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摘要：智能电网是经济和技术发展的必然结果，是保证电网安全、经济和优质运行的重要手段。本文主要针对国内外智能电网的发展过程，给出具有我国特色的智能电网概念，同时提出了未来智能电网所具有的特征和功能以及实现这些功能的关键技术，从而明确了我国智能电网建设发展的思路和目标。
关键词：智能电网；发展模式；关键技术；分析
1智能电网的特征与发展模式
1.1智能电网的特征
尽管不同国家对智能电网有不同的理解，但都认同其可观测、可控制、自愈性、互动性、经济高效、安全可靠、兼容性等特征。可观测意味着对电网内相连的各种电源、设备等能够准确感知；可控制表明智能电网对电网内不确定因素能够有效控制；自愈性是说智能电网探知故障或隐患时，具有自动隔离故障和自我恢复的能力；互动性表明智能电网能够实现人机互动，以智能化技术满足用户不同的供电需求；经济高效反映了智能电网在适应市场机制方面具有独到优势，通过实行浮动电价理性投入市场竞争。
1.2智能电网的发展模式
前已述及，智能电网发展模式受到各国能源结构、电力需求、管理模式等因素的影响，被烙上各国鲜明的印记。例如，欧美国家有较完善的监管与市场机制，终端电价早已放开，居民用电占比达到30%，能源结构分布合理，新能源主要以分布式电源接入，电力市场成熟，需求增长缓慢，电网所有权与管理权分散等。这些特点决定了欧美国家智能电网发展模式侧重配用电侧，并兼顾输电技术的可控性。在配用电侧，利用高级计量架构（AMI）技术及相应的市场机制，集成用户侧分布式能源、电动汽车、智能用电等设备，提高配用电侧的智能化水平。与之相比，我国发展智能电网的条件有明显不同，电力市场化改革方兴未艾，终端电价尚未放开，居民用电占比不到15%，能源与负荷分布极不均衡；电力需求增长较快，而且我国电网所有权与管理权集中，适于统一规划。前些年，我国智能电网建设主要集中在输变电侧，建成了一批特高压输电线路、智能变电站、换流站，新能源主要是集中引入，配用电侧相对欧美国家滞后较多。当然，配网智能化建设近年来也在抓紧部署，包括用电侧的电动汽车、智能小区等也有涉及，但远未形成规模化。
2我国未来智能电网所具有的特征
2.1清洁——随着我国大力发展核能、风能、太阳能等新能源发电技术以及大量“即插即用”的分布式电源的研究和使用，未来火电在整个发电总量的比重会越来越低，从而降低能源消耗与污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；另一方面，随着控制技术和电力电子技术的发展，统一电能质量调节技术的应用、柔性输电的推广，将大大消除电网负荷侧电能中的谐波或电压的闪变，电能质量充分满足不同用户的需要，电能将真正成为清洁、绿色能源。
2.2安全——我国未来的智能电网以特高压为骨干，区域电网采用超高压互联，具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，一次系统更能经得发电侧、负荷侧或电网关键元件失效的重大冲击；二次系统将采用基于IEC61850的高冗余度的以太网，在系统安全层面，二次保护将采用双重化配置，遇到恐怖攻击或自然灾害时，具有快速恢复供电的能力，大大提高了抵御风险的能力。
2.3自愈——自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需或仅需少量人为干预，就能实现网络中故障元器件的隔离或使其恢复正常，最小化甚至避免用户侧的供电中断。未来的智能电网具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力，通过进行连续的评估自测，就可以检测、分析、响应、甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行，从而达到电网自愈、可靠、安全运行。
2.4经济——智能电网中的负荷预测技术采用智能算法分析预测出用户端的用电量，并通过智能调度系统投入相应的发电机组，完成整个过程的控制，从而避免了发电侧的盲目性，并且随着储能技术的发展，将多余的电能储存起来，在需要时投入，真正实现发电与用电平衡，节省了剩余电能的浪费，降低了电力企业的成本。
3智能电网发展需要的关键支撑技术
在智能电网中，不限制于仅使用某方面的技术，而是将基于现代新材料技术、计算机软硬件技术、自动控制技术、传感器技术、电力电子器件技术、高温超导技术、信息技术、分布式发电技术以及现代通信技术的综合，为现代电网提供各种类型先进的测量、监视、保护和控制的电力设备，对传统电网进行升级改造，构造一个更加经济、安全、可靠、环保的电网。
智能电网的实施，是必须采用上述各种技术来支撑所需的属性的。这些技术不少是在电网中已采用或是正在完善的技术，这些技术包括如用于提供输电系统稳定的静止无功补偿器（（SVC）和可控串联补偿（TCSC）技术：用于输电系统稳定控制的广域测量系统（WAMS）中同步相量（CPMU）技术：优化配电网络运行的配电自动化系统中的馈线自动化CFA）技术和自动抄表（AMR）技术：改善配电网电能质量的静止无功补偿器（（SVC/STACOM）和有源滤波器（APF）技术：大型风电场接入电网技术等等。根据美国能源部下属国家能源技术实验室对“现代电网”中技术方面定义和分类，对其支撑的关键技术可分为4类：
3.1集成的通信技术
智能电网应建立起高速的、全面集成的高速双向通信技术架构，使智能电网变成一个动态的、交互的，用于实时信息和功率交换的超级架构的网络。采用通信系统的开放式架构，可以对网络智能传感器和控制装置、控制中心、保护系统和用户建立一个安全的“即插即用”的应用环境。
3.2传感、计量和测量技术
在智能电网中，采用各种先进的传感器、结合双向通信的智能表计与监视系统，用以监视用户端用电状况、电网设备的健全状态与网络安全状态，提供智能电网安全经济运行的最基础的功能。
3.3先进的电网设备
先进的电网设备对电网的远行特性起着积极的作用。它包括超导输电电缆、故障电流限制器、复合导线、灵活交流输电系统设备（FACTS）、先进的储能装置、分布式发电装置、先进的变压器和断路器、智能电器、先进的保护控制设备等。
3.4先进的控制方法
电力系统自动控制可实现对电网的快速诊断，并对特定的电网瓦解或停电提供周密的解决方案。通过从所有电网主要设备中收集数据，输入到计算机的进行算法运算，可监视这些电网设备，并通过以确定性的和随机的观点分析数据去进行诊断和提供解决方案。先进的控制方法应支持诸如分布式能源和需求响应调度、配电自动化和变电站自动化、自适应继电保护、能量管理、市场定价、电网模拟、操作员显示和先进的可视化系统。用于先进的控制方法的三类技术包括：分布式智能代理（控制系統）、分析工具（软件算法和高速计算机）和运行应用（SCADA、需求响应等）。
结语
“智能电网”是一个动态概念，随着技术的发展、观念的更新、政策的调整，将会被赋予不同的内涵。就目前而言，智能电网有外延扩大趋势，通过与水、油、气融合为智能能源网，同时物联网、云计算、大数据技术也将在智能电网中得到应用，伴随“互联网+”时代的到来，智能电网发展前景向好。
关键词：智能电网；发展模式；关键技术；分析
1智能电网的特征与发展模式
1.1智能电网的特征
尽管不同国家对智能电网有不同的理解，但都认同其可观测、可控制、自愈性、互动性、经济高效、安全可靠、兼容性等特征。可观测意味着对电网内相连的各种电源、设备等能够准确感知；可控制表明智能电网对电网内不确定因素能够有效控制；自愈性是说智能电网探知故障或隐患时，具有自动隔离故障和自我恢复的能力；互动性表明智能电网能够实现人机互动，以智能化技术满足用户不同的供电需求；经济高效反映了智能电网在适应市场机制方面具有独到优势，通过实行浮动电价理性投入市场竞争。
1.2智能电网的发展模式
前已述及，智能电网发展模式受到各国能源结构、电力需求、管理模式等因素的影响，被烙上各国鲜明的印记。例如，欧美国家有较完善的监管与市场机制，终端电价早已放开，居民用电占比达到30%，能源结构分布合理，新能源主要以分布式电源接入，电力市场成熟，需求增长缓慢，电网所有权与管理权分散等。这些特点决定了欧美国家智能电网发展模式侧重配用电侧，并兼顾输电技术的可控性。在配用电侧，利用高级计量架构（AMI）技术及相应的市场机制，集成用户侧分布式能源、电动汽车、智能用电等设备，提高配用电侧的智能化水平。与之相比，我国发展智能电网的条件有明显不同，电力市场化改革方兴未艾，终端电价尚未放开，居民用电占比不到15%，能源与负荷分布极不均衡；电力需求增长较快，而且我国电网所有权与管理权集中，适于统一规划。前些年，我国智能电网建设主要集中在输变电侧，建成了一批特高压输电线路、智能变电站、换流站，新能源主要是集中引入，配用电侧相对欧美国家滞后较多。当然，配网智能化建设近年来也在抓紧部署，包括用电侧的电动汽车、智能小区等也有涉及，但远未形成规模化。
2我国未来智能电网所具有的特征
2.1清洁——随着我国大力发展核能、风能、太阳能等新能源发电技术以及大量“即插即用”的分布式电源的研究和使用，未来火电在整个发电总量的比重会越来越低，从而降低能源消耗与污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；另一方面，随着控制技术和电力电子技术的发展，统一电能质量调节技术的应用、柔性输电的推广，将大大消除电网负荷侧电能中的谐波或电压的闪变，电能质量充分满足不同用户的需要，电能将真正成为清洁、绿色能源。
2.2安全——我国未来的智能电网以特高压为骨干，区域电网采用超高压互联，具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，一次系统更能经得发电侧、负荷侧或电网关键元件失效的重大冲击；二次系统将采用基于IEC61850的高冗余度的以太网，在系统安全层面，二次保护将采用双重化配置，遇到恐怖攻击或自然灾害时，具有快速恢复供电的能力，大大提高了抵御风险的能力。
2.3自愈——自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需或仅需少量人为干预，就能实现网络中故障元器件的隔离或使其恢复正常，最小化甚至避免用户侧的供电中断。未来的智能电网具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力，通过进行连续的评估自测，就可以检测、分析、响应、甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行，从而达到电网自愈、可靠、安全运行。
2.4经济——智能电网中的负荷预测技术采用智能算法分析预测出用户端的用电量，并通过智能调度系统投入相应的发电机组，完成整个过程的控制，从而避免了发电侧的盲目性，并且随着储能技术的发展，将多余的电能储存起来，在需要时投入，真正实现发电与用电平衡，节省了剩余电能的浪费，降低了电力企业的成本。
3智能电网发展需要的关键支撑技术
在智能电网中，不限制于仅使用某方面的技术，而是将基于现代新材料技术、计算机软硬件技术、自动控制技术、传感器技术、电力电子器件技术、高温超导技术、信息技术、分布式发电技术以及现代通信技术的综合，为现代电网提供各种类型先进的测量、监视、保护和控制的电力设备，对传统电网进行升级改造，构造一个更加经济、安全、可靠、环保的电网。
智能电网的实施，是必须采用上述各种技术来支撑所需的属性的。这些技术不少是在电网中已采用或是正在完善的技术，这些技术包括如用于提供输电系统稳定的静止无功补偿器（（SVC）和可控串联补偿（TCSC）技术：用于输电系统稳定控制的广域测量系统（WAMS）中同步相量（CPMU）技术：优化配电网络运行的配电自动化系统中的馈线自动化CFA）技术和自动抄表（AMR）技术：改善配电网电能质量的静止无功补偿器（（SVC/STACOM）和有源滤波器（APF）技术：大型风电场接入电网技术等等。根据美国能源部下属国家能源技术实验室对“现代电网”中技术方面定义和分类，对其支撑的关键技术可分为4类：
3.1集成的通信技术
智能电网应建立起高速的、全面集成的高速双向通信技术架构，使智能电网变成一个动态的、交互的，用于实时信息和功率交换的超级架构的网络。采用通信系统的开放式架构，可以对网络智能传感器和控制装置、控制中心、保护系统和用户建立一个安全的“即插即用”的应用环境。
3.2传感、计量和测量技术
在智能电网中，采用各种先进的传感器、结合双向通信的智能表计与监视系统，用以监视用户端用电状况、电网设备的健全状态与网络安全状态，提供智能电网安全经济运行的最基础的功能。
3.3先进的电网设备
先进的电网设备对电网的远行特性起着积极的作用。它包括超导输电电缆、故障电流限制器、复合导线、灵活交流输电系统设备（FACTS）、先进的储能装置、分布式发电装置、先进的变压器和断路器、智能电器、先进的保护控制设备等。
3.4先进的控制方法
电力系统自动控制可实现对电网的快速诊断，并对特定的电网瓦解或停电提供周密的解决方案。通过从所有电网主要设备中收集数据，输入到计算机的进行算法运算，可监视这些电网设备，并通过以确定性的和随机的观点分析数据去进行诊断和提供解决方案。先进的控制方法应支持诸如分布式能源和需求响应调度、配电自动化和变电站自动化、自适应继电保护、能量管理、市场定价、电网模拟、操作员显示和先进的可视化系统。用于先进的控制方法的三类技术包括：分布式智能代理（控制系統）、分析工具（软件算法和高速计算机）和运行应用（SCADA、需求响应等）。
结语
“智能电网”是一个动态概念，随着技术的发展、观念的更新、政策的调整，将会被赋予不同的内涵。就目前而言，智能电网有外延扩大趋势，通过与水、油、气融合为智能能源网，同时物联网、云计算、大数据技术也将在智能电网中得到应用，伴随“互联网+”时代的到来，智能电网发展前景向好。