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张建华：智能电如何“智能”

张建华，华北电力大学输配电系统研究所所长、科技部973计划能源领域专家咨询组成员

中国能源报：您最近研究的几个课题都与智能电有关，能简单介绍一下吗？

张建华：最近承担了几个课题，如国家科技部“863”计划项目“分布式电源和微型电的接入、控制和保护”，微型电和传统电有较大区别，也是智能配电的一个组成部分。我们正在进行智能电规划平台的开发，电建成之后可靠性提高多少？供电能力和转供能力在多大程度上得到改善？新能源如分布式电源的接入怎样布局，如何应对和监控？其接入标准和原则应怎样考虑？这些问题都纳入到了规划平台之中。与过去相比，规划平台更多考虑了分布式电源接入的因素。这些工作应该说跟智能电多少都有些关系。此外我们在城高频疲劳实验机在各种类型的疲劳实验机中市电规划、电的安全评价和应急机制建设等方面也承担了不少企业和政府委托的科技项目。

中国能源报：国提出的“统一坚强智能电”与欧美电建设的发展思路有何区别？

张建华：按照国的提法，“统一坚强智能电”是以特高压电为骨干架、各级电协调发展的、具有“四化”功能的坚强电。“四化”的概念就是指电的数字化、信息化、自动化、互动化，这是一个比较大的概念和框架。欧美智能电的概念与此有一定区别，像美国GRID2030计划，其主要的目标是要建设一个坚强的电，提高服务水平。GRID2030计划从三个方面来达到目标，一是提高电的可靠性，二是降低电运行的损耗，三是充分利用可再生能源。大规模可再生能源如风电、太阳能发电等的接入会对电稳定运行造成一定冲击，这就需要提高电的抗冲击能力和应对新能源接入的可靠性水平。从配电的角度来讲，要提高用户的用电质量，必须实现电和用户之间的互动。美国在主干电建设的发展方向上强调了超导输电技术的应用，该计划预计在未来二、三十年内超导技术能够获得突破性进展，在美国建成实用化的超导电。当然建设超灯饰墙艺导电的主要目的是节能，其可行性还值得研究。

中国能源报：从技术上来讲，目前我国发展智能电所要突破的难点在哪？

张建华：这要看我国智能电发展的目标是什么。如果像美国的GRID2030计划那样发展超导电，就应该在技术上有质的飞跃，是电力史上的一场革命。按照目前我们国家的智能电发展计划，在技术上并没有太多的障碍。

从长远的目标来看，分布式电源一定要解决储能问题，大容量的储能关键技术若不能得到解决的话，对可再生能源的利用会有较大影响。国家支持的基础研究中，储能技术是非常重要的一环。要妥善解决风电、光伏发电的波动性和随机性对电运行造成的影响，使可再生能源顺利接沁阳入电，储能技术是必须克服的难点。

同时我们应积极关注美国等发达国家超导技术的发展，美国GRID2030计划提出，2030年在全美建成超导电，由此可以推断超导技术的突破应该在不远的将来能够实现。

在主干电的智能化方面，需要深入开展广域测量技术的应用研究，实现对电安全稳定运行工况进行实时的动态监控。在柔性输电方面，电力电子技术的应用可以大幅度提高电的控制水平和安全稳定运行水平。国内目前在进行这些灵活交直流输电装置的研发工作，还没有大规模的应用，而且设备也比较昂贵。

中国能源报：上海世博园区正在开展智能电的试点工作，请问智能电规划在传统电基础上将增加哪些新内容？

张建华：电的智能化工作我们在几年前就已经展开，只是没有提升到智能电的高度，如我校教师研制的调度机器人，实际上就是调度智能化的雏形；此外像电的故障诊断、应急处理、自动抄表等都是智能化电的一部分。智能电的试点工作，应该解决绿色能源的大规模应用问题。这包括分布式能源如风电、太阳能等的接入问题、接入之后的监控问题和发生故障后的保护问题、分布式电源与主电的协调运行问题等。智能电发展的目标决定了其策略和侧重点也将有所不同。

总的来说，智能电规划将涉及到以下几个问题：一是调整原来电的架结构，新的规划要充分论证架结构的合理性。过去我们的一些电架结构不太合理，如供电范围、供电半径、设备选型等都没有考虑到未来20～30年负荷的发展，这些问题在规划时将充分考虑。

二是分布式电源的接入问题，分布式电源是欧美智能电发展的一个重要基础。

三是全面提升配电监测和控制的智能化水平。目前主电的监控手段已经非常先进，如光纤通信、无人值守变电站、数据自动采集等，但是配电的监测控制水平还较差。配电通信的重要性在于，它能采集到配电末端的信息，从而使配电达到可观可控的状态。美国目前在底特律等三个城市进行“百万级节点”配电监测系统的试点工作，该系统能够使处于配电末梢的每个用户信息都处于“可观”状态。我国目前尚不能达到这种水平，一般配电信息的监测只能达到变电站的10kV出线侧，在10kV的末端只有计量电费的电表，不具备实时反馈功能。因此智能电建设的很大一部分工清洗剂作将是搭建配电的通信络，完善数据的监测，实现实时监控。从技术上来讲这并不难实现，但由于配电点多面广，所需要的资金投入是非常巨大的。因此只有在资金允许的情22、压盘 [Compression Plate]况下，才能全面解决配电的通信和数据采集等问题。

中国能源报：从政策层面上来说，发展智能电应做好哪些政策支持？

张建华：一方面要理顺电价机制，电力作为特殊商品，具有天然的垄断性，电力市场的改革也一直进展缓慢。

我们以前提出提高用户的用电可靠性，但可靠性没有电价的支撑。在新加坡、美国等国家，供电可靠性与电价密切相关，优质优价。

国家要推动新能源的发展，需要在新能源接入和电自身的利益上求得平衡，因此需要有政策的合理引导。像目前对太阳能发电，政府有相应补贴，但还没有针对电的激励机制，这实际上影响了电接纳新能源发电的积极性，因此需要有政策的合理引导。

新能源发电具有较大的波动性，会对电平稳运行形成较大冲击。电在接纳这些电能时要对这种波动进行调节，这就需要火电或其他常规机组留有足够的备用。

以风电为例，风电是清洁能源，但从电角度来看，风电的波动性和随机性实际上是对电供电质量的“污染”。因此大规模风电的接入对电供电可靠性、潮流分布等都有较大的影响。

如果风电满发，那么火电等其他常规机组必须留有一定的热备用，一旦没风时能够马上提高出力，保证电稳定运行。这种热备用必须足够，才能保证不会在风电并后由于其波动性对用户造成影响。在欧洲也有类似的情况。有专家认为新能源发电上占总容量的20%左右将会对还应斟酌用油是不是太稀、太脏等电运行产生较大影响，并且必须为新能源发电留有足够的备用。

热备用意味着火电等常规机组的经济效益将有所下降，这种损失怎么补偿目前还没有相关的机制。当然从节能角度来讲，或者说从国家利益层面来看，利用常规机组的热备用来多发风电和太阳能光伏发电是合理的。

从投资角度来讲，智能电的投资涉及到社会投入和产出的问题，即付出多少和得到多少回报的问题。智能电的建设将降低一次性能源资源的消耗，这要求电企业乃至全社会都有参与其中的积极性，充分利用可再生能源。但电企业乃至全社会参与其中都有一个利益考量的问题，比如说电企业可能很难承担接入大规模可再生能源所需付出的代价，但在发展电动汽车等项目中又有积极参与的动力，因为更多的电动汽车投入使用意味着加油站将逐渐被充电站所替代，因此也就成了电公司的利益增长点。

专家简介

张建华，华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师，输配电系统研究所所长，科技部973计划能源领域专家咨询组成员，中国工程建设标准化协会电气工程委员会委员，全国石油和化学工业电气技术委员会委员在行业里边我们也能够算得上是首创，中国水电工程学会计算机专委会委员，IEE资深会员（IEE Fellow）。

主要研究方向为供配电系统自动化、人工智能在电力系统中的应用。长期从事电力系统运行与控制、动态无功补偿技术、配电自动化等方面的研究工作。主持完成“城市配电供电能力和可靠性评估”、“地区电无功优化规划研究”等科技成果和10KV TSC动态无功补偿装置、10KV新型TCR无功补偿与滤波装置的研发工作；近三年来，主持完成了“北京电电压稳定研究”、“北京电解环后的安全稳定运行分析”、“地区配电自动化规划”等多项科技项目；作为主研人承担了两项国家自然科学基金项目。