專訪中國科學院院士、民盟中央原副主席盧強
我認為智能電網的定義就是——具有多指標自趨優(yōu)運行能力的110千伏及以下電壓等級的智能電力系統(tǒng)。
在今年兩會期間，智能電網建設被寫進《政府工作報告》，可以說發(fā)展智能電網在某種程度上已成為各界共識。但是智能電網具體該如何定義？發(fā)展智能電網能帶來哪些好處？目前還面臨認識上的統(tǒng)一和大眾知識普及等問題。近日本報特此專訪了中國科學院院士、民盟中央原副主席盧強。
智能電網要有明確定義
中國能源報：您在2000年就提出了數字電力系統(tǒng)的概念，10年過去了，對于發(fā)展智能電網，您有哪些新的觀點和建議？
盧強：要發(fā)展智能電網，我們首先要問，什么是智能電網？必須要給出一個科學的、明確的定義。
首先要明確，智能電網是智能電力系統(tǒng)的一個組成部分。要定義智能電網，必須先定義智能電力系統(tǒng)，搞清它與普通電力系統(tǒng)有什么區(qū)別。試想，我們加上“智能”是想使電力系統(tǒng)運行得更好還是更壞？當然是更好。好到什么程度？好到極致。好到極致，無論從邏輯上、數學上還是從常識上講，都是一個優(yōu)化問題。
優(yōu)化永遠是針對指標而言的。智能電力系統(tǒng)是一個多指標的優(yōu)化問題，至少有三大類指標：高安全性、高電能質量和低損耗。現在我們可以給智能電力系統(tǒng)下一個科學的、精確的定義：所謂智能電力系統(tǒng)，就是具有多指標自趨優(yōu)運行能力的電力系統(tǒng)。“自趨優(yōu)”也就是需要自動閉環(huán)運行。
因此我認為，作為智能電力系統(tǒng)一部分的智能電網的定義就是——具有多指標自趨優(yōu)運行能力的110千伏及以下電壓等級的智能電力系統(tǒng)。
限定“110千伏及以下”
電壓等級是關鍵
中國能源報：為什么要界定在“110千伏及以下”電壓等級？
盧強：我們說電網“grid”，也就是“network”，電網是靜態(tài)的，就是一個復雜電路。就像公路上是人車流，電網里面是功率流，里面不包含大中型的發(fā)電廠。為什么首先有一個智能電力系統(tǒng)的定義？比如我們說三峽水電站、二灘水電站、超超臨界的大火電機組一般是接在500千伏及以上電壓等級的系統(tǒng)里的，如果非得說它屬于電網，那些巨型的發(fā)電廠都變成死的網絡了嗎？所以應科學地稱之為電力系統(tǒng)。那些發(fā)電機組運轉起來是必須服從牛頓第二定律的。正如恩格斯所說的，微分是用來描述運動的。要用數學模型來描述一個電力系統(tǒng)的話，所有的發(fā)電機組至少要用二階微分方程加以描述。
而電網是電路問題，是歐姆定理和克西霍夫定理律問題，并沒有牛頓動力學定律的問題。用來描述電網和電力系統(tǒng)的數學模型是不一樣的。電力系統(tǒng)是一個微分方程組和代數方程組聯(lián)立的數學模型，不能把這樣的系統(tǒng)稱之為電網。
中國能源報：但是110千伏及以下的電壓等級的電力系統(tǒng)里還是有太陽能、風能發(fā)電場接入？
盧強：像風力發(fā)電場、太陽能發(fā)電場，這些只被視為功率注入即可，沒有必要用牛頓動力學定律來描述。所以在110千伏及以下的電壓等級的電力系統(tǒng)就比較純粹地成為一個電網，以及電網要為之服務的大約三億個負荷集群。所謂負荷集群，即一個居民小區(qū)、一個大型賓館、一個工業(yè)園等等。這三億個集群皆接入到110千伏以下電壓等級的電網中。
如果這樣的電網做到了多指標自趨優(yōu)運行，那就是智能電網。
中國能源報：但是，目前各個國家對智能電網的電壓等級都沒有做出明確的限定？
盧強：你要注意到，不管哪個國家講到智能電網時，雖然沒有給出一個定義，但實際上他們說的那些事都是用戶的事，是配電和供電網的事。實際上他們腦子里想的就是低壓系統(tǒng)，而不是大的電力系統(tǒng)，只是沒有挑明具體電壓等級的問題而已。
中國能源報：您提出的智能電網的三類大指標，在應用過程中有哪些具體表現呢？
盧強：智能電網的三大指標，一是安全性，就是要降低用戶年平均斷電率；二是電能質量要優(yōu)化，各節(jié)點電壓水平要達標并且不能大起大落，而且其三相對稱度和諧波含量也要達標；三是電網的損耗要小。
發(fā)展智能電網有三大好處
中國能源報：除了必須給智能電網做出明確定義以外，還有哪些問題是在認識上需要解決的？
盧強：一個問題是要讓大家弄清楚智能電網這么巨大的投資，究竟能給我們帶來什么回報。
如果我們真正建成了智能電網，最大的一個好處就是可以有效降低網絡損耗。我們說要減少電網損耗，損耗主要在哪里？是在110千伏及以下電壓等級的低壓側。我們的低壓線路加起來，總長度要比高壓線路長，而且100%的用戶是接在低壓側的。全世界都承認，網絡損耗有60%到70%是在低壓側，所以我們要減少網損，主要是在供電配電網。
網絡損耗極小化，所帶來的節(jié)能減排的效果是巨大的，把全國網損降低兩個百分點就相當省去了一個3千萬千瓦的火電廠！約相當每年節(jié)約2×1011千瓦時的電能及其相應的煤炭燃燒量。按時髦的說法，這就是低碳電網。
中國能源報：全國電網網損極小化，每年能節(jié)省2000多億度電，這確實是一個很大的回報。除此以外，還有哪些好處？
盧強：智能化的第二大好處就是，解決我們幾十年來為之耗費大量資金，而且不能得到很好解決的白天用電高峰和后夜少用電的低谷造成的“峰谷差”問題。很多國家往往為了白天的幾個用電高峰，而留下為數頗多的“熱備用”容量，等于要建不少調峰用的發(fā)電和抽水蓄能電廠。為“削峰填谷”購置的設備和消耗的電能是一個巨大的數字。
以前只有水電廠參與調峰，現在峰谷差加大，只好要求火電廠也參與調峰。超超臨界機組是煤耗最小的機組，讓它參加“深度調峰”，使其運行在亞臨界狀態(tài)，逼迫它低碳變高碳，把節(jié)能變成耗能，豈不可悲、可嘆！為此我們付出了多么高的經濟損失和環(huán)境污染的代價啊！
中國能源報：我們要利用智能電網更加經濟有效地解決“削峰填谷”問題，需要怎樣的一些配套手段和配套政策呢？
盧強：如果建成了智能電網，每個用戶都裝有智能電表，電網公司每隔一小時發(fā)布給用戶一個像股價走勢一樣的電價曲線，以此來調控每個負荷集群的用電行為。使全國約3億個負荷群一躍成為調整負荷特性曲線的主體。到那時即使全部火電機組退出調峰，峰谷差的問題亦會迎刃而解！
話又說回來了，為達此目的還是要求電價機制進行改革，要有科學的靈活的電價機制。否則智能電網的建設就達不到預期效果，到頭來只不過是趕時髦。
中國能源報：除了降低網損和調節(jié)峰谷差以外，智能電網還能還能帶來哪些經濟效益？
盧強：這就要說到發(fā)展智能電網的第三個好處了，就是可以帶動一個更大的智能電器產業(yè)鏈。例如每個用戶都要裝有一塊智能電表。這樣整個中國就有三億多塊智能電表的產量和銷售量，光這一項就會拉動一個很大的產業(yè)發(fā)展。再加上數以億計的高低壓開關柜，嵌入IT技術使之成為具有雙向通訊能力的智能開關柜，這又是一大產業(yè)升級。另外還有數字變壓器和數字變電站以及用戶側的智能有源和無源的無功補償裝置等等。智能電網的發(fā)展可以引發(fā)出一個龐大的智能電網產業(yè)鏈，這是我們經濟轉型、拉動內需的一個重要領域。
中國能源報：在您看來，我們目前在對智能電網的看法上還有哪些誤區(qū)？
盧強：有一個誤區(qū)就是一刀切，要求全國各個地方智能電網都按一個模式建設，是一個思想誤區(qū)。應該各個省市自治區(qū)發(fā)揮自己的能動性，有自己的個性和特點。但通信接口必須采用國際標準。想用一個“模子”“克隆”出全國所有的智能電網是不可能的。
還有一種看法可能也要改變，就是認為大區(qū)或省電力系統(tǒng)需要建設智能調度控制中心(Smart EMS)，而低壓電網卻不必要。其實地區(qū)調度以縣調也需建設自己的配電智能調度管理系統(tǒng)（即Dispatch-smart EMS, D-EMS）。
中國能源報：按照您的預計，我們國家能用多長時間建成智能電網？
盧強：如果我國各有關部門下決心走“政產學研”多結合的道路，有望用兩個五年計劃時間基本建成全國性的智能電力系統(tǒng)和智能電網。
我認為智能電網的定義就是——具有多指標自趨優(yōu)運行能力的110千伏及以下電壓等級的智能電力系統(tǒng)。
在今年兩會期間，智能電網建設被寫進《政府工作報告》，可以說發(fā)展智能電網在某種程度上已成為各界共識。但是智能電網具體該如何定義？發(fā)展智能電網能帶來哪些好處？目前還面臨認識上的統(tǒng)一和大眾知識普及等問題。近日本報特此專訪了中國科學院院士、民盟中央原副主席盧強。
智能電網要有明確定義
中國能源報：您在2000年就提出了數字電力系統(tǒng)的概念，10年過去了，對于發(fā)展智能電網，您有哪些新的觀點和建議？
盧強：要發(fā)展智能電網，我們首先要問，什么是智能電網？必須要給出一個科學的、明確的定義。
首先要明確，智能電網是智能電力系統(tǒng)的一個組成部分。要定義智能電網，必須先定義智能電力系統(tǒng)，搞清它與普通電力系統(tǒng)有什么區(qū)別。試想，我們加上“智能”是想使電力系統(tǒng)運行得更好還是更壞？當然是更好。好到什么程度？好到極致。好到極致，無論從邏輯上、數學上還是從常識上講，都是一個優(yōu)化問題。
優(yōu)化永遠是針對指標而言的。智能電力系統(tǒng)是一個多指標的優(yōu)化問題，至少有三大類指標：高安全性、高電能質量和低損耗。現在我們可以給智能電力系統(tǒng)下一個科學的、精確的定義：所謂智能電力系統(tǒng)，就是具有多指標自趨優(yōu)運行能力的電力系統(tǒng)。“自趨優(yōu)”也就是需要自動閉環(huán)運行。
因此我認為，作為智能電力系統(tǒng)一部分的智能電網的定義就是——具有多指標自趨優(yōu)運行能力的110千伏及以下電壓等級的智能電力系統(tǒng)。
限定“110千伏及以下”
電壓等級是關鍵
中國能源報：為什么要界定在“110千伏及以下”電壓等級？
盧強：我們說電網“grid”，也就是“network”，電網是靜態(tài)的，就是一個復雜電路。就像公路上是人車流，電網里面是功率流，里面不包含大中型的發(fā)電廠。為什么首先有一個智能電力系統(tǒng)的定義？比如我們說三峽水電站、二灘水電站、超超臨界的大火電機組一般是接在500千伏及以上電壓等級的系統(tǒng)里的，如果非得說它屬于電網，那些巨型的發(fā)電廠都變成死的網絡了嗎？所以應科學地稱之為電力系統(tǒng)。那些發(fā)電機組運轉起來是必須服從牛頓第二定律的。正如恩格斯所說的，微分是用來描述運動的。要用數學模型來描述一個電力系統(tǒng)的話，所有的發(fā)電機組至少要用二階微分方程加以描述。
而電網是電路問題，是歐姆定理和克西霍夫定理律問題，并沒有牛頓動力學定律的問題。用來描述電網和電力系統(tǒng)的數學模型是不一樣的。電力系統(tǒng)是一個微分方程組和代數方程組聯(lián)立的數學模型，不能把這樣的系統(tǒng)稱之為電網。
中國能源報：但是110千伏及以下的電壓等級的電力系統(tǒng)里還是有太陽能、風能發(fā)電場接入？
盧強：像風力發(fā)電場、太陽能發(fā)電場，這些只被視為功率注入即可，沒有必要用牛頓動力學定律來描述。所以在110千伏及以下的電壓等級的電力系統(tǒng)就比較純粹地成為一個電網，以及電網要為之服務的大約三億個負荷集群。所謂負荷集群，即一個居民小區(qū)、一個大型賓館、一個工業(yè)園等等。這三億個集群皆接入到110千伏以下電壓等級的電網中。
如果這樣的電網做到了多指標自趨優(yōu)運行，那就是智能電網。
中國能源報：但是，目前各個國家對智能電網的電壓等級都沒有做出明確的限定？
盧強：你要注意到，不管哪個國家講到智能電網時，雖然沒有給出一個定義，但實際上他們說的那些事都是用戶的事，是配電和供電網的事。實際上他們腦子里想的就是低壓系統(tǒng)，而不是大的電力系統(tǒng)，只是沒有挑明具體電壓等級的問題而已。
中國能源報：您提出的智能電網的三類大指標，在應用過程中有哪些具體表現呢？
盧強：智能電網的三大指標，一是安全性，就是要降低用戶年平均斷電率；二是電能質量要優(yōu)化，各節(jié)點電壓水平要達標并且不能大起大落，而且其三相對稱度和諧波含量也要達標；三是電網的損耗要小。
發(fā)展智能電網有三大好處
中國能源報：除了必須給智能電網做出明確定義以外，還有哪些問題是在認識上需要解決的？
盧強：一個問題是要讓大家弄清楚智能電網這么巨大的投資，究竟能給我們帶來什么回報。
如果我們真正建成了智能電網，最大的一個好處就是可以有效降低網絡損耗。我們說要減少電網損耗，損耗主要在哪里？是在110千伏及以下電壓等級的低壓側。我們的低壓線路加起來，總長度要比高壓線路長，而且100%的用戶是接在低壓側的。全世界都承認，網絡損耗有60%到70%是在低壓側，所以我們要減少網損，主要是在供電配電網。
網絡損耗極小化，所帶來的節(jié)能減排的效果是巨大的，把全國網損降低兩個百分點就相當省去了一個3千萬千瓦的火電廠！約相當每年節(jié)約2×1011千瓦時的電能及其相應的煤炭燃燒量。按時髦的說法，這就是低碳電網。
中國能源報：全國電網網損極小化，每年能節(jié)省2000多億度電，這確實是一個很大的回報。除此以外，還有哪些好處？
盧強：智能化的第二大好處就是，解決我們幾十年來為之耗費大量資金，而且不能得到很好解決的白天用電高峰和后夜少用電的低谷造成的“峰谷差”問題。很多國家往往為了白天的幾個用電高峰，而留下為數頗多的“熱備用”容量，等于要建不少調峰用的發(fā)電和抽水蓄能電廠。為“削峰填谷”購置的設備和消耗的電能是一個巨大的數字。
以前只有水電廠參與調峰，現在峰谷差加大，只好要求火電廠也參與調峰。超超臨界機組是煤耗最小的機組，讓它參加“深度調峰”，使其運行在亞臨界狀態(tài)，逼迫它低碳變高碳，把節(jié)能變成耗能，豈不可悲、可嘆！為此我們付出了多么高的經濟損失和環(huán)境污染的代價啊！
中國能源報：我們要利用智能電網更加經濟有效地解決“削峰填谷”問題，需要怎樣的一些配套手段和配套政策呢？
盧強：如果建成了智能電網，每個用戶都裝有智能電表，電網公司每隔一小時發(fā)布給用戶一個像股價走勢一樣的電價曲線，以此來調控每個負荷集群的用電行為。使全國約3億個負荷群一躍成為調整負荷特性曲線的主體。到那時即使全部火電機組退出調峰，峰谷差的問題亦會迎刃而解！
話又說回來了，為達此目的還是要求電價機制進行改革，要有科學的靈活的電價機制。否則智能電網的建設就達不到預期效果，到頭來只不過是趕時髦。
中國能源報：除了降低網損和調節(jié)峰谷差以外，智能電網還能還能帶來哪些經濟效益？
盧強：這就要說到發(fā)展智能電網的第三個好處了，就是可以帶動一個更大的智能電器產業(yè)鏈。例如每個用戶都要裝有一塊智能電表。這樣整個中國就有三億多塊智能電表的產量和銷售量，光這一項就會拉動一個很大的產業(yè)發(fā)展。再加上數以億計的高低壓開關柜，嵌入IT技術使之成為具有雙向通訊能力的智能開關柜，這又是一大產業(yè)升級。另外還有數字變壓器和數字變電站以及用戶側的智能有源和無源的無功補償裝置等等。智能電網的發(fā)展可以引發(fā)出一個龐大的智能電網產業(yè)鏈，這是我們經濟轉型、拉動內需的一個重要領域。
中國能源報：在您看來，我們目前在對智能電網的看法上還有哪些誤區(qū)？
盧強：有一個誤區(qū)就是一刀切，要求全國各個地方智能電網都按一個模式建設，是一個思想誤區(qū)。應該各個省市自治區(qū)發(fā)揮自己的能動性，有自己的個性和特點。但通信接口必須采用國際標準。想用一個“模子”“克隆”出全國所有的智能電網是不可能的。
還有一種看法可能也要改變，就是認為大區(qū)或省電力系統(tǒng)需要建設智能調度控制中心(Smart EMS)，而低壓電網卻不必要。其實地區(qū)調度以縣調也需建設自己的配電智能調度管理系統(tǒng)（即Dispatch-smart EMS, D-EMS）。
中國能源報：按照您的預計，我們國家能用多長時間建成智能電網？
盧強：如果我國各有關部門下決心走“政產學研”多結合的道路，有望用兩個五年計劃時間基本建成全國性的智能電力系統(tǒng)和智能電網。
