智能電網(wǎng)是不同于傳統(tǒng)電網(wǎng)的新一代電網(wǎng)。由于它是伴隨第三次工業(yè)革命而出現(xiàn)的新生事物，尚在成長(zhǎng)中，因此對(duì)智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)從片面到全面、從粗淺到深刻的過(guò)程，智能電網(wǎng)的建設(shè)也有一個(gè)從盲目被動(dòng)到理性自覺(jué)的過(guò)程。

　　我國(guó)開(kāi)展智能電網(wǎng)建設(shè)盡管已有數(shù)年時(shí)間，但至今仍然缺少一個(gè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)指導(dǎo)意義的頂層設(shè)計(jì)，說(shuō)明我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)在某種程度上還未完全擺脫被動(dòng)的狀態(tài)。對(duì)智能電網(wǎng)的研究，由于種種原因過(guò)去涉及技術(shù)層面的較多，涉及宏觀戰(zhàn)略層面的較少，因而使得一些對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生重大影響的原則問(wèn)題至今尚未形成科學(xué)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，一定程度上影響了智能電網(wǎng)建設(shè)的健康發(fā)展。

　　本文根據(jù)我國(guó)目前智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)頂層設(shè)計(jì)需要回答的幾個(gè)基本問(wèn)題，如智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和指導(dǎo)方針、與交直流特高壓的關(guān)系、與“能源互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)系、全國(guó)電網(wǎng)格局的選擇、以及智能電網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題等，本著尊重客觀規(guī)律、尊重事實(shí)，力戒主觀性和片面性的態(tài)度，從學(xué)術(shù)研究的角度闡述了個(gè)人的觀點(diǎn)，可供有關(guān)部門(mén)參考。

　　本文中的電網(wǎng)為廣義電網(wǎng)，指包括發(fā)輸配在內(nèi)的整個(gè)電力系統(tǒng)。

　　1、智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)和指導(dǎo)方針

　　我國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)存在兩大問(wèn)題：一是以化石能源為基礎(chǔ)，發(fā)展不可持續(xù)，目前我國(guó)煤電發(fā)電量的占比仍超過(guò)70%。二是能源利用率低下，電網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)性差，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：(1)燃煤電廠熱效率低，平均不到40%，加上廠用電及輸配電環(huán)節(jié)10%以上的損失，煤用于發(fā)電的最終利用率不足30%，也就是說(shuō)燃煤電廠燃燒的煤約有70%被損失掉了(如果燃煤電廠建在缺水的西北地區(qū)，采用空冷機(jī)組且遠(yuǎn)距離輸電，損失至少還要再增加10%)。

　　這樣觸目驚心的能源浪費(fèi)，在科技水平不高，經(jīng)濟(jì)粗放型發(fā)展的情況下，被無(wú)奈地接受或有意地忽視了。(2)缺少經(jīng)濟(jì)、靈活、多樣的調(diào)峰手段，多數(shù)電網(wǎng)采用煤電機(jī)組調(diào)峰，被迫增加了煤耗率；有的電網(wǎng)存在較嚴(yán)重棄水現(xiàn)象；全國(guó)機(jī)組年均利用小時(shí)數(shù)低。(3)用戶(hù)用電盲目隨意，未與電網(wǎng)的最佳運(yùn)行方式協(xié)調(diào)一致，不僅影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且加大了用戶(hù)自身用電成本。(4)電網(wǎng)輸變電設(shè)備利用效率較低，根據(jù)對(duì)“十一五”電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)情況調(diào)研，2010年全國(guó)接近60%的500 千伏輸電線路利用效率不到50%[1]。

　　解決上述傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的兩大問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，正是第三次工業(yè)革命賦予智能電網(wǎng)的使命。智能電網(wǎng)是與傳統(tǒng)電網(wǎng)有質(zhì)的差別的現(xiàn)代電網(wǎng)[2-3]，它的總體目標(biāo)就是要建設(shè)一個(gè)綠色、高效、經(jīng)濟(jì)、互動(dòng)，更加安全可靠、與環(huán)境更加友好、具有現(xiàn)代智能化水平、可持續(xù)發(fā)展的電網(wǎng)。

　　智能電網(wǎng)的英文名是“Smart Grid”， 其原意是“靈巧的、聰明的、機(jī)警的、巧妙的電網(wǎng)”。毫無(wú)疑問(wèn)，提高電網(wǎng)的智能化水平十分重要，但它并不是智能電網(wǎng)建設(shè)的目的。“Smart Grid”要求的是一個(gè)能夠巧妙解決可再生能源的接入、儲(chǔ)存、以及高效、方便、可靠利用的方案。巧妙的解決方案不等于高度的智能化。比如儲(chǔ)能并不是傳統(tǒng)意義上的智能化技術(shù)，但它卻是智能電網(wǎng)獲得成功的關(guān)鍵。對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)，儲(chǔ)能技術(shù)比一般的電網(wǎng)智能化技術(shù)要重要得多。

　　在智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)中，必須明確“綠色高效”與“智能化”兩者的關(guān)系。“綠色高效”是智能電網(wǎng)建設(shè)的目的，“智能化”是建設(shè)的手段，二者首先是目的與手段的關(guān)系。

　　從另一個(gè)角度看，“綠色高效”是對(duì)電網(wǎng)的電源和電能使用效果的要求，“智能化”是對(duì)電網(wǎng)采用的技術(shù)水平的要求，前者可看作是智能電網(wǎng)的內(nèi)容，后者可看作是形式，二者也是內(nèi)容與形式的關(guān)系。顯然這種關(guān)系是辯證的，即內(nèi)容決定形式，而形式又反作用于內(nèi)容。因此智能電網(wǎng)的建設(shè)要堅(jiān)持以綠色高效為中心，智能化服務(wù)于綠色高效的指導(dǎo)方針。

　　2、智能電網(wǎng)與交直流特高壓的關(guān)系

　?、蹆杉?jí)升壓，既增加能損，又降低輸電能力。交流特高壓輸電，電源一般都要先升壓匯集到500 千伏變電站，再升壓至交流特高壓電網(wǎng)。由于基本沒(méi)有與之配備的發(fā)電機(jī)機(jī)組直接接入，交流特高壓電網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)無(wú)源的“空架子”，這種情況在其它電壓等級(jí)的發(fā)展過(guò)程中是從未出現(xiàn)過(guò)的。電網(wǎng)的最高一級(jí)電壓網(wǎng)架，對(duì)于保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和功率平衡至關(guān)重要，它形成后一般直接接入其中的發(fā)電機(jī)容量都不會(huì)少于35%。比如截至2012 年底南方電網(wǎng)接入500 千伏電網(wǎng)的容量，廣東為36.6%，廣西為43.7%，云南為58.8%，貴州為50.6%；四川電網(wǎng)2013 年底接入500 千伏電網(wǎng)的容量約為47%。發(fā)電機(jī)經(jīng)兩級(jí)升壓接入電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中較為忌諱的做法，因?yàn)檫@樣必然加大系統(tǒng)阻抗，不僅導(dǎo)致電能損耗增加，還限制了輸電能力的提高。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明，沿著提高電壓等級(jí)的傳統(tǒng)路線前行，走到特高壓的時(shí)候，這條路已經(jīng)走不通了。

　　由于存在上述問(wèn)題，加之直流輸電技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了電力的大容量遠(yuǎn)距離輸送，歐美、俄羅斯、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在經(jīng)過(guò)上世紀(jì)七、八十年代出現(xiàn)的那次交流特高壓技術(shù)研究和實(shí)驗(yàn)熱潮后，從此放棄了交流特高壓。歐洲互聯(lián)電網(wǎng)盡管規(guī)模很大，但最高電壓卻只有400千伏(比我國(guó)電網(wǎng)普遍采用的500 千伏還低100 千伏)，今后也肯定不會(huì)發(fā)展交流特高壓。

　　但即便如此他們電網(wǎng)的可再生能源比例卻遠(yuǎn)高于我國(guó)。德國(guó)規(guī)劃2020 可再生能源占比達(dá)到35%，2030 年達(dá)到50%，2050 年達(dá)到80%。說(shuō)明實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)綠色化與電網(wǎng)電壓等級(jí)的高低沒(méi)有關(guān)聯(lián)。提高電網(wǎng)可再生能源比例的主要途徑：一是大力發(fā)展各種儲(chǔ)能技術(shù)，不斷擴(kuò)大電網(wǎng)的儲(chǔ)能規(guī)模；二是開(kāi)發(fā)、豐富、優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)峰手段，其中包括儲(chǔ)備和調(diào)動(dòng)需求響應(yīng)資源；三是最大限度實(shí)現(xiàn)各種可再生能源的互補(bǔ)運(yùn)行。

　　至于治理霧霾的問(wèn)題，由于建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)要消耗更多本來(lái)可以不消耗的鋼鐵、鋁材和水泥，結(jié)果無(wú)疑是事與愿違。“電從遠(yuǎn)方來(lái)”戰(zhàn)略主要依靠直流特高壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，但僅有這個(gè)戰(zhàn)略是不夠的，還要同時(shí)實(shí)施“電從身邊來(lái)”戰(zhàn)略，即以分散化方式開(kāi)發(fā)“身邊”一切可以開(kāi)發(fā)利用的清潔能源。兩者并舉，才能達(dá)到有效治理霧霾的目的。

　　第三次工業(yè)革命所顯示的世界電網(wǎng)發(fā)展方向，決定了現(xiàn)代電網(wǎng)不能再走以提高電網(wǎng)電壓等級(jí)包打天下的老路，電壓等級(jí)越高不等于電網(wǎng)就越堅(jiān)強(qiáng)。事實(shí)上，各種不斷創(chuàng)新發(fā)展的可再生能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、分布式電源微電網(wǎng)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、多端直流技術(shù)、以及包括頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)和核聚變?cè)趦?nèi)的其它新能源技術(shù)，都是對(duì)交流特高壓的否定。

　　歷史已經(jīng)證明并將繼續(xù)證明，交流特高壓是傳統(tǒng)技術(shù)路線的產(chǎn)物，它的身上帶有無(wú)法抹去的第二次工業(yè)革命的烙印。盡管它登上了傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)頂峰，不過(guò)是為傳統(tǒng)電網(wǎng)豎起了一個(gè)更加吸引眼球的“新地標(biāo)”而已。今天人們可以“創(chuàng)造條件”讓它繼續(xù)在第三次工業(yè)革命中扮演“重要角色”，也可以“順應(yīng)潮流”讓它退出歷史舞臺(tái)。“聰者聽(tīng)于無(wú)聲，明者見(jiàn)于未形”。中國(guó)電網(wǎng)的創(chuàng)新之路究竟怎么走？中國(guó)人應(yīng)當(dāng)有智慧作出正確抉擇。

　　3、我國(guó)電網(wǎng)格局的選擇

　　世界上沒(méi)有絕對(duì)不會(huì)出事故的電網(wǎng)[8]。華北、華東和華中若以交流特高壓聯(lián)成統(tǒng)一的同步電網(wǎng)，其用電負(fù)荷2020 年將超過(guò)9 億千瓦，成為世界上規(guī)模最大的同步電網(wǎng)。由于電網(wǎng)聯(lián)系緊密，一旦發(fā)生嚴(yán)重事故，其波及的范圍必然會(huì)比采用異步聯(lián)網(wǎng)時(shí)的大得多，這是無(wú)可否認(rèn)的常識(shí)。此外，“三華”交流特高壓電網(wǎng)還有兩個(gè)問(wèn)題增大了安全風(fēng)險(xiǎn)：一是網(wǎng)架采用縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，將加劇交流同步電網(wǎng)潮流的不可控性，為事故的擴(kuò)大埋下隱患；二是為促成交流和直流特高壓遠(yuǎn)距離輸電，刻意強(qiáng)化火電電源在送端的集中度，減少本應(yīng)分散接入受端電網(wǎng)的電源數(shù)量，從而降低了電網(wǎng)抵御各種嚴(yán)重災(zāi)害的能力。

　　我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)要經(jīng)過(guò)一個(gè)以化石能源為主，到初步低碳化、基本低碳化、再到綠色化的過(guò)程。由于我國(guó)目前的電力以煤電為主，因此低碳化、綠色化的主要目標(biāo)是降低煤電在電網(wǎng)中的占比。這個(gè)過(guò)程可設(shè)想分為四個(gè)階段：第一階段用12 年左右的時(shí)間，到2025年將電網(wǎng)的煤電占比(指發(fā)電量占比，下同)由2013 年的75%左右降至60%以下。第二階段到2035 年，再將煤電占比降至45%以下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的初步低碳化。第三階段用大約15年的時(shí)間，即到建國(guó)100 周年的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的基本低碳化，屆時(shí)煤電的占比控制在25%以下。第四階段即2050 年后，根據(jù)新能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步情況，繼續(xù)推進(jìn)電網(wǎng)綠色化建設(shè)。

　　低碳化、綠色化的階段目標(biāo)如何確定，需要進(jìn)行深入的研究和討論，這里提出的只是一個(gè)拋磚引玉的設(shè)想。毫無(wú)疑問(wèn)，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的艱苦努力。我國(guó)電網(wǎng)最近幾年煤電裝機(jī)速度已明顯放緩，其容量占比逐年下降。但就其發(fā)電量而言，占比卻一直還很高，下降速度也低于容量占比[10]。全國(guó)煤電裝機(jī)2010 年為68101萬(wàn)千瓦，占比70.5%；2012 為75811 萬(wàn)千瓦，占比降為66.2%；2013年煤電裝機(jī)容量大約接近8 億千瓦，占比約為64%；3 年內(nèi)平均每年約下降2 個(gè)百分點(diǎn)。而煤電發(fā)電量的占比2010 年為77.8%，高于容量占比7.3個(gè)百分點(diǎn)；2012 年由于雨量較充沛，水電發(fā)電量增加，煤電占比降至73.9%；2013 年水電平均利用小時(shí)較2012 年下降了273 小時(shí)，估計(jì)煤電占比反而高于2012 年(尚無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)字)。

　　電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)建設(shè)實(shí)踐的指南。要在不太長(zhǎng)的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)低碳化和提高能效的預(yù)期目標(biāo)，編制科學(xué)的、符合實(shí)際的、具有前瞻性和指導(dǎo)意義的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，是一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題。各省和各區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)在全國(guó)智能電網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，深入研究并制定本地2015-2050 年的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。要根據(jù)自身的實(shí)際情況，提出各自電網(wǎng)不同時(shí)期的低碳化和能效目標(biāo)，以及智能電網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)和具體措施，并在實(shí)施的過(guò)程中不斷滾動(dòng)調(diào)整和完善。