2009年5月22日，中國國家電網首次公布了智能電網計劃，表明中國的電力改革已經步上正軌。
什么是智能電網，智能電網和普通電網有什么不同？

所謂智能電網即以物理電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。智能電網的核心內涵是實現電網的信息化、數字化、自動化和互動化。

智能電網技術有哪些優點呢？

可靠性——在電網發生大擾動和故障時，智能電網仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積的停電事故；在自然災害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網的安全運行；具有確保信息安全的能力和防計算機病毒破壞的能力。

自愈性——因為使用實時傳感器和自動化的控制設備，智能電網可以對電力系統的故障進行預測和檢測，進而做出反應，自動的避免停電和電力質量惡化。在智能電網里面，停電的事故永遠不會發生，系統的局部故障并不會導致某些地區的停電。

互動性——智能電網一個非常核心的理念就是試圖通過雙向的信息傳遞和分時電價，改變電力用戶的用電行為，以削峰填谷，降低系統對電源容量的需求。實時、雙向通訊的智能電網能鼓勵用戶節約能源，同時允許用戶向電網賣電。家庭太陽能板、小型風電和電動汽車都可以接入電網，普通家庭和小型商業用戶可以把他們富余的電能通過智能電網賣給鄰居或是電網的其他用電方。

兼容性——國內風電場開發地區一般都集中在邊遠地區，這恰恰是電網比較薄弱的地方，承受能力有限。并且，邊遠地區負荷相對較小，使得發出的電很難在當地被消納。風電密度低、不穩定、不連續性使得發電量忽上忽下，對我國尚不堅強的電網構成沖擊，電網不愿接入，使風電場利用小時數過低，無法形成規模效應，導致風電項目內部投資回報率低于8%的社會平均水平，缺乏投資吸引力。智能電網建成后除了能夠輸送傳統煤電外，還能夠輸送可再生能源，比如風電和太陽能。我國之所以高調提出大力建設智能電網，主要原因是支持風電、太陽能等新能源接入，支持需求側管理。

節能環保——智能電網的首要作用是節能，我國一年社會用電總量近35000億千瓦時，實現電網信息化之后，每年在配電輸電用電等環節即可節約5%至10%的電力資源，節省價值近2000億元人民幣。建造智能電網還助于城市減排溫室氣體。

智能電網發展歷程

2005年，坎貝爾發明了一種技術，利用的是（Swarm群體行為）原理，讓大樓里的電器互相協調，減少大樓在用電高峰期的用電量。坎貝爾發明了一種無線控制器，與大樓的各個電器相連，并實現有效控制。比如，一臺空調運轉15分鐘，以把室內溫度維持在24℃；而另外兩臺空調可能會在保證室內溫度的前提下，停運15分鐘。這樣，在不犧牲每個個體的前提下，整個大樓的節能目標便可以實現。這個技術賦予電器于智能，提高能源的利用效率。

2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》(AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy)強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。這時候的智能電網應該是指輸配電過程中的自動化技術。

2006年中期，一家名叫“網點“(GridPoint)的公司最近開始出售一種可用于監測家用電路耗電量的電子產品，可以通過互聯網通信技術調整家用電器的用電量。這個電子產品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網中的一個基礎設施。

2006年，美國IBM公司曾與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統的“中樞神經系統”，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這個可以看作智能電網最完整的一個解決方案，標志著智能電網概念的正式誕生。

2007年10月，華東電網正式啟動了智能電網可行性研究項目，并規劃了從2008年至2030年的“三步走”戰略，即：在2010年初步建成電網高級調度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。該項目的啟動標志著中國開始進入智能電網領域。

2008年美國科羅拉多州的波爾得(Boulder)已經成為了全美第一個智能電網城市，每戶家庭都安裝了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優先使用風電和太陽能等清潔能源。同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現，可以重新配備電力。

2008年9月Google與通用電氣聯合發表聲明對外宣布，他們正在共同開發清潔能源業務，核心是為美國打造國家智能電網。

2009年1月25日美國白宮最新發布的《復蘇計劃尺度報告》宣布：將鋪設或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國行將推動互動電網的整體革命。2月2日能源問題專家武建東在《全面推動互動電網革命拉動經濟創新轉型》的文章中，明確提出中國電網亟須實施“互動電網”革命性改造。

2009年2月4日，地中海島國馬耳他在周三公布了和IBM達成的協議，雙方同意建立一個“智能公用系統”，實現該國電網和供水系統數字化。IBM及其合作伙伴將會把馬耳他2萬個普通電表替換成互動式電表，這樣馬耳他的電廠就能實時監控用電，并制定不同的電價來獎勵節約用電的用戶。這個工程價值高達9100萬美元（合7000萬歐元），其中包括在電網中建立一個傳感器網絡。這種傳感器網絡和輸電線、各發電站以及其他的基礎設施一起提供相關數據，讓電廠能更有效地進行電力分配并檢測到潛在問題。IBM將會提供搜集分析數據的軟件，幫助電廠發現機會，降低成本以及該國碳密集型發電廠的排放量。

2009年2月10日，谷歌表示已開始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監測軟件。這是一個測試版在線儀表盤，相當于谷歌正在成為信息時代的公用基礎設施。

2009年2月28日，作為華北公司智能化電網建設的一部分——華北電網穩態、動態、暫態三位一體安全防御及全過程發電控制系統在京通過專家組的驗收。這套系統首次將以往分散的能量管理系統、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成，調度人員無需在不同系統和平臺間頻繁切換，便可實現對電網綜合運行情況的全景監視并獲取輔助決策支持。此外，該系統通過搭建并網電廠管理考核和輔助服務市場品質分析平臺，能有效提升調度部門對并網電廠管理的標準化和流程化水平。

美國谷歌2009年3月3日向美國議會進言，要求在建設“智能電網（SmartGrid）”時采用非壟斷性標準。

2010年1月12日，國家電網公司制定了《關于加快推進堅強智能電網建設的意見》，確定了建設堅強智能電網的基本原則和總體目標。

中國建設智能電網的優勢有哪些？

從全球范圍來看，中國智能電網建設的優勢特別明顯。

第一，政策方面及體制上的優勢；

第二，近些年中國電網高速發展，包括美國電網因成型于幾十年之前，其設備、技術基礎反而不如中國。

第三，中國高速增長的用電需求，中國本身即需加強電網建設和電源建設等，其他很多國家則是專門為了建智能電網而建智能電網。

中美智能電網建設現狀對比

目前，美國、日本等國家都推出了類似的計劃。由于不同國家的國情不同，所處的發展階段及資源分布的不同，因而各個國家的智能電網在內涵及發展的方向、重點等諸多方面有著顯而易見的區別。下面我們來看下中美兩國智能電網的發展情況。

中國——我國的智能電網與西方國家有所不同，是建立在特高壓建設基礎上的。中國式智能電網將以特高壓電網為主干網架，在技術上實現信息化、數字化、自動化和互動化。

三步走計劃則是在2008年5月末召開的特高壓國際大會上，國家電網公司公布，將分三個階段推動堅強智能電網的建設：2009年至2010年為規劃試點階段；2011年至2015年為全面建設階段，加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用；2016年至2020年為引領提升階段，全面建成統一的“智能電網”。

此外，我國西部地區的電網建設水平低于東部，而西部有大量風電、太陽能等清潔能源等待接入電網，因此，預期我國清潔能源接入將在西部進行試點；而輸配電網和農網將在中部試點，智能調度將在華北和華東地區試點。有很明顯的區域特征。

美國——全美范圍內有3個交流輸電網，由于投入不足，技術陳舊，美國在智能電網建設中更加關注電力網絡基礎架構的升級更新，以提高電網運行水平和供電可靠性，同時最大限度利用信息技術，實現系統智能對人工的替代。其發展智能電網的重點在配電和用電側，注重推動可再生能源發展，注重商業模式的創新和用戶服務的提升。

從目前的有關規劃來看，美國的智能電網已經不是停留在概念階段，相關的建設環節已經陸續清晰。美國科羅拉多州首府丹佛附近的波爾得，已經成為全美第一個智能電網城市。

智能電網相關技術

通信技術——建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，沒有這樣的通信系統，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網的第一步。同時通信系統要和電網一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯系的網絡—電網和通信網絡，只有這樣才能實現智能電網的目標和主要特征。下圖顯示了電網和通信網絡的關系。高速、雙向、實時、集成的通信系統使智能電網成為一個動態的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。當這樣的通信系統建成后，它可以提高電網的供電可靠性和資產的利用率，繁榮電力市場，抵御電網受到的攻擊，從而提高電網價值。

高速雙向通信系統的建成，智能電網通過連續不斷地自我監測和校正，應用先進的信息技術，實現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備（IEDs）、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶進行網絡化的通信，提高對電網的駕馭能力和優質服務的水平。

在這一技術領域主要有兩個方面的技術需要重點關注，其一就是開放的通信架構，它形成一個“即插即用”的環境，使電網元件之間能夠進行網絡化的通信；其二是統一的技術標準，它能使所有的傳感器、智能電子設備（IEDs）以及應用系統之間實現無縫的通信，也就是信息在所有這些設備和系統之間能夠得到完全的理解，實現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。這就需要電力公司、設備制造企業以及標準制定機構進行通力的合作，才能實現通信系統的互聯互通。

量測技術——參數量測技術是智能電網基本的組成部件，先進的參數量測技術獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網的各個方面使用。它們評估電網設備的健康狀況和電網的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網阻塞以及與用戶的溝通。

未來的智能電網將取消所有的電磁表計及其讀取系統，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態表計。基于微處理器的智能表計將有更多的功能，除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據費率政策，編制時間表，自動控制用戶內部電力使用的策略。

對于電力公司來說，參數量測技術給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質量、相位關系（WAMS）、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業務所用。

未來的數字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監測系統、保護和控制方案將集成數字保護、先進的通信技術以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統出現了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統。

設備技術——智能電網要廣泛應用先進的設備技術，極大地提高輸配電系統的性能。未來的智能電網中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質量以及電力生產的效率。

未來智能電網將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備，來提高電網輸送容量和可靠性。配電系統中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網絡結構，如微電網。

經濟的FACTS裝置將利用比現有半導體器件更能控制的低成本的電力半導體器件，使得這些先進的設備可以廣泛的推廣應用。分布式發電將被廣泛地應用，多臺機組間通過通信系統連接起來形成一個可調度的虛擬電廠。超導技術將用于短路電流限制器、儲能、低損耗的旋轉設備以及低損耗電纜中。先進的計量和通信技術將使得需求響應的應用成為可能。

新型的儲能技術將被應用為分布式能源或大型的集中式電廠。大型發電廠和分布式電源都有其不同的特性，它們必須協調有機地結合，以優化成本，提高效率和可靠性，減少環境影響。

控制技術——先進的控制技術是指智能電網中分析、診斷和預測狀態并確定和采取適當的措施以消除、減輕和防止供電中斷和電能質量擾動的裝置和算法。這些技術將提供對輸電、配電和用戶側的控制方法并且可以管理整個電網的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術緊密依靠并服務于其他四個關鍵技術領域，如先進控制技術監測基本的元件（參數量測技術），提供及時和適當的響應（集成通信技術；先進設備技術）并且對任何事件進行快速的診斷（先進決策技術）。另外，先進控制技術支持市場報價技術以及提高資產的管理水平。

未來先進控制技術的分析和診斷功能將引進預設的專家系統，在專家系統允許的范圍內，采取自動的控制行動。這樣所執行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網的特性將極大地提高電網的可靠性。當然先進控制技術需要一個集成的高速通信系統以及對應的通信標準，以處理大量的數據。先進控制技術將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應用軟件。

（1）收集數據和監測電網元件

先進控制技術將使用智能傳感器、智能電子設備以及其他分析工具測量的系統和用戶參數以及電網元件的狀態情況，對整個系統的狀態進行評估，這些數據都是準實時數據，對掌握電網整體的運行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛星定位系統的時間信號，來實現電網早期的預警。

（2）分析數據

準實時數據以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進步的能力。狀態估計和應急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進控制技術和系統運行人員足夠的時間來響應緊急問題；專家系統將數據轉化成信息用于快速決策；負荷預測將應用這些準實時數據以及改進的天氣預報技術來準確預測負荷；概率風險分析將成為例行工作，確定電網在設備檢修期間、系統壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風險的水平；電網建模和仿真使運行人員認識準確的電網可能的場景。

（3）診斷和解決問題

由高速計算機處理的準實時數據使得專家診斷來確定現有的、正在發展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統運行人員進行判斷。

（4）執行自動控制的行動

智能電網通過實時通信系統和高級分析技術的結合使得執行問題檢測和響應的自動控制行動成為可能，它還可以降低已經存在問題的擴展，防止緊急問題的發生，修改系統設置、狀態和潮流以防止預測問題的發生。

（5）為運行人員提供信息和選擇

先進控制技術不僅給控制裝置提供動作信號，而且也為運行人員提供信息。控制系統收集的大量數據不僅對自身有用，而且對系統運行人員也有很大的應用價值，而且這些數據輔助運行人員進行決策。

支持技術

決策支持技術將復雜的電力系統數據轉化為系統運行人員一目了然的可理解的信息，因此動畫技術、動態著色技術、虛擬現實技術以及其他數據展示技術用來幫助系統運行人員認識、分析和處理緊急問題。

在許多情況下，系統運行人員做出決策的時間從小時縮短到分鐘，甚至到秒，這樣智能電網需要一個廣闊的、無縫的、實時的應用系統、工具和培訓，以使電網運行人員和管理者能夠快速的做出決策。

（1）可視化—決策支持技術利用大量的數據并將其裁剪成格式化的、時間段和按技術分類的最關鍵的數據給電網運行人員，可視化技術將這些數據展示為運行人員可以迅速掌握的可視的格式，以便運行人員分析和決策。

（2）決策支持—決策支持技術確定了現有的、正在發展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示系統運行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性。

（3）調度員培訓—利用決策支持技術工具以及行業內認證的軟件的動態仿真器將顯著的提高系統調度員的技能和水平。

（4）用戶決策—需求響應（DR）系統以很容易理解的方式為用戶提供信息，使他們能夠決定如何以及何時購買、儲存或生產電力。

（5）提高運行效率—當決策支持技術與現有的資產管理過程集成后，管理者和用戶就能夠提高電網運行、維修和規劃的效率和有效性。

標準體系——目前IEEE致力于制定一套智能電網的標準和互通原則（IEEEP2030），主要內容在于以下三個方面：電力工程（powerengineering），信息技術（informationtechnology）和互通協議（communications）等方面標準和原則。

除IEEE外，國際電工委員會（IEC）也在發揮重要作用，美國國家標準與技術研究院NIST（NationalInstituteofStandardsandTechnology）協調各部門之間的合作。參與標準制定的15家機構分別負責標準制定的不同環節。

IEEE主要致力于互通入網過程的標準，如各個能量源頭如何與整個智能電網鏈接，計量設備的接入（如電表）和時間同步性的標準等。美國機動車工程師學會（SAE）則主要關注機動車接入網絡的標準，IEC則負責信息自動化的模式和環境標準。

2009年5月18日，美國商務部長駱家輝和能源部長朱棣文聯合宣布了美國智能電網建設的第一批標準（見表1）

發展一種新的模式，一定要立足于實際，要比過去更好用，更便捷，更高效，立足于發展中國自已的標準。絕不能為了概念的嘩眾取寵，取個新名詞，弄幾個功能拼湊一下，這不叫新技術。

目前由于智能電網包含內容較多，各電網和設備廠家都要根據實際情況，采用總體規劃、分步實施的策略，逐步實現智能電網。

智能電網將會帶來哪些市場機會？

思科曾說過，美國的智能電網將帶來1000億美元的商機，其中僅通訊部分就高達200億美元。智能電網的規模將比互聯網大100或1000倍。那中國的智能電網建設將會給我們帶來哪些市場機會呢？

按照我國國家電網公布的我國智能電網三個階段發展目標，預計第一階段，全數字化變電站大面積試點，數字化開關、互感器等元器件的試用，用電管理系統開發，分布式電源接入方案等。這一階段僅特高壓電網投資就達到830億元左右。

第二階段，高級調度系統全面推廣，原有系統更新、升級。配電自動化管理、分布式電源接入開始試點。這一階段預計總投資約2萬億元。

第三階段，全數字變電站全面普及，柔性輸電技術全面應用，智能電表進一步推廣。這一階段預計投資達到1.7萬億元。

由于智能電網具有極強的兼容性，因此還會帶動太陽能、風能、地熱能等新能源產業加速發展。屆時，國家電網優化配置資源能力將大幅提升，清潔能源裝機比例達到35%。