市场机制下智能配电网未来展望

引 言

物联网把新一代 IT 技术充分运用在各行各业之中，具体说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统中，与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，以功能超级强大的中心计算机群为核心，利用电信网、电视网，对网络内的人、机、设备和基础设施实施实时的管理和控制，从而提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网的未来将涉及各个领域，其中智能配电网就是其典型的行业应用。智能配电网的核心在于，构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，对电网与用户的用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。开放式整体网络系统将彻底改变今天的电网结构，实现从能源接入、配电调度、安全监控与继电保护、用户用电信息采集、计量计费直到用户用电侧的全过程控制。我国经济向低碳经济过渡将带来供能和用能方式的重大变化，而电力系统的转变是其中的关键。建设智能电网的关键是数字通信的基础设施，需要补充的是与现有电力系统集成的监测、通信和控制软件以及传感器、监视器、通信装置和智能电表等新硬件，这正是物联网技术的组成部分。随着智能电网的建设步伐的不断加快，人们对于智能化用电的需求不断提升。智能家电、智能小区等已逐步走入人们的日常生活，这就使得智能电网与物联网相结合的迫切性加剧，因此将物联网技术应用于智能电网中，是智能电网构建过程中的必然。

1 电力系统体制，束缚了自身的发展

电力行业具有寡头垄断的属性，缺乏应有的开放和竞争。早在上世纪 70 年代，通信和汽车行业都已与信息化结合，开始了计算机通信和无人驾驶汽车的研究，但是，为什么电力从本世纪初才提出与信息化融合建设智能电网的命题呢？这要追溯到第二次工业革命中出现的电力、电话和汽车这“工业三剑客”上，在如今的后工业时代，人家都早已“智能满天飞”，而我们的电力为什么才刚刚开始智能电网研究呢？就让我们循着“工业三剑客”的过去、现在和未来的轨迹，共同寻找一下答案吧。电力在二百多年前就已开始使用，她的出现从根本上颠覆了人类的生活和生产方式，这主要体现在照明和动力两大功能上。首先从照明来看，如果要靠煤油灯或者其他以石油物质为燃料的灯，将会使宽敞的大厅弥漫着一股呛人的煤油味，而且油灯效果是昏昏暗暗、影影绰绰，加上燃烧不稳定，时间长了还得续添燃料。其次从取暖来看，过去用的不外乎是火盆或者壁炉，燃料是木材或者其他的化石燃料，由于供暖不均衡，离得近的人太热，离远了就聊胜于无。第三呢还涉及个动力问题，比如没有扩音设备，发表演讲的人就受罪了，说话要扯开嗓门，又费体力还有损形象。

2 工业历史回顾

在思想启蒙运动的洗礼中，人类渴望认识世界、改变世界的欲望空前强烈。为了满足生活更便利的需要，人们发明创造了各种机器，努力使沟通和活动的半径变得更大。我们的“工业三剑客”就是在这样的背景下从“无”到“有”陆续诞生了。

在电的发现和应用上，先是意大利人伏特在英国皇家协会发表论文提出了关于电力应用的一些设想。再是富兰克林通过风筝放电试验进一步揭示了电的性质。随后发电机和电动机的诞生，使电力成为替代蒸汽机的新型动力源。1879 年爱迪生发明的白炽灯，将电的应用拓展到照明上。随着远距离送电方法的应用，变压器的研制成功，交流电传送系统的建成等等，逐步确立了电力工业技术体系，实现了电力技术产业化，彻底改变了人们的生活和生产方式。

电话也经历了从梦想到发明进而产业化的过程。先是有人在《苏格兰人》杂志上提出了用电流进行通信的大胆设想。1875 年贝尔发明的电话，使这一梦想得以实现。随着长途电话、无线电话的试验成功，渐渐开创了人类沟通零距离和进入“天涯若比邻”的时代。

汽车的发明也是如此。法国人 1769 年提出了利用蒸汽机制作一种“不用马拉的马车”的奇妙构想。随着内燃机的出现，蓄电池、内燃机点火装置、轮胎、四冲程煤气发动机、奥拓循环等零部件和技术的发明，为现代汽车奠定了实用基础。1886 年世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车诞生了。随后福特采用流水线大量生产 T 型汽车，使汽车走进千家万户。汽车便成为当前和今后世界最主要的交通工具，极大地改善了人类的出行和生活生产方式。

在上世纪“梦想无止境，创造无止境”的黄金时期，机器发明层出不穷，技术改进日新月异。我们的“工业三剑客”从无到有，人与机器的逐步结合，大大解放了人的双手、延伸了人的体力，让人类充分感受到了思想解放带来的生产关系解放和生产力提升的巨大魔力。

开放带来进步和文明，开放带来竞争和效率。人类在走向进步和开放的过程中，对美好生活的种种需求也是无止境的。

3 信息化助推工业化

在上世纪第三次技术革命浪潮的冲击下，在新自由主义经济思潮的影响中，人类开放、竞争、融合的愿望进一步增强。为了满足生活更舒适的需要，人们将现代机器与信息技术相融合，在进一步解放双手的同时，向着解放大脑的方向迈进。信息化也在推动“工业三剑客”从“有”到“优”中扮演着越来越重要的角色。

电信产业已完全成为了知识技术密集型产业。现在的手机就是一个集移动通信、音乐播放、摄影摄像、文字阅读、网页浏览、邮件收发、在线游戏、数据存储和传输等一体的智能多媒体终端 ；它与信息技术结合的紧密程度，甚至到了找不到初始电话形态的程度。比如目前新兴的网络电话，就是通过下载一个软件比如 skype，甚至直接通过邮箱就可以往外拨打电话。电信产业能有今天异彩纷呈的局面，得益于以美国为代表的全球电信市场较早而彻底的改革。正是通过政府与企业的博弈，通过开放引入“鲶鱼”，通过开放感知用户的需求，通过开放解放了束缚生产力发展的生产关系，才能使电信产业在奔跑中强筋健骨，日新月异。

同样，作为代步工具的汽车，绝大部分的进步和变革，已经不是机械本身的改良，而是借助电子信息技术和自动化技术使汽车驾驶更安全、更舒适、更经济。现在的汽车，基本就是一个集传统汽车技术与信息技术、混合动力、特种材料为一体的高科技产品。比如功率分配在并联混合动力汽车上的实践，制动优先系统在汽车上的广泛应用等等，都充分体现了汽车行业应用先进信息技术的密集程度。汽车产业为什么能自觉地寻求与信息技术的结合？根本原因就是为了满足客户日益多元化的使用需求。在没有自然垄断的行业，汽车业自形成之日起就呈现着典型的开放和竞争格局。这个行业的成功，再一次证明一个道理 ：只有生产关系的开放才能促进生产力的生息万千。

然而，审视我们的电力，在工业化与信息化结合的大时代中，却因为开放不够、没有竞争、缺乏改革以迎合用户需求的动力，动作慢了一步。比如在我们的用户端，电力与用户的互动基本还未形成，用户的选择性不多。因此，在整个世界从工业社会向信息社会转型的今天，作为电力人，我们深刻意识到，以电力为尊的电气化时代已渐渐落幕，信息技术引领的自动化时代已经呼啸而来，如果还沉醉在过去的光荣里，如果还不敞开思想、迎头赶上，与瞬息万变的信息技术相融合、共进步的话，必然会被时代潮流所扬弃！

上个世纪 80 年代，世界范围内的电力体制改革拉开了帷幕，发达国家和许多欠发达国家都进入电力市场化改革的行列。从西方电力改革的路径来看，自由化和民营化是电力改革的核心，本质都是打破垄断、引入竞争；目的都是为了提高效率 , 降低电价, 增加社会福利。进入 21世纪，“互联网”的普及、“物联网”的应用、电子信息技术和计算机软件技术的飞速发展，使全球信息化进程不断加快。面对一次能源造成的环境问题、化石燃料紧缺以及欧美输配电系统设施老化带来的对电力安全供应的担忧，再加上不断加剧的电力市场竞争，欧美电力行业将智能电网作为战略项目提上了日程。

当此之时，我们密切捕捉到了全球电力行业的最新动态，跟踪智能电网研究和实践的前沿课题，提出了建设智能电网的战略规划 ；我们之所以敢于追逐世界电力行业的潮头，因为我们身处这个伟大的时代。在思想大解放、信息大汇集的信息年代，我们能够获取最前沿的信息技术，也能够创造出与这个时代相适应的伟大技术 ；因为我们有电力人的光荣与梦想。致力于成为智能电网创新的实践者，成为智能电网成功的运行者，成为智能电网系统方案的集大成者；因为我们有开放的方法。我们深知，在未来这场涉及信息技术、新能源技术、新材料技术等诸多领域的信息控制技术革命中，只有兼收并蓄，兼容并包，才能做到集成创新。

因为我们“更加专业所以专注”。随着市场化的持续推进，相信会有越来越多的电力企业转向以客户需求为导向。作为专业配网公司，离客户更近，更能倾听到客户心声，更能体验客户需要。

4 信息技术优化、智化现代工业发展

在全球一体化的滚滚浪潮中，在各种生产要素的竞争和流动更加直接和迅速的大背景中，人类开放、竞争、融合的趋势空前显现，整个世界都成为扁平的。为了满足生活生产更智能的需要，人们将最先进的机器和最尖端的信息科学技术加速融合、深层整合，人类的体力和大脑都得到空前解放。我们的“工业三剑客”到未来也会从“优”到“智”，在人们的智能生活中锐不可当。

在未来的电信领域，大量网络运营商正进入电信业务市场，电信和信息技术加速融合，过去以电话为主的通信业务正向以数据为主的信息通信服务转移。电话终端将呈现综合化、智能化和多媒体化的发展趋势。未来的电信市场，也将是一个包括无线网、有线电视网、3G、卫星甚至电力网多种传输网络共存的竞争市场，用户的选择权将大大增加。

在未来的汽车行业，正有像谷歌这样越来越多的网络公司进入，汽车和计算机控制技术正在加速融合。由于 GPS 及数字地图、雷达、计算机图像识别、红外传感器以及各种伺服机构和控制理论的应用，过去由人来操控汽车的时代，或许正向以计算机作为司机的无人驾驶时代迈进，汽车将成为真正意义上的智能汽车。

5 结 语

在未来的电力行业，智能电网与“无线电力”将以全新的互动体验，全面的负荷管理，全能的系统控制，不断冲击着人们的想象。我们将要把未来的电力带向哪里？我们希望而且坚信，未来的智能电网，一定是像以后的智能通信、智能汽车一样，是与最先进的电子信息技术等相融合的，更是实用的，是能让客户真切感知而且有选择的。对于电力照明和动力两大功能来说，因为智能化的加入，一切都变得全然不同：首先是照明，未来我们呆在智能写字楼的会议厅里开会，会始终感觉光线柔和，电脑控制的灯光调节系统，会自动根据会场的人数增减灯光个数，并且让多种用途的光源实现实时调节——演示 PPT 时，会场前方的灯自动关掉 ；主持人上场或者嘉宾演讲时，追光灯始终自动追着这位“主角”；其次是动力，未来的智能电网则通过各种控制系统，实现效用与节能的最佳结合——精确地根据会场的人数和设定温度实时调节中央空调的功率 ；演讲嘉宾的声音可以通过植入墙壁的无线扩音系统均匀地发散到会场的每个角落 ；系统自动分析计算开一次会用电量多少、花了多少电费、碳排放量多少，并在会后为主办者出具一份详实而有参考价值的用电分析报告。

在传统电力履行照明和动力两大功能的同时，智能配电网在稳定电力负荷、自动故障隔离上也会显出“神功”。它可以采撷来自大自然的各种能量包括太阳能、风能等等清洁能源，还可以将它们存储在蓄电池里。而当建筑物内某条线路出现故障时，系统会迅速进行事故隔离，启用第 N 种运行方式，保障用户不间断供电，待故障处理完毕后，运行方式会自动恢复正常。这种场景，正是我们规划的智能配电网将要带给广大用户的实际体验。在不远的将来，通过使用通信技术、互联网技术、新材料技术的新成果，融合信息论、控制论、混沌论等相关理论，构建一个以电力混成控制论为支撑，具有“多指标自趋优运行能力”的智能配电网，使整个电力系统控制得如同一台智能机器人，从而达到有效进行负荷管理、提高供电可靠性，让电力系统更环保更高效。只有在开放和竞争的大环境下，我们才可能建成真正意义上的以客户需求为导向、与信息化高度融合的智能配电网，才能在未来的信息时代再次占据竞争的高地。

汽车工业史上的巨人亨利·福特曾在百年前立下一个志愿“使每一个人都拥有一辆汽车”，而今这个梦想已经基本实现 ；电信业的发展也实现了零距离的沟通 ；我们有关智能电网的所有梦想也一定能在不远的将来实现。届时，我们的电力一定会以智能电网为依托，跻身未来的“后工业三剑客”，从满足人类智能家居、智慧城市的需求出发，创造出人类更加美好幸福的家园。