智能电网支撑智慧城市发展

添加时间：2015-03-04 11:46:06 来源：供用电

　随着社会生产水平的不断提高，我国城市化水平迅速提升，城市人口比重从1978年的17.92%上升到2012年的52.57%，预计2020年将达到60%。传统的城市化方式在促进我国经济高速发展的同时，也已经带来了人口增长、资源紧缺、环境污染等一系列问题。不仅严重制约城市自身发展，也已经威胁到人类社会的可持续发展，亟需改变传统的城市化方式，找到一种城市与人、城市与自然和谐发展的道路，智慧城市成为城市发展的必然选择。

　　智慧城市以人与自然和谐发展为基本理念，通过整合多种先进技术，促进城市各部分功能协同运作，使得管理更高效、服务更优质、环境更清洁、生活更舒适。智能电网是智慧城市建设的基础和重要组成部分，在城市的能源基础设施、公共服务平台等方面提供了有力支撑，对智慧城市发展具有重要推动作用。

　　1.智慧城市的概念

　　智慧城市是未来城市发展的解决之道，这是国内外研究者已经达成的共识。为此，国内外各研究机构和企业从不同视角提出了智慧城市的概念，但至今尚未形成统一的表述。

　　IBM公司将智慧城市定义为: 可以充分利用所有今天可用的互联化信息，从而更好地理解和控制城市运营，并优化有限资源的使用情况的城市。欧盟委员会认为智慧城市既重视信息通讯技术和知识服务，又注重社会基础的应用效能和自然资源的智能管理，既将参与式管理融入其中，又将其作为共同推动城市可持续发展和提升更高品质的市民生活的要素。日本智慧城市策划株式会社将智慧城市定义为结合了提高能源效率，彻底实现资源节约，转换市民生活方式等多种因素的环保型街区。中国科学院院士姚建铨认为智慧城市就是利用新一代的信息技术，以互联网、电信网、广电网等网络基础为特征，把城市里面的各个组成部分整合成一个平台，然后用智慧的概念达到安全、高效、和谐、绿色和智慧的目标。

　　虽然对于智慧城市的理解见仁见智，但仍有一些共性特征和发展趋势值得关注：

　　（1）智慧城市是一项系统性实践，包括基础设施智能化、公共服务精益化、能源利用高效化、城市管理科学化等多方面；

　　（2）智慧城市并非各种功能的简单叠加，而是系统性的融合和创新，最终达到城市可持续发展的目的；
　　（3）智慧城市利用新一代信息、网络等技术，将城市中的物理、能源、信息等基础设施连接起来，实现城市的感知化和智能化；

　　（4）智慧城市涵盖了安全可靠、绿色环保、经济高效、友好协作等内涵。

　　2.以智能电网为基础构建智慧城市

　　作为欧洲智慧城市建设的典范，阿姆斯特丹提出了包括可持续生活、可持续工作、可持续交通、可持续城市空间四大建设主题的智慧城市计划。将为500户家庭安装一种新型能源管理系统，可节省14%的能源消费量，以大量减少二氧化碳排放；为700多户家庭安装智能电表和能源反馈显示装置；构建智能大厦，将能源消耗减少到最低程度；在港口的靠岸电站配备游船与货船充电的电源接入口，使交通用电更清洁；利用各种环保节能手段打造舒适的城市空间。

　　日本为探索本国智能电网及智能城市的未来形态，将依据2010-2014五年计划，在横滨市、丰田市、关西文化学术研究都市（京都府）和北九州市4个地区对智能电网及智能城市的相关技术、结构、商业模式等进行验证。具体包括能源使用的可视化、家用电器的控制、供应方根据能源需求状况促使消费者进行消费调整的需求响应、电动汽车与家庭的结合、蓄电系统的优化设计、电动汽车充电系统以及交通系统等。

　　对比各国的智慧城市建设可以看出：

　　（1）因城市发展制约因素、技术发展水平等方面的差异，智慧城市发展理念也不尽相同，但解决能源的绿色、可持续发展通常为首要主题。如迪比克市优先关注于能源、水务和交通；阿姆斯特丹注重城市各领域的环保节能途径；日本则侧重于智能电网的研究。

　　（2）电网是智慧城市中基础而重要的一部分，智能电网建设已经融入到智慧城市的发展中。以智能电网为基础构建智慧城市是世界智慧城市发展的一个重要途径。

　　（3）具有网络化、平台化特征的基础设施是承载智慧城市各项功能的物理基础，智能电网具有先天优势，存在广阔的发展机遇。

　　3. 智能电网支撑技术

　　(1)我国智能电网的基本概念

　　智能电网是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，具有信息化、自动化和互动化特征，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。

　　坚强智能电网的内涵包括坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动五个方面。坚强可靠是指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；经济高效是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；清洁环保是指促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；透明开放是指电网、电源和用户的信息透明共享以及电网的无歧视开放；友好互动是指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和用户的接入与退出，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。

　　(2)智能电网支撑智慧城市发展

　　随着城市功能的不断改进和完善，智慧城市对智能电网提出了更高的需求：能源供应更安全可靠，保证城市功能的正常运转；能源品质更清洁环保，减少城市污染物排放；信息资源整合更优化，促使城市资源高效利用；电网企业管理更科学，提供优质的城市供电服务。

　　智能电网支撑城市能源供给安全可靠。智能电网利用先进的传感、通信、控制等技术，通过推广智能变电站、输变电设备状态监测、配电自动化等，对电网的运行状态进行连续实时的监测、评估和预测，对可能存在的不良状态，予以控制或改善；对可能面临的运行风险，制定预防措施，提升电网风险预警能力，确保电网安全性，为城市运行提供安全可靠的能源。

　　智能电网支撑城市发展清洁低碳。智能电网通过开展大规模清洁能源并网、电动汽车等项目，实现电源侧的清洁替代和终端侧的电能替代，提高清洁电能在城市能源消费体系中的占比，使得城市发展清洁低碳。对于清洁能源的利用，智能电网一方面通过开展特高压、大规模风电、光伏发电的功率预测及运行控制等项目建设，提升电网对清洁能源的消纳能力，将远离城市的清洁能源源源不断的输送到城市；另一方面通过开展分布式能源接入配电网的项目，实现能源的就地平衡，推进新能源利用。电动汽车的大规模应用，使原先污染较大的燃油方式转变为清洁用电的方式，将大大减少二氧化碳的排放，促进城市交通绿色发展。

　　智能电网支撑城市资源高效利用。智能电网通过通信平台的建设，协助打造城市神经网络，实现城市资源的高效利用。电力行业的通信平台，不仅可以服务于电能生产、输送、转换和消费的全过程，也可以服务于其他行业的信息通信需求，使得资源高效利用。电力光纤到户还可以有效承载电信网、广播电视网和互联网信号，推进“三网融合”，减少重复建设，通过资源共享，实现合作共赢。

　　智能电网支撑社会服务互动友好。智能电网通过智能用电管理、双向互动服务平台等方式实现社会服务互动友好。智能小区和楼宇综合利用通信、计算机、控制等技术，基于智能用电运营平台，通过小区配电自动化、用电信息采集等手段对用能设备进行监测与控制，实现用户侧能效智能管理和服务双向互动，为用户提供更便捷、更优质的用电服务。另外，95598等双向互动服务平台也大幅提升了用电服务的互动友好性。

　　（3）智能电网支撑智慧城市发展的效益分析

　　目前我国在智能电网各领域建设中引领世界。配电自动化在24个城市核心区试点推广，智能电表安装超过1.2亿只，建成电动汽车充电站353座，充电桩14703个，电力光纤到户覆盖25.7万户。这些智能电网项目的应用遍布城市各个领域，全面支撑智慧城市的发展，发挥了显著的经济和社会效益。

　　供电可靠性提高。在北京，通过对现有的配电网网架、设备进行建设改造，大幅提高配电自动化覆盖率和实用化程度，2012年城市户均停电时间从1.62小时下降到1.33小时。厦门借鉴国际发达城市配电网发展先进理念，先行先试建设智能城市配网，全岛供电可靠率实现99.993%，达到国内领先、世界先进水平。

　　节能减排。自2013年4月份以来，天津已有9户用户的分布式电源正式并网发电，发电容量达4664千瓦，累计发电量达84万千瓦时，相当于减少燃烧标准煤336吨，减排二氧化碳837吨。2013年2月起，黑龙江将富余风电输送到华北地区，促进了东北、华北间的电力资源优化配置，实现双赢。截止2014年7月，已输送风电量14.62亿千瓦时，节约煤耗50万吨，减排二氧化碳140万吨。

　　智能小区。北京的莲香园和中弘像素小区，基于智能用电运营管理平台，通过智能插座、智能网关等硬件产品，可实现智能用电、智能家居、家庭能效、家庭安防、社区服务、云服务、高清视频点播和综合服务等多项业务。长春中信城是全国首个全电力光纤到户支持三网融合的智能小区。小区的特色是一网多用，利用敷设的光纤复合低压电缆，采用特定技术可为用户提供电信、有线电视和互联网业务，实现资源的高效利用。用户通过手机上网就能遥控家中的电器，居民生活更加智能便捷。截至2012年，北京、上海、江西等8个省市16258户实现了电力光纤到户运营。

　　产业带动。智能电网发展和信息通信、能源和计算机等技术密切相关，对我国战略性新兴产业具有显著的带动作用。据测算，100亿元的智能化投资将直接和间接带动约400亿元产出，增加就业岗位约7万个。2011-2020年期间，全国智能化预计投资4300亿元，将带动约17000亿元的产出，增加就业岗位约300万个。

　　4.推动智能电网发展待解问题

　　就智能电网本身而言，我国的研究与实践整体上达到了国际先进水平。但对于智能电网在智慧城市发展中的定位，智能电网融入并支撑智慧城市建设方面，还存在着一系列的问题。

　　（1）各领域独立发展，缺乏宏观的统一规划

　　在智慧城市概念提出之前，智慧城市的各构成领域都在朝着智能化的方向发展，形成了相对独立的体系和发展机制。但与智慧城市所强调的更注重系统融合、资源共享、功能协同理念相比，难以满足发展需求。智能电网作为智慧城市发展的重要部分，需要尽快开展基于智能电网的智慧城市的顶层设计，对各领域进行统筹规划和部署，建立资源共享协调管理机制。

　　（2）对智能电网支撑作用的认识不足

　　从智慧城市的概念和建设现状可以看出，智慧城市发展中对信息化关注程度最高，也重点关注了交通和公共服务等领域。但目前，智能电网在智慧城市建设中的重视程度不够，一方面是由于缺乏统筹规划，智能电网对智慧城市发展的支撑作用没有充分体现，另一方面是智能电网对智慧城市的关键支撑技术还需要不断提升完善，如提升智能配电网技术实现分布式电源更安全可靠的接入，提升电力光纤到户技术更有效的支撑三网融合，提升用电信息采集技术更便捷的服务于双向互动平台等。

　　5.结束语

　　智能电网是智慧城市发展的基础，智能电网的各项技术遍布智慧城市的各个领域，支撑智慧城市的发展。充分利用和发掘智能电网综合服务平台的作用，形成凝聚各方合力、达成广泛共识的发展模式是智慧城市和智能电网发展共同面临的机遇和挑战。