(一)什么是智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是現(xiàn)代化輸電和配電系統(tǒng)的總稱，目標是為了實現(xiàn)更多的利用分布式能源、促進電力提供商之間的競爭、建立電網(wǎng)自動化監(jiān)測系統(tǒng)、提高電力供應(yīng)質(zhì)量、增強電力用戶的互動最終達到節(jié)約能源的目標。

未來的智能電網(wǎng)，是由多個自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式運作。快速響應(yīng)電力市場和企業(yè)需求；利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電力服務(wù)；具有快速診斷、消除故障的自愈等功能，能為社會經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和節(jié)能環(huán)保提供保障。

(二)智能電網(wǎng)VS傳統(tǒng)電網(wǎng)

很多人可能會感覺“電網(wǎng)”一詞可能比較專業(yè)和難以接近，甚至有些不明所以。這樣的說法在某種程度上是對的，因為它代表了人們對“傳統(tǒng)電網(wǎng)”時代的認識。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)是一個相對封閉的系統(tǒng)，一般情況下只有專業(yè)人員才能深入了解。而智能電網(wǎng)則完全不同，它是一個開放性的網(wǎng)絡(luò)，用戶可以主動參與，并可與電網(wǎng)真正互動起來，而不是像現(xiàn)在一樣被動的接受。

智能電網(wǎng)在用戶端最主要的特征在于使用了智能電表。它可以讓電力供應(yīng)商實行分時電價，允許負荷控制開關(guān)來控制能耗較大的設(shè)備，讓它們在電力便宜時工作。基于通訊技術(shù)的智能電表讓用戶和電力供應(yīng)商實現(xiàn)實時交互，電表顯示分時價格和當前電力消耗功率，讓用戶在時間上有選擇性的進行能量消費。

智能電網(wǎng)的應(yīng)用可以降低發(fā)電容量的需求，負荷曲線可以通過市場電價來調(diào)節(jié)。可再生能源的支持者也偏好智能電網(wǎng)，因為可再生能源，例如太陽能、風能在自然界中是間歇式的，可再生能源發(fā)電占比較高的系統(tǒng)必須具備較好的負荷調(diào)控系統(tǒng)，在風能、太陽能不充足的時期可以提高電價，降低系統(tǒng)對電力的需求，相反，在可再生能源豐富時，降低電價，促進電力消費。由此可見，智能電網(wǎng)的交互式能源消費模式對于電網(wǎng)的穩(wěn)定具有重要意義。

總之，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)重視實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間的雙向互動，可以幫助家居生活實現(xiàn)更加清潔、高效、安全、經(jīng)濟的目標，既保證了家居用電的安全性和經(jīng)濟性，又提高了電網(wǎng)設(shè)備的使用效率，能極大地促進節(jié)能減排，非常符合當前“低碳生活”的潮流。

(三)智能電網(wǎng)國內(nèi)外的應(yīng)用

1.國外應(yīng)用。

美國方面，2009年8月5日，奧巴馬于在印地安納州北部城市埃爾克哈特的汽車制造企業(yè)北極星公司發(fā)表講話時再次重申，要“建設(shè)一個可實現(xiàn)電力在東西兩岸傳輸?shù)男碌闹悄茈娋W(wǎng)”，明確提出“建設(shè)一個更堅強，更智能的電網(wǎng)”，最大限度發(fā)揮美國國家電網(wǎng)的價值和效率。

2004年，由美國能源部牽頭成立電網(wǎng)智能化建筑委員會(GridWiseArchitectureCoucil，GWAC)，其目的是定義一個可操作、互動通信的智能電網(wǎng)整體框架。

關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域分為三個方面：

(1)電網(wǎng)運行與管理方面。這方面技術(shù)包括實時監(jiān)測、快速仿真與建模、輸配電自動化、需求側(cè)響應(yīng)、集成通信技術(shù)、先進大容量導線、決策支持與人機接口技術(shù)、電網(wǎng)運行控制技術(shù)與信息融合等；

(2)分布式能源方面。主要包括分布式發(fā)電互聯(lián)與儲能技術(shù)集成兩方面。其中，儲能技術(shù)方面，石墨-酸性電池組應(yīng)用較為普遍，鈉硫電池已經(jīng)可以商用，而潮流可逆的電池組正在研發(fā)和實證中。一些超導儲能(將能量儲存于超導線圈中)單元也正在運行中，而小規(guī)模的飛輪已經(jīng)出現(xiàn)在定點后備系統(tǒng)中。

(3)用戶管理方面。主要包括四個方面的研究工作：智能表計，每時每刻對電能使用進行數(shù)字化記錄，并通過網(wǎng)絡(luò)上報；智能建筑和設(shè)備，可在電網(wǎng)處于較大壓力下時主動減少用電需求；用戶電壓自動調(diào)節(jié)，通過將調(diào)節(jié)單放置于用戶側(cè)，將電壓調(diào)節(jié)至恰好能夠滿足需求的基本水平，在節(jié)省電能的同時延長電器壽命；用戶門戶，使得用戶可以通過其接入電力系統(tǒng)，從而能參與電力市場交易，提供反饋信息并采取行動以響應(yīng)系統(tǒng)的變化。

2006年10月，美國圣迭戈(SanDiego)法學院能源策略研究中心在全美地區(qū)，完成了一項對智能電網(wǎng)概念進行實踐的研究。在對圣迭戈地區(qū)電網(wǎng)進行初步分析基礎(chǔ)上，研究實施智能電網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)可行性及成本效益估算。圖中給出的是圣迭戈的智能電網(wǎng)研究步驟。

項目組分析圣迭戈天然氣發(fā)電現(xiàn)狀、輸配電基礎(chǔ)設(shè)施、通信及相關(guān)的政策和市場結(jié)構(gòu)，結(jié)合經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展，認為隨著環(huán)保限制日益嚴格，該地區(qū)將會建立越來越多的私有發(fā)電系統(tǒng)，如光伏發(fā)電系統(tǒng)；對電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求將顯著提高，必須進行通信系統(tǒng)、先進的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和技術(shù)、輸電導線制造技術(shù)的研究，并安裝新型的數(shù)據(jù)采集裝置。

在成本利潤分析方面，項目組提出了13項改進措施，并估計在20年后將給公共事業(yè)帶來14億美元的回報，而總投資額只需要4.90億美元。

2008年3月12日，美國科羅拉多州愛科塞爾能源公司(Xcel)宣布投資1億美元將科羅拉多州的Boulder市建成全美第一個智能電網(wǎng)城市(SmartGridCity)。

Boulder位于科羅拉多州首府丹佛西北40公里，是一個只有9萬多人口的小城，面積65.7平方公里。項目實施過程中在城市里建立了新的電能測量系統(tǒng)，不僅可以測量用電，還可以將信息實時、高速、雙向地與電網(wǎng)互聯(lián)；升級電網(wǎng)來支持獨立的發(fā)電和儲電設(shè)備接入，如家用太陽能電池板、電池、風力渦輪機和混合動力車等設(shè)備；安裝了2萬5千只新的智能電能表，方便用戶根據(jù)實時電價合理安排電器使用。城市中很多交通工具使用電力能源，而風能、水能和太陽能等清潔能源