。

　　美、歐發(fā)達(dá)國家的“智能電網(wǎng)”戰(zhàn)略已成為一項重要的國家戰(zhàn)略，在政府統(tǒng)一主導(dǎo)和支持下，集國家與之相關(guān)力量來制定和推動。 “智能電網(wǎng)”也是為搶占未來低碳經(jīng)濟制高點的重要戰(zhàn)略措施之一。

　　有人說，智能電網(wǎng)和清潔能源有可能成為第四次工業(yè)革命的開始。

　　智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展100多年后的一次質(zhì)的飛躍

　　遼寧日報：前一段時間，《2020科學(xué)》雜志列出了一份預(yù)測榜單，智能電網(wǎng)被列入其中，被稱為是未來10年內(nèi)最靠譜的東西。雖然它的優(yōu)點對于普通消費者可能并不那么明顯，但是目前來看，電力的生產(chǎn)、存儲、傳輸以及利用方式面臨巨大的變革，而智能電網(wǎng)將是未來10年里最有可能出現(xiàn)的解決方案。

　　肖立業(yè)：智能電網(wǎng)本質(zhì)就是利用先進(jìn)的信息技術(shù)、新材料技術(shù)、儲能技術(shù)和新的電網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)和運行方式等來運行和管理電網(wǎng)，使電網(wǎng)能夠大規(guī)模地容納新能源的接入，從而使電網(wǎng)更加高效、清潔、安全、可靠。智能電網(wǎng)是未來能源生產(chǎn)、分配和利用的統(tǒng)一載體，將與能源體系高度整合。

　　它是一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中每一個發(fā)電設(shè)備、每一個輸配電設(shè)備用戶，甚至用電設(shè)備，都得到了實時監(jiān)控，并保障從發(fā)電廠到用戶終端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通訊及自動控制系統(tǒng)的集成，能保證市場交易的實時進(jìn)行及電網(wǎng)上各個設(shè)備的無縫連接和實時互動。

　　智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)自愈，即無論發(fā)生什么事故，電網(wǎng)都能自我恢復(fù)，以保障電網(wǎng)的安全可靠運行；能夠抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊和抵御自然災(zāi)害；實現(xiàn)發(fā)電廠與用戶的自適應(yīng)互動，達(dá)到能源資源和設(shè)備的綜合優(yōu)化，平衡利用；能夠協(xié)調(diào)發(fā)電和儲能的選擇；提供滿足用戶需要的電能質(zhì)量，綜合考慮終端用戶 （分布式電源、電力調(diào)節(jié)設(shè)備、補償設(shè)備和用戶能源管理系統(tǒng)）的控制和總體配電系統(tǒng)的控制，取得滿足要求的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量；支持分布式電源的接入，以提高電網(wǎng)的整體性、效率和靈活性；支持大量可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的接入，解決因可再生能源資源的間歇性和不穩(wěn)定性可能對電網(wǎng)造成的影響；支持大量電動汽車智能充電設(shè)備的接入，并利用電動汽車電池作為儲能設(shè)備，在系統(tǒng)需要時提供功率支撐。

　　遼寧日報：在目前節(jié)能減排的大背景下，智能電網(wǎng)更加注重新能源電力，這樣才能更加清潔、綠色。有人說智能電網(wǎng)的開發(fā)對于風(fēng)電、光電等新能源電力來說是迎來新的發(fā)展時期。您怎么看？

　　肖立業(yè)：我們說智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展100多年后的一次質(zhì)的飛躍，它將與清潔能源一道，推動能源工業(yè)的整體革命。智能電網(wǎng)和清潔能源都是非常重要的，在清潔能源的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)電網(wǎng)逐步不能滿足它的發(fā)展要求，智能電網(wǎng)應(yīng)運而生。風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源的應(yīng)用，近來在國內(nèi)頗受關(guān)注。但由于風(fēng)力的強弱隨時可能變化、太陽的光照強度也會隨天氣而改變，這兩種發(fā)電方式產(chǎn)生的電能時強時弱不穩(wěn)定，故而不能保證其聯(lián)網(wǎng)輸電的穩(wěn)定性。這樣，電網(wǎng)無法承受，極易發(fā)生崩潰。據(jù)粗略統(tǒng)計，目前由于無法通過聯(lián)網(wǎng)輸出風(fēng)電，每年幾乎有將近1/3風(fēng)電裝機容量被白白浪費。可以說，智能電網(wǎng)與清潔能源是相輔相成、缺一不可的，沒有清潔能源的發(fā)展，就沒有發(fā)展智能電網(wǎng)的必要，沒有智能電網(wǎng)，清潔能源的規(guī)模利用也是不可能的。

　　智能電網(wǎng)和清潔能源所推動的能源革命將是繼信息革命后又一次對人類社會發(fā)展起重大推動作用的因素，發(fā)展?jié)摿薮螅@就是發(fā)展智能電網(wǎng)和清潔能源的重大意義。因此，發(fā)展智能電網(wǎng)被西方國家列為全面提升競爭力的國家戰(zhàn)略。

　　遼寧日報：既然傳統(tǒng)電網(wǎng)無法滿足現(xiàn)在清潔能源的發(fā)展，那么現(xiàn)在構(gòu)建的智能電網(wǎng)與之前的傳統(tǒng)電網(wǎng)相比有什么高明之處？

　　肖立業(yè)：智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，首先就是發(fā)電方式的重大變化。智能電網(wǎng)的能源密度低，占主導(dǎo)地位的能源載體從固體、液體向氣體和光子轉(zhuǎn)變，也就是從以往的火電發(fā)展到風(fēng)電和太陽能發(fā)電。

　　其次是輸配電方式的重大變化。智能電網(wǎng)會使大容量、遠(yuǎn)距離電力輸送與分布式電力技術(shù)平行發(fā)展，智能電網(wǎng)利用現(xiàn)在的新技術(shù)，如信息智能技術(shù)、新材料技術(shù)與納米技術(shù)、儲能技術(shù)，使電力的市場化暢通無阻，同時，先進(jìn)的技術(shù)又使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，尤其是在輸電配電環(huán)節(jié)。

　　再者就是負(fù)荷特性的重大變化。這個變化是兩方面的，一方面在未來科技的發(fā)展當(dāng)中，很多以化石能源為基礎(chǔ)的能源消費系統(tǒng)，如軌道交通、汽車、熱力系統(tǒng)等，將以電力為基礎(chǔ)，使用電能運作，增加了電網(wǎng)的負(fù)荷。另一方面，智能電網(wǎng)如果建立，電力需求方同時可能是電力供應(yīng)方，也就是說用電單位也可能在某些時候變成發(fā)電單元。

　　家庭不僅能從智能電網(wǎng)上買電，也能通過智能電網(wǎng)賣出自己發(fā)的電

　　遼寧日報：大家都很好奇，智能電網(wǎng)會給我們的日常生活帶來什么樣的改變。

　　肖立業(yè)：智能電網(wǎng)帶來的便利是顯而易見的。用戶可以通過通訊系統(tǒng)（互聯(lián)網(wǎng)、手機、電話等）控制用電設(shè)備，為生活帶來更大的方便，也可以將用戶的安防設(shè)備與智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)結(jié)合起來，如果用戶家里發(fā)生了什么安防事故，就可以即時通知安全管理部門和用戶自己。除此之外，停電的次數(shù)也將大為減少、每次停電恢復(fù)時間將大大縮短。

　　遼寧日報：您能具體講解一下這些情形嗎？比如，我們?nèi)绾问褂没ヂ?lián)網(wǎng)、手機或者電話來控制用電設(shè)備？

　　肖立業(yè)：打個比方，在家里沒有人的時候，空調(diào)、冰箱等電器還開著，忘關(guān)了，怎么辦？如果家里使用的是智能電網(wǎng)的話，你就可以直接通過短信或者互聯(lián)網(wǎng)遙控去關(guān)閉電器。在炎熱的夏天，你可以在回家前給你的空調(diào)發(fā)個短信息，通知它打開，這樣，在你回到家里時候，房間已經(jīng)處于舒適的溫度。

　　家用電器溫度的調(diào)節(jié)、關(guān)閉或者開啟，對智能電網(wǎng)來說，都是一件輕而易舉的事情。遇上用電高峰期，智能電網(wǎng)會根據(jù)負(fù)荷自動幫你把空調(diào)調(diào)高1℃，或者把你家里暫時不需要使用的電器（如熱水器）關(guān)閉。由于你的電器可以因電網(wǎng)需要而暫時關(guān)閉，電力公司就可以給你更優(yōu)惠的電價。

　　此外，智能電網(wǎng)對于每家每戶的用電量都會非常明晰地顯示在電腦上，所以就不需要派專人來抄電表了，還節(jié)省了勞力。

　　遼寧日報：有人說智能電網(wǎng)普及以后，老百姓可以買進(jìn)和拋售電量，是這樣嗎？

　　肖立業(yè)：在更遠(yuǎn)的未來，有的家庭可能會有自己的發(fā)電設(shè)備，如太陽能發(fā)電，自己沒用完的電就可以拿來賣。國外有條件的家庭不僅能從智能電網(wǎng)上買電，也能通過智能電網(wǎng)出售自己的發(fā)電裝置所發(fā)的電。

　　由于每天不同時段的電費是不同的，用電高峰的時候電費會貴一點，這樣，可以調(diào)節(jié)人們的用電習(xí)慣，減輕用電高峰期的壓力。用戶可以根據(jù)電價，決定在什么時候干什么事情。例如，洗衣機、熱水器可以在電價低的時候使用。當(dāng)然，老百姓可以參與電力市場交易，買進(jìn)和賣出電能，在每天電價低的時候，買進(jìn)一定的電量，等到用電緊張、電價上浮的時段再將它賣出去。智能電網(wǎng)可以使居民家里的電價隨著一天中的不同時段自動定價。有了這種電價的變化，居民就會知道怎么可以更好地用電、省電。

　　遼寧日報：我們都知道，電線、電話、寬帶都是不同的線路，密密麻麻的，據(jù)說智能電網(wǎng)能夠把這些線路都合在一起，統(tǒng)一管理。

　　肖立業(yè)：從技術(shù)層面上來講，智能電網(wǎng)可以做到“三網(wǎng)合一”或者“四網(wǎng)合一”的，它們之間的“合一”并不是單純地湊到一塊兒，而是通過它們的組合將現(xiàn)在先進(jìn)的通訊手段、信息化技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)與物理電網(wǎng)結(jié)合起來，把智能電網(wǎng)變成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，充分體現(xiàn)出“智能”的效果。

　　光伏電池的成本和儲能技術(shù)是智能電網(wǎng)進(jìn)入普通家庭的重要障礙

　　遼寧日報：那這樣的智能電網(wǎng)什么時候能夠進(jìn)入我們的生活呢？

　　肖立業(yè)：這樣的智能電網(wǎng)在歐美少數(shù)地區(qū)已經(jīng)安裝，而且我們國家不少地區(qū)已經(jīng)開始試點。但要普遍安裝進(jìn)入千家萬戶還需要時間。

　　目前，從技術(shù)的角度上講，光伏電池的成本還有待于進(jìn)一步降低，儲能技術(shù)還不是特別成熟，需要進(jìn)一步發(fā)展。光伏電池的成本問題和儲能技術(shù)問題都與家庭生產(chǎn)電能或儲存電能有著密切的聯(lián)系，是智能電網(wǎng)進(jìn)入普通家庭的重要障礙。

　　遼寧日報：之前我們說智能電網(wǎng)可以以家庭為單位發(fā)電，那么這種生產(chǎn)模式會不會成為生產(chǎn)電能的主要模式？

　　肖立業(yè)：智能電網(wǎng)并不要求各家自主生產(chǎn)電力，而是用戶根據(jù)自己的需要和實際條件來決定是否安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)或儲能系統(tǒng)。實際上，未來自主生產(chǎn)電力的用戶也不會太多。未來，大電網(wǎng)和用戶自身的微型電網(wǎng)是共存的。這樣的模式會帶來很大的效益。

　　遼寧日報：太陽能板很貴吧？正常家庭能支付得起嗎？

　　肖立業(yè)：目前，太陽能電池系統(tǒng)大概是2-3萬元/千瓦，對于普通家庭來說，可能比較貴，但是這個價格在不斷下降，未來可以普遍使用。相比較而言，還是儲能方面的電池比較昂貴，但我相信總有一天會解決的。

　　遼寧日報：我一直在疑問，這種電的買賣會不會導(dǎo)致電的價格難以控制？

　　肖立業(yè)：電價將會是分時段的，主要由電網(wǎng)公司來決定電價，電價不會因為交易而出現(xiàn)波動。由于電網(wǎng)公司是定價方，用戶無權(quán)定價，因此電價是完全可控的，且要受到國家有關(guān)法規(guī)的約束。

　　十年后可見 “聰明+堅強”的電網(wǎng)

　　遼寧日報：智能電網(wǎng)不僅能夠使我們的生活得到改善，同時也可以解決我們現(xiàn)在遇到的一些實際問題，比如說每年都會發(fā)生的“電荒”，應(yīng)該也會得到解決吧！

　　肖立業(yè)：值得注意的是，雖然智能電網(wǎng)是未來我國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，而其實就當(dāng)前而言，智能電網(wǎng)同樣有著很多的現(xiàn)實意義。一是目前冬季我國不少地區(qū)煤電緊缺，為有效解決這個問題，電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展成為當(dāng)務(wù)之急。二是國家新能源發(fā)電的比重亟待提高。在哥本哈根氣候會議上，我國宣布到2020年單位GDP能耗下降40%至45%，新能源在一次能源的比例達(dá)到15%。要達(dá)到這個目標(biāo)，我國今后任務(wù)相當(dāng)繁重，而能打通新能源業(yè)務(wù)發(fā)展瓶頸的智能電網(wǎng)就有望成為投資重點。

　　遼寧日報：您之前也談到，智能電網(wǎng)在一些歐洲國家已經(jīng)開始使用，我國現(xiàn)在也在大力支持智能電網(wǎng)的建設(shè)，您能介紹一下建設(shè)進(jìn)程嗎？

　　肖立業(yè)：我國智能電網(wǎng)方面的研究工作做得比較早，只是沒有正式把智能電網(wǎng)概念提出來。 2000年，清華大學(xué)盧強院士提出了數(shù)字電力系統(tǒng)的概念；2003年，中國電力科學(xué)院的周孝信院士提出，采用分布式計算來對整個電網(wǎng)實時仿真。這兩項工作均屬于智能電網(wǎng)重要的組成部分。

　　中國科學(xué)院電工研究所早在2001年就開始了基于可再生能源發(fā)電的分布式電力技術(shù)和微型電網(wǎng)的研究工作，這里有很多智能電網(wǎng)的元素：電網(wǎng)的功率是雙向流動的，它的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)變也應(yīng)該是靈活可控的，它能夠容納多種發(fā)電方式和儲能技術(shù)，且具有很高的供電可靠性，并滿足用戶所需要的電力質(zhì)量。

　　2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動了智能電網(wǎng)可行性研究項目，并規(guī)劃到2020年建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)、2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。

　　2009年2月，華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)建成，在我國首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，利用該系統(tǒng)，調(diào)度人員可對電網(wǎng)綜合運行情況的全景監(jiān)視，并獲取輔助決策支持。這是我國智能電網(wǎng)技術(shù)在輸電系統(tǒng)上的實踐。

　　2009年5月，國家電網(wǎng)公司首次公布了智能電網(wǎng)的發(fā)展計劃，計劃到2020年全面建成以特高壓為骨干網(wǎng)、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的“統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國際先進(jìn)水平。 2009年5月份以來，國家電網(wǎng)公司陸續(xù)出臺了實施統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的綜合研究報告、關(guān)鍵技術(shù)研究框架、第一批重點項目實施方案等，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作也已啟動，并在上海世博會場館建設(shè)了智能電網(wǎng)示范系統(tǒng)。

　　一場能源工業(yè)革命正在向我們走來，而智能電網(wǎng)無疑是支撐這場革命的關(guān)鍵因素。

　　■延 伸

　　各國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　（一）美國

　　美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表（SmartMeter），目標(biāo)是以家庭為單位，隨時監(jiān)測電力消費和管理，更加有效地實現(xiàn)輸電和供電。為此，對企業(yè)及地方團體實施的100個項目給予財政援助，計劃2013年前在2600萬個家庭安裝智能電表，相當(dāng)于2009年3倍。

　　奧巴馬總統(tǒng)強調(diào)說，“現(xiàn)在是建設(shè)綠色能源高速公路的時代”。新能源產(chǎn)業(yè)有望創(chuàng)造4.3萬個就業(yè)崗位，環(huán)保產(chǎn)業(yè)將成為拉動未來美國經(jīng)濟的重要支柱之一。

　　（二）日本

　　東京電力和関西電力等電力公司開始投資構(gòu)建第二代智能電網(wǎng)（SmartGrid），目標(biāo)除在所有家庭安裝智能電表（SmartMeter）外，還計劃加強送變電設(shè)施及蓄電裝置建設(shè)。 2020年前相關(guān)電力設(shè)施投資預(yù)計超過1萬億日元。

　　智能電表作為第二代智能電網(wǎng)的核心設(shè)備，主要測量每個家庭電力消費情況及隨時掌握太陽能發(fā)電量等信息。東京電力2010年起主要面向家庭安裝2000萬部。関西電力2010年3月底前在40萬個家庭安裝，并計劃更換1200萬部。預(yù)計2020年前日本智能電表需求量約5000萬部，每部成本近2萬日元，共計約1萬億日元。

　　日本智能電網(wǎng)與歐美不同，主要特征是積極地利用家庭進(jìn)行太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電長期目標(biāo)是2020年發(fā)電2800萬千瓦，相當(dāng)于現(xiàn)在20倍；2030年發(fā)電5300萬千瓦，相當(dāng)于現(xiàn)在30倍。為此，需要增設(shè)電壓調(diào)整裝置和變壓器，預(yù)計2030年前追加投資6000億日元。

　　（三）歐洲

　　英國目標(biāo)是2020年在全國2600萬個家庭安裝智能電表，此項工作主要通過電力公司完成。并且已正式進(jìn)行了適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的智能電表等相關(guān)實驗。

　　法國2009年秋天也發(fā)布了將再生能源納入智能電網(wǎng)的計劃，并開始征集相關(guān)企業(yè)參與。

　　德國制定了“E-Energy”計劃，總投資1.4億歐元，2009年至2012年4年時間內(nèi)，在全國6個地點進(jìn)行智能電網(wǎng)實證實驗。

　　同時還進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電和電動汽車實證實驗，并對互聯(lián)網(wǎng)管理電力消費進(jìn)行檢測。德國西門子、SAP及瑞士ABB等大企業(yè)均參與了這一計劃。西門子公司預(yù)測2014年智能電網(wǎng)年度市場規(guī)模將達(dá)300億歐元，并計劃搶占20%市場份額，每年確保60億歐元訂單。

　　（四）韓國

　　韓國共有168家企業(yè)參與智能電網(wǎng)實證實驗，總投資2395億韓元（約192億日元），其中政府援助685億韓元。吸引了LG電子、綠貓鋼鐵廠（POSCO）、現(xiàn)代重工、SK電信等大型企業(yè)參與，在韓國南部濟州島選擇6000戶獨棟住宅及公寓構(gòu)建智能電網(wǎng)。 2011年前建設(shè)必要的設(shè)備，進(jìn)行實證實驗。