智能电网调研报告
第一章概述
在当今讲求绿色可持续发展的高速信息化社会中，电网已成为工业化、信息化社会发展的基础和重要组成部分。同时，电网也在不断吸纳工业化、信息化成果，使各种先进技术在电网中得到集成应用，极大提升了电网系统功能。
智能电网是指运用IT技术自动控制电力供求平衡的第二代供电网。主要利用能够进行双向通讯的智能电表，即时掌握家庭太阳能发电量和电力消费量等信息。电力公司也可以通过智能电表控制空调运转等实现节能。加强太阳能和风力等开发利用以及电力稳定供应，必须构建智能电网。
而在美国电力科学研究院智能电网定义又被定义为：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。
智能电网作为应对地球温暖化对策之一，世界各国均充满期待。智能电网的构建，将使传统电力基础设施发生根本性变化，从而产生新的商机。英国能源及气候变化部预测，未来5年内全球智能电网市场规模将达270亿英磅。
世界主要发达国家均在抓紧智能电网建设工作。美国奥巴马政府作为一项公共投资投入约40亿美元，欧洲主要国家及韩国纷纷着手强化智能电网基础设施建设。
中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。
智能电网概念的发展有3个里程碑：
第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。
第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横
跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。
可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。
第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。
第二章我国智能电网的市场现状
2011年智能电网被正式纳入到国民经济与社会发展“十二五”规划，规划纲要中明确提出“推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”。据市场调查发现，“十二五”期间，重点加强智能电网技术创新和试点应用，在系统总结和评价智能电网试点工程的基础上，加快修订完善相关标准，各环节的协调有序快速推进。发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术，依托信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设。争取在“十三五”前智能电网技术和设备性能进一步提升，力争主要技术指标位居世界前列，智能化水平国际领先。
企业方面，据市场调研2012年是国家电网公司智能电网全面建设阶段的第二年，也是承前启后的一年。国家电网公司以实施“十二五”规划为主线，以试点工程建设取得全面突破为重点，快速、有序、全面地开展坚强智能电网建设，在柔性直流输电、电动汽车充换储放电站、农网智能化等方面取得了重大的进展。南方电网研究提出了打造一个智能、高效、可靠的绿色电网发展战略，并在新能源并网与控制、配电自动化与智能化、大容量储能以及电动汽车充电技术方面部署了一系列的试点示范工作。与此同时，在中央政策的推动下，上海、江苏、广州等地区的智能电网产业布局快速推进，如江苏南京的江宁区成立了国内首个以智能电网自主技术研发、核心装备制造、关键产品检测为主要内容的科研产业基地，先后
引进了愈百家智能电网产业相关企业，初步具备了从发电、输电、变电、配电、用电以及电网调度各环节上较完整的产品链。随着“十二五”智能电网相关规划的落地实施，智能电网产业将会全面跟进。
1.发展智能电网的原因
1、发展智能电网转变经济发展方式的战略性新兴产业
市场研究发展智能电网是节能环保的最重要、最有效的手段之一;是新能源汽车战略得以实施的基本前提条件;是信息技术与高端装备制造深度融合发展的重要依托;是高端装备制造业的重要内容，同时智能电网也是领跑中国经济发展的新引擎。
2、发展智能电网减少对化石能源消耗--节能减排的要求
提高化石能源利用效率，减少消耗总量;提高电网运行效率，减少消耗需求;新能源及分布式电源的接入，减少消耗需求;改善电网运行方式，减少发电装机总量;这些都要求发展智能电网。
提高电网运行效率，减少消耗需求：实施科学的需求和管理，趋势预测，到2020年，可减少装机1亿KW左右，超过5个三峡工程装机容量，同时还可节约8000亿元至10000亿元的投资。新的能源资源：到2020年达到抽水蓄能6千万KW;核电9千万KW;风电1.8亿KW;太阳能发电2千万KW;天然气发电2千万KW,非化石能源发电达到6.85亿KW,可代替约7亿吨标煤。
据市场调查，目前电机安装总功率约7.5亿KW,采用智能化技术使其系统运行效率提高10%,则可减少相当于三个多三峡工程的装机容量。到2020年，我发电装机容量约为18.85亿KW(变压器与发电装机容量比例大于10:1,变压器装机容量约100亿KW)，变压器变电损耗占发电总量约10%,通过智能化措施其损耗能降低1%,则节约1.885千万KW装机容量，比三峡地上发电装机容量还大;城市10kV配电线路和变压器的年平均载荷率低于30%.2020年智能配电，若6%~8%的峰荷消减，减少的发电容量约为2193万KW.
3、减少对化石能源依赖--能源安全的要求
发展智能电网减少了化石能源的消耗，开辟了新的能源供应和利用的条件，推动我国能源结构的优化调整，增加了能源多元化的能源保障输送渠道。
4、电网自身发展方式转变的要求
市场调研发展智能电网能够提高电网的安全性和供电可靠性，提高能源资源及设备利用效率，促进技术、设备、运行和管理等的创新提升，提高电网运营效率。
其中改善电网运行方式有HVDC技术和FACTS技术，前者是更大容量和更远距离输电的方式，后者能提高输电能力、减轻瓶颈压力。目前线损率6.72%,2020年降低至6.5%,到时特高压传输的容量为3亿KW以上，节约电量达到578亿KWh.在高压、中低压领域可降低线损率的空间更大。
5、经济社会发展的要求
经济社会的发展，需要有大量的电能消耗供应增长，发展智能电网是转变经济发展方式重要、有效途径;能源资源分布与负荷中心分布不匹配，发展智能电网为能源资源优化配置创造条件，提供了切实可行的途径;经济社会发展对电能质量提出了更高要求，发展智能电网为高新技术发展、科技创新、高端制造创造条件，为公众生产、生活提供更高质量的电能。
2.中国智能电网发展状况
据市场研究，中国与欧美国家在智能电网建设方面起点相同，国内很多行业中的领先企业和科研机构都很关注智能电网的发展。国家电网公司提出了建设以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的，自主创新、国际领先的坚强智能电网的发展目标。南方电网公司近期也在积极研究智能电网发展问题。2009年2月，华北电网公司智能化电网建设成果--华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。
1、我国发展侧重在于输变电、配电、用户三者结合
与美国相比，我国的电力环境有很大的不同，我国能源与用电负荷分布的情况以及网售合并的垄断性电力市场决定了我国应侧重长距离输变电的发展，即在时点和力度上都优先发展输电网络，用户侧智能化短期内只需采集用户用电信息。
2、能源分布集中使得我国分布式发电较少
我国的电力资源分布相对集中，从煤炭资源的分布区域看，数据分析显示，华北地区最多，占全国保有储量的49.25%,其次为西北地区，占全国的30.39%;水电主要集中在南部，中、西南两地占有我国水电资源的近80%;我国可开发的风电资源主要集中在东北，西北两地;能源的集中使得我国必然进行集中式的大规模发电，全力发展大火电，大水电，大风电。
3、用电负荷相对集中于东南沿海地区。
仅长三角、珠三角、环渤海三地区用电量占全国总用电量的43%.用电负荷与西北，西南清洁能源集中地区距离较长的特点使得我国应重点发展长距离、高容量、低损耗的输电骨干网络。
4、网售合并的垄断性电力市场降低了对用户侧智能的要求。
据市场调研，我国的电力市场还未完全开放，发电企业的上网电价由发改委制定，国家
电网与南方电网两公司垄断电力输配售3个环节，电力市场各环节均处于高度垄断。因此，短时间内无法实现电价自由定价，用户不必选择供电商。用户侧智能的要求低于欧美国家，短期内应以电网公司对用电信息的采集监控为主，用户则较少自主参与电力市场。
5、环境差异决定我国应重点发展长距离输电
根据我国自然情况的最主要的差异，可将全国划分为东部季风区，西北干旱区和青藏高原区三个大自然区。环境差异及地理环境决定我国建设智能电网应该重点发展长距离输电。
未来几年内，市场将受益于包括特高压工程建设、智能变电站、配电自动化、智能电表、储能设备以及电动汽车充换电设施等智能电网工程的快速建设，而保持持续的景气。地方政府、相关企业应紧抓机遇，进一步根据自身的发展需要，与国家的规划文件进行对接，抢占产业发展先机。
第三章智能电网的技术现状
在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，传统电网已不能满足电力行业的需求，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。
从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。由于智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同，国际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。
智能电网定义及功能特点：
坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输
电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网。
其智能性主要体现在：可观测——量测、传感技术；可控制——对观测状态进行控制；嵌入式自方处理技术；实时分析——从数据到信息的提升；自适应；自愈。
智能电网发展趋势：
（1）智能电网是电网技术发展的必然趋势。近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。
（2）发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳，电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必须更为经济高效，同时须对用电设备进行智能控制，尽可能减少用电消耗。分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供用电模式，促使电力流、信息流、业务流不断融合，以满足日益多样化的用户需求。、电力技术的发展，使电网逐渐呈现出诸多新特征，如自愈、兼容、集成、优化，而电力市场的变革，又对电网的自动化、信息化水平提出了更高要求，从而使智能电网成为电网发展的必然趋势。
2020年，中国将全面建成统一的坚强智能电网，建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，电力通信系统是电力自动化的重要组成部分。通信系统的种类很多，如RS485总线技术、光纤收发器光纤覆盖技术、串/并口和串口网络服务器通讯技术、以太网（以太网交换机）组网通讯技术等。其中光纤技术能够为智能电网的建设提供全方位的通信服务。信息智能化的突飞猛进，以太网宽带接入方式因此被提到了越来越重要的位置。与此同时，光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点得到了广泛的应用，光纤收发器正是利用了光纤这一高速传播介质很好的解决了以太网在传输方面的问题。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网络建设时需要直接上连到以光
纤为传输介质的骨干网，而企业内部局域网的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。
第四章智能电网呼唤智能电力设备
智能电网分为发电、输电、变电、配电、调度等多个环节，从高压到低压，到用电，从一次设备、二次设备到监测、管理、通信等。一次设备是指发、输、配电的主系统上所使用的设备。如发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。
二次设备是指对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。
今年，国家电网公司将建设新一代智能变电站。选择110千伏和220千伏新建变电站，开展变电站集成优化设计、高级功能应用、新型保护控制方式等新一代智能变电站专项技术工程试点。根据试点情况，制定综合性技术试点技术方案。同时，还将采用国际顶级设备和前沿技术，建设远景概念智能变电站示范项目，作为2030年、2050年智能变电站畅想的展示。
“目前，新一代智能变电站还处于前期研究阶段，但可以肯定的是，新一代智能变电站不会是颠覆式的。”国家电网公司李震宇说。
智能电网设备行业发展瓶颈主要反映在电子式互感器抗干扰性、长期稳定性尚需提高以及部分设备和元器件在运行可靠性和稳定性方面存在差距等方面。
据悉，国家电网公司目前正开展电子式互感器、智能高压设备、合并单元、一体化监控系统等关键设备的性能检测。
力争通过检测工作，能够找出并解决影响智能电网设备发展的瓶颈问题，进一步提升关键设备技术性能，推动智能电网产业健康发展。
“智能化的一个重要环节就是获得终端设备的状态信息。因此，传感器的突破成为智能电网发展的重点。”南方电网科学研究院智能电网研究所蒋屹新指出。
第五章智能电网企业概述
目前，智能电网在世界范围内还是“前无古人”的开山之作，其科技含量之高和涉及行业领域众多等因素，使得许多国家在建设智能电网中采取边学边做的方式。不少国家的电力部门认为，在建设智能电网的过程中，争取其他国家的援助非常必要。
与此同时，开发本土以外的国际市场，也成为一些世界知名电力公司追求的目标。
澳大利亚由昆士兰地区的电力分销商Ergon能源为首的集团已启动联邦基金1亿澳元，建立澳大利亚示范智能电网。
俄罗斯面对世界电网的大变革也做出了积极的应战，俄方决定与中国电力企业合作，由中国光彩集团牵头带领多家中国内地和香港地区的电力设备商洽谈合作事项。
法国电力公司日前正在美国诺福克试验一种动态能源储存系统，它有助于电网协调来自海上风电的间歇性。法国电力公司网络同意与瑞士ABB公司之间进行交易，即使用ABB公司SVCLight的“聪明电网”技术。
印度计划2011年起在新德里和孟买的周边城市进行智能电网实证实验，2012年以后在十几座城市正式推广使用，预计总投资数千亿日元。日本政府决定向印度提供相关技术，并扶持本国企业获得印度智能电网项目的订单。
智能电网分为发电、输电、变电、配电、调度等多个环节，从高压到低压，到用电，从一次设备、二次设备到监测、管理、通信等，包括做家电的，严格意义上，都能归入智能电网范畴。其中做高压一次设备的有：西电集团、平高电气、新东北电气、特变电工等。做二次的有：国电南瑞、国电南自、四方继保、许继电气等。
我国智能电网建设已经全面提上日程，并处于稳健提速状态。
目前，智能电网试点工作已经启动，在各地推开试点将是2010年智能电网工作的重头戏。包括国电南瑞、国电南自、许继电气等积极备战智能电网的设备商，一面在等待智能电网相关标准和规划出台，一面悄悄展开技术研发。
据有关统计显示，到2011年为止，我国智能电网行业知名的企业已经发展到35家之多：国电南瑞科技股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司、思源电气股份有限公司、上海思源电气股份有限公司、许继电气股份有限公司经营情况分析、荣信电力电子股份有限公司经营情况分析、鞍山荣信电子电力股份有限公司、辽宁荣信电力电子股份有限公司、中国电力科学研究院、中国西电电气股份有限公司、宁波理工监测科技股份有限公司、特变电工股份有限公司、保定天威保变电气股份有限公司经、北京四方继保自动化股份有限公司（北京四方继保自动化有限公司）、河南平高电气股份有限公司（河南平高电气股份有限公司）、长园集团股份有限公司、江苏林洋电子股份有限公司、上海海得控制系统股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、东方电子股份有限公司、江苏金智科技股份有限公司、北京科锐配电自动化股份有限公司、宁波三星电气股份有限公司、哈尔滨九洲电气股份有限公司、远光软件股份有限公司、江苏东源电器集团股份有限公司、广州智光电气股份有限公司、积成电子股份有限公司、山东鲁能积成股份有限公司、深圳浩宁达仪表股份有限公司、南京新
联电子股份有限公司、青岛东软载波科技股份有限公司、珠海万力达电气股份有限公司、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、阳光电源股份有限公司等。
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