探索智能电网的本质 建立智能电网系统模型

智能电网概念出现后，政府、企业、社会都分别从各自不同的角度去解读智能电网的定义。那么智能电网的本质到底是什么呢？本报近日专访了智能电网研究员、能源领域传播学者、能源领域第一微信公众平台能源评论创始人夏伟，请他就智能电网做了全面深入的阐述。

探索智能电网的本质

中国商报：目前对智能电网有多种定义和解读，作为智能电网研究员、能源领域知名的传播学者，您能概括地描述一下智能电网的本质吗？

夏伟：为了将这个概念说得更清楚，先做个形象的比喻，电网就好比人体结构，骨架、血肉等构成人体的“硬件”，而大脑、神经等构成人体的“软件”，二者并没有从属关系，而是一个事物的两个方面。智能电网就是一个生态系统，通过内部和外部关系并对其采取相应反馈的电网系统。智能电网，表面上看只是信息技术在电网通讯方面的应用，在不远的将来，它也将和互联网一样，打破时间和空间的限制，加快能源资源的流动性。

中国商报：有些读者认为现在的电网不智能，可以这样理解吗？

夏伟：不能说现在的电网不智能，只能说不够智能。这就好比过去你只是凭借肉眼看世界，而现在可以用望远镜看世界，这只是一个类比。随着科学技术的进步，电网的“眼睛”、“耳朵”等“器官”发生了巨大的变化。这种变化看起来是手段的进步，但其本质是电网整体认知能力的提升，也就是说是采集能力的提升。这种采集能力的提升，可以让电网系统做出更加精准的判断，更加有效率地选择策略，满足人类能源需求。智能电网，就是具有“感觉”的电网。

建立智能电网系统模型

中国商报：现有的电网与智能电网的差距在哪里？

夏伟：众所周知，电网的最大特点是实时，电能的生产、运输、消费必须同时完成，这就要求电力供需必须在瞬时达到供需平衡。如果平衡不好，要么发出来的电无法消纳，造成巨大的浪费；要么发出来的电不够用，造成社会生产效率的低下。这个系统要解决的问题还是供求平衡，必须依靠信息的交换来解决。过去，通常是依靠计算机加人力的传统调度方法来保障平衡。但是，随着发电装机的不断增多，各种能源形式的出现，这种人为的信息调度方法已经不能全面、实时地获得信息了，这使得调度人员很紧张，且调度效率还不高。有些时候，明明电力负荷过剩，系统发出的信息却是加大电力生产，这不能怪调度员，而是信息的滞后造成了错误的判断。因此，我们必须用智能电网来取代原有的调度思想和方法，把调度人员从繁重的低效率却且不精准的劳动中解放出来。

中国商报：如您所说，智能电网是要用信息的手段来提升电网调度系统捕捉信息和释放信息的能力，能具体谈谈吗？

夏伟：从发电侧来看，必须解决谁来发电、什么时候发电、发多少电、什么时候停机等问题。当前，这些问题还是靠现行的电力调度系统来解决。这种过渡性的“半自动”的电力调节机制，会随着电力工业与大数据的进一步融合逐渐消亡，取而代之的是以大数据为基础的智能电网。智能电网将使得发电侧实时掌握需求侧的负荷需求，从而实行动态的瞬时调节与控制。随着电网经年累月地运行积累，智能电网会对历年的数据进行分析比对，在某一个时段预测到下一个时段的负荷走向，作出预调节，从而避免能源浪费，提高单位能效。换言之，智能电网能打通电能需求侧和供应侧在时间和空间上的“梗阻”和“延迟”症状，让电力系统真正成为灵敏的会思考的智能系统。

中国商报：刚才您说了供应侧的情况，对于需求侧，智能电网将带来哪些变化呢？

夏伟：对于需求侧，在管理方面还有巨大的上升空间。我们知道，全社会的用电者，至少可以从时间和空间两个维度来按照“重要”或“次要”进行分类。比如医院、交通等用电负荷在某些时段就是属于重要负荷，一般都要重点保障；相对而言，此时的家庭用电中的烧开水、洗衣服等负荷就是次要负荷。因此，可不可以对全社会的负荷进行科学分类，让次要负荷转移到夜间不重要的时段来进行错峰用电呢？这在技术上并不是什么难题。可以给每一个负荷设定一个编码地址，对这些地址在特定时段进行流量限制。

中国商报：按照您的推测，是不是可以理解为，智能电网可以使每一个时段的电能的价格不一样，这是否会带来一场消费革命？

夏伟：在实践中，阶梯电价是精确负荷管理的一个雏形。用价格作为调节杠杆，仅仅有阶梯电价是不够的，还要采取各种差别电价，对不同类型的负荷在不同时段采取不同的电价。为此，我提出了“当令负荷管理”的新概念。所谓“当令负荷管理”，就是规定什么时段用电干什么，这个时段的负荷类型就是“当令负荷”，超出这个时段的负荷则是“反季负荷”。比如说，在上下班高峰期，交通用电为“当令负荷”，用电相对平价，而如果某个家庭一定要在这个时刻烧开水、洗衣服，那么抢夺的就是交通用电负荷等“当令负荷”，按照规则，就必须付出远高于烧开水、洗衣服“当令负荷”的价格。

中国商报：随着实践的深入，智能电网好像已经有了一个较为清晰的方向，您能展开谈谈吗？

夏伟：要推测未来智能电网的方向并不是一件容易的事情。电力系统以稳定为原则的传统，是基于这个行业的民生保障功能。这与互联网不同，互联网在试错中出现的崩溃问题容易被原谅，而电力系统的被容忍度为零。因此，无论是技术的革命还是体制的变化，都要谨慎。在这个大原则确定以后，我们才能谈下一步的变革。智能电网看起来是美好的，但要实践起来，涉及到牵一发而动全身的巨大变革。因此，要有打持久战的思想准备。

中国商报：建设智能电网最大的难度在哪里？

夏伟：建设智能电网最大的问题是新旧思路体系的融合问题。现有的电网经过了几十年的运行，已经形成了成熟的、固定的运行模式，确保了电能的供应，为经济社会发展和人民生活提供了稳定的保障。要在现有体系的基础上，对电网进行智能化改造，会让原有体系中的工作人员很不习惯，也容易出现新的情况。这不是局部的小改小革，而是从思想方法、工具手段等各个环节展开的系统变革，其风险性很大。因此，我建议采取帕累托改进的方法，从容易改的地方下手，先试验后推广，试点先行，样板引路。

智能电网需建设“四个平台”

中国商报：智能电网的硬件以电网及其通讯为基础硬件设施，您能谈谈智能电网未来如何构建软件设施吗？

夏伟：我认为，智能电网未来要建设“四个平台”。一是基于能生产、运输、消费体系控制的智能云平台，是弱电与强电信息的总指挥官。它要解决的是何时生产、何时消费、生产多少、消费多少等问题，是能源体制要解决的基本问题。计划经济倾向于以生产定消费，市场经济偏重于以消费定生产。我国改革开放的过程，就是从“以生产定消费”到“以消费定生产”的转变。今天，我国仍然延续“以生产定消费”的能源旧体制，依靠人来调节何时生产、生产多少等问题。近年来，大量的人力、物力投入到能源生产当中，确保了能源的相对平衡。但是，由于人力永远不能实时获得完全对称的信息，能源短缺和过剩的现象经常会交替出现。因此，我们需要建立“智能云平台”，将能源的“生产、运输、存储、消费”四个环节的信息进行收集处理、实时通讯，对历年的数据进行分析比对，在某一个时段预测到下一个时段的负荷走向，作出预调节，从而避免能源浪费，提高单位能效。同时，处理需求侧和供应侧在时间和空间上的“梗阻”和“延迟”症状，让电力需求始终处于在线调节状态。

第二个平台是建立“智能用电平台”，将需求侧精细地管起来。表面来看，“智能用电平台”是一种技术，其实它是一种规则，这种新的规则就是“分类别、分时段差别电价管理”。“智能用电平台”有两个接口，一个对着“智能云平台”，上传用电数据，例如各类负荷的表现周期和峰谷值，“智能云平台”将信息进行运算后共享给其他平台，作为能源生产、存储、运输的决策基础。同时，另一个接口对着电力消费者，改造后的家庭电器插口，会对负荷分类，不同类别赋予不同的电价，用价格来调节用电行为。

第三个平台是“智能生产平台”。“智能用电平台”将收集到的数据发送到“智能云平台”上，“智能云平台”按照规则进行运算形成指令，对电能的生产侧发出请求。于是，就需要“智能生产平台”来接受并处理指令，对发电厂进行“生产指标”分配，根据出力效率等主要参数决定哪些机组停发、哪些机组发电。

“智能生产平台”指挥着各类电能生产厂家，包括火电、水电、核电、风电、太阳能发电等。我们知道，不同的发电方式成本不同，就是同一种发电方式在不同时期的成本也不会一样。为此，“智能生产平台”应具备筛选功能。例如，在丰水时节，自然匹配到水力发电。这样，有利于各种发电方式相互补充和平衡，同时促进了能效提升。

由于“智能云平台”掌握了历年数据的负荷规律，具备了预测负荷的能力，为“智能生产平台”提供了科学的决策基础。什么时候发电、用什么方式发电、发多少电的问题就会迎刃而解。“智能生产平台”根据“智能云平台”传递的信息进行机组的开启和停运，同时动态地接收指令并加以执行，保持电能生产与消费的平衡。

此外，电既有普通商品的生产、运输、存储、消费的普遍特征，又有不易存储的独有特征，电能必须在瞬时完成发、输、配、供、用。这需要在电能存储技术方面寻求突破，这就是“智能存储平台”，也就是我们所说的第四个平台。

当前，电动汽车应该引起高度关注，它不仅是交通方式的变革，更是一种分布式储能解决方案。在负荷低谷的深夜，给电动汽车充电就是“当令负荷”，此时充电是再经济不过的了，“智能存储平台”所要做的，就是帮助储能中介确定充放能量的时段和数量。