（通讯员  邓辉）

讲座题目：透视新科技——会“思考”的电网

主 持 人：胜  春

做客嘉宾：魏  巍，国家电网四川省电力公司电力科学研究院教授级高级工程师。

          张  华，国家电网四川省电力公司电力科学研究院高级工程师。

讲座时间：2024年6月10日～6月16日

（备注：讲座视频可循环播放）

https://article.xuexi.cn/articles/video/index.html?art_id=14913111917217103920&read_id=ce6f7195-f7a6-4c31-ae2b-0fa210f5cbea&ref_read_id=fccfa3fe-9fca-46e4-a987-932ab18bdc62&reco_id=&mod_id=&cid=&source=share&study_style_id=video_default

透视新科技——会“思考”的电网

讲座内容：

各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目！我是主持人胜春。今天呢，我们要聊的话题是跟电力有关，我们知道最近我们看到了很多新能源和清洁能源发电的方式，去取代传统的发电方式，但是这些新能源和清洁能源的发电方式有一定的缺点，比如说存在间歇性和不稳定性，那如何通过科技手段来提高发电的质量呢？通过短片来进入今天的节目。随着人民生活水平的日益提高，对于环境的要求越来越高，中国正在经历一场能源变革，水电、风电、太阳能等清洁能源，已经走进每个家庭。根据2020年电力报告统计，中国清洁能源占能源消费总量比重达到23.4%，然而与传统电力有所不同的是，这些清洁能源发电具有不稳定性，会对电网和用户电器造成冲击，并给电网调峰带来困难。为了确保新能源并网之后电力运行稳定安全，如今融合了大数据、人工智能、5G等技术的智能电网拔地而起，它又如何解决新能源发展与用电安全稳定之间的矛盾呢？今天请来的两位嘉宾，一位是国网四川省电力公司电力科学研究院的教授级高级工程师魏巍，欢迎您！另外一位，是高级工程师张华，欢迎您！我听说过发电站，但是中间的电网这个概念并不清楚，两位能跟我们解释一下电网是一个什么样的概念吗？

简单来说啊，电网就是把电能从发电站送到千家万户，送到我们手上的这样一个网络，它主要是由远距离的电力传输线路和变电站里面的变电设备所组成的。电网从结构上而来，它分为远距离的输电和到了我们附近之后，再把它降压我们的变电环节，然后再通过我们的配电线路送到我们的千家万户里面，加上智能这两个字，这个电网有什么不同呢？就是让电网具备智能化，相对于传统电网，就是让我们电网本来该人做的事情，让机器去做，让系统去做，让我们的电网会说话、会思考，而且会自己控制自己，然后实现我们电网高效和经济的运行。说到这个智能电网，我们了解到人工的成分越来越少了，我们通过短片去了解一下。电网主要是负责将电厂发的电输送到用户，在智能电网诞生前，电网的巡护、管理、信息采集和控制大都依靠人力来完成，效率不高还费时费力。随着传感测量技术、通信技术等新技术的发展，电网也能实现自动化的电力传输。智能电网有哪些优势？它又是如何确保用电稳定和安全的呢？我们智能电网有哪些优势？都体现在哪些方面呢？

在50年前吧，就是在我们的建国（新中国成立）初期，我们国内更多的可能是采用火电，然后少部分的水电。但是随着我们新能源技术的高速的发展，我们现在的发电形式会多样化，有风电，有太阳能，还有潮汐，还有我们现在的核电，各种发电形式汇聚于此。因为大家都知道新能源具有间歇性和很强的波动性，那么它和我们传统的火电和水电的这种平稳性，它的特性是不一样的。那么它带来一个很重要的问题，就是它的这种间歇性和波动性，会对我们的大电网产生很大的冲击，那么我们的电网对于多种能源形式的这种上网能不能够均衡，而且高效、安全地接纳。新能源的能量如何平衡的问题，这就是我们智能电网要解决的一个核心问题。在全国各地有不同的方法，在我们的西北地区，它是通过火电来平衡新能源。就是新能源少的时候，控制火电马上多发一点，新能源多的时候，控制火电少发一点。而我们四川有一个得天独厚的优势，因为我们有大量的水电资源，而水电很大部分水电是有水库的，它天生具有储能和调节的能力，所以说我们四川的接近1000千万千瓦的风电和太阳能，它们储能的平衡是靠水电厂的调节来为它服务的，比如说这个太阳能发电。有太阳的时候，它电力非常足，但是没有太阳的时候，它就无法发电了。在我们的智能电网当中，怎么把它储存起来，均衡地发给用户呢？

电力系统是一个能量实时平衡的系统，也就是说在任意一个时刻，整个系统当中发的电跟用的电基本是持平的。这些年，随着储能技术的发展，给我们电力系统储存能量提供了这样一种可能，但是目前受储能行业技术发展的现状（限制），能够提供的储能能量，还是非常少的。目前能够实现大规模储能的，典型的就是抽水蓄能电站，刚才说的那个问题呢，我认为应该是从两个角度来看。第一个，应该是在不同时间尺度。你刚才说的是一天，还是一年，还是一个月，你的光照，你刚才说的是晚上和黑夜，那么应该是个日调节。如果说放在全年来看的话，我们就应该通过我们的大数据来统计这个区域的风电的资源或者是光伏的资源，它在这个年度范围内，它的整体的平衡是多少。那么我们有了这个数据以后，不仅仅可以指导我们整个电网的运行，还能够指导电网的规划，那么这个也是智能电网可以做的。这说的就是我们电力系统运行控制里面一个非常重要的东西，叫作电源的一个预测，只有预测准了，它未来的发电趋势，我们才能够事先做好应对的方案。您说这个智能电网具有这样的功能，我们传统电网是不是就很难收集这样的电力？

传统电网也要预测，但是它们预测的方法是不一样的，更多靠历史经验里面，靠人的经验去判断未来的走向。相对的结果可能也不如这个质量要高是吧。对，它除了解决我们刚才说的技术问题，它更多的还有一个重要的职能是解决我们电网企业的劳动效率、劳动生产力的问题，就说以前靠人做的事情，我们现在靠机器了。我们四川在十年前只有7个500千伏变电站，现在有50多个，但是我们的整个四川公司的人力并没有一个大规模的增长，反而还下降了，这就需要先进的一些智能化技术来支撑，从这个方面它可以实现一个高效。另一个方面，就是电力系统本身的高效，就是电力系统运行的经济性，能源在传输的过程中，它经过每一个元件，因为都要发热，都要产生损耗。而智能化呢，可以把这个损耗逐渐往下降，通过优化控制，优化能量的一些方向，这些办法来把整个电力系统传输能源的损耗，逐渐地逐年地降低。我们现在的城市电网不仅仅是对电力有需求，比如说我们一栋大楼有多少企业，有多少用电负荷，这个是对于整个电力的一个需求，我举个例子吧。比如说现在我们很多的招商引资，会引进一些外来的高新企业，比如说苹果公司，包括中国的华为，这些公司的很多的机器或者是他们的这些设备对于电能质量的要求，和它的这个供电持续性的可靠性，会提出非常高的要求。为什么？它的制造的工艺非常地精密，如果电网时不时我们电压都在波动，时不时你的电能质量会发生一些突变，那么会对它的产品质量产生很大的影响，从而对企业的发展造成影响。所以说针对此我们不仅仅要满足于供电，还得要保证这个电的质量很好，这个就是我们所说的电网的这个可靠性和对电能质量的高效的供给。

说到这儿，可能我们普通用户这些年是没什么感受了，因为我们家里电器运行都非常平稳。前些年电力供应不足的时候，那时候会有电灯闪，这种状态，这就属于供电的质量，电能质量。可靠性呢，是衡量电网生产运行水平的一个核心指标，也是我们电网企业长期致力于提高的一个关键指标。而现在呢，我们在提高可靠性这一块有很多种办法。其中一个核心的办法，就是提高我们的电网智能化、自动化水平。智能电网它相对于传统电网比较起来，如何去抵御灾害呢？我们通过短片去了解一下。2021年7月21日，河南受强降雨、大风天气影响，数个电力杆塔和导地线不堪重负，发生倒塔断线事故，数百条馈线故障跳闸，数万条告警信息犹如暴风雨般引爆系统。此次灾害导致电力设施受损严重，但是智能电网自主有效地隔绝了受灾故障点与周边电网的连接，并没有导致大面积连锁断电、电网崩溃的情况。河南的电网主干网架一直运行稳定，在保证主网安全的前提下，电力人员对重点供电设施进行24小时监测，对一处处受灾点及时采取措施积极抢修，逐步快速地恢复了居民的正常用电。这个电网能做到这样吗？是怎么做到的呢？

当电网遭受到自然灾害或者重大冲击的时候，我们以前的电网可能就会发生大停电，或者电网的解列。但是我们现在的电网呢，能够自动地智慧地帮我们找到我们的故障点在哪个地方，然后帮我们有效地隔绝故障，让我们的电网进行重构，以防电网发生大停电和崩塌，从而保障了社会和民生（稳定）。是的，我们就以用户侧给用户供电的配电网而言，通常一个重要的用户呢，有多路电源可以对他进行供电。而其中一路电源发生故障之后，我们如果实现了自动化和智能化，那么我们就可以通过快速的检测来把这个故障在毫秒级对它进行一个隔离，然后再通过很短的时间切换到另外一种电源，从而保证对我们用户的供电，基本上感受不到这个故障的过程。我国目前的智能电网的建设，现在处在一个什么样的水平上呢？整体的应用情况怎么样？这个我觉得和不同国家的能源结构，和整个的国家的战略发展肯定有一定的关系，因为毕竟我们国家属于发展中国家，而且我们国家的能源和我们的负荷区域、地域的分布呢，比较远。因为来说我们的能力主要是集中在西部，那么在东部呢，我们的沿海地区可能它的负荷相对会比较重一些，因为它们的城市，和整个的这个城市规模发展得比较快。所以说呢，我们的智能电网也是考虑了整个国家的这样一个资源的分布，和国家的这样一个战略发展，所以说智能电网虽然要有灵活的大脑，但是也要有很强健的体魄。这就是我们的特高压直流，交直流输电，那么它是构建整个智能电网最重要的一个基础，也是实现西电东送，这个国家战略的一个很重要的一步。

那么目前来看的话，我们国家的特高压的交直流技术，在我们的国际上应该来说是算是领先技术，那么在这个新能源发电，包括分布式发电，包括我们的储能技术，我们可能还是在发展中阶段，在电网的各个环节实际上都在广泛应用。我现在举两个例子吧，用户能够感受到的一个就是我们的配网自动化系统，它是通过数字化的手段来实现我们电力系统里面配电这个环节，跟用户直接相关这个环节，网络的一个自动化。就刚才我们所说的故障自愈，是它其中的一个核心作用。通过它，我们可以减少每个用户的一个停电时间，然后提高每个用户的供电可靠性和供电电能质量，减少低电压这种问题。另外一个例子，我想举一下就是给用户直接交互的智能电表这个环节，你知道我们以前的电表是机械表，后来我们国网公司花大力气全部换成了智能电表，那么智能电表有什么好处呢？不用去营业厅交费了，对用户体验来说非常重要的一个东西，然后呢，对于我们来说，它还有很多作用可以实现，比如跟用户交互，那么通过什么载体跟用户交互，智能电表就是其中一个很重要的载体。它可以通过发布实时电价，就是说用电高峰期的时候，电价贵一些，用电低谷期时候电价便宜一些，让用户自己去适应。

这个我补充一下，在电网公司里面，我们有一个叫分时电价的原则。分时电价什么意思呢？就是一天24个小时，由于这个区域的特点，造成了每个时间段的用电的成本，就说你用电的钱吧，价格吧，它不一样。那么我们的用户，能够根据这个分时电价的信息，来有效地去选择我什么时候洗衣服，什么时候做饭，什么时候利用我刚才说的太阳能来发电，然后来实现你生活的便利化，包括我们经济上的一些提升。用户跟涉电的一些服务，在里面的一些体验会变得更好，比如我们现在电费管理。尤其是普通居民可能感受还要弱一些，我们的一些工商业用户，他们感受比较强烈一些，涉电的报装，平时的结算，还有类似的一些业务过程当中，会变得非常方便。随着技术不断地升级，这个成本会不会摊到我们普通的用户身上，也就是说我们居民的电费会因此而增加吗？事实上这些年以来，我们国家的尤其是居民端的电费，基本上是没怎么变化的，反而还有所降低，包括像去年（2020年）到今年（2021年）的疫情，国家电网公司对工商业，实行了一个大幅度降价的行为，从而来分摊他们的成本。

就像你刚才说的，我们实现智能化之后，需要有很多额外的一些系统，和额外的一些技术来保障智能化。这部分的成本从哪里来？就靠提高电力系统的一个运行的能效，提高我的全民的劳动生产力这种方式来节约成本。在智能电网的建设过程当中，遇到了哪些问题？要实现整个电网的一个智能化，我认为挑战是方方面面的，电力系统是很复杂的一个系统，我们把它叫作人类目前为止建造的最复杂的工业系统，全国都是连在一张网上的，相互是有影响的，那么这么复杂的一个系统，我们对它的运行机理和控制方法的这方面的认识还有所不足，尤其是它不断在兼容新的东西。新进来的一个东西，风电、光伏、电动汽车，它的特性都不一样，这些新的东西进来之后，实际上显著地改变了电力系统原来的结构和运行方式。所以说它的理论和方法只有不断地进步，这是我们实现智能化的基础。那么在我看来的话，目前我们的电网可能有三大问题急需解决，第一个是什么？第一个就是我们电网的一次设备，变压器，输电线路，包括我们的一些EACTS装置（柔性控制装置），这些设备的能力的可靠性是不是能够支撑智能电网持续地运行，这个我觉得很可能是（与）我们国家的这种制造业，包括我们的科技创新水平息息相关的，这是第一个。

第二个就是我们的电网和国家的这种发展战略，或者是和我们的城市发展，是不是能够如影随形。因为大家都知道我们现在的城市的生活的节奏变化也很快，居民的这种需求性也在日新月异地。不断地提升。那么大家对电网的要求，也会不断地提升。大家要知道，我们电网的建设是具有一定的周期的，那么你的要求我们是不是能够很及时地满足，这个也很关键。最后一个，就是我们整个电网和其他能源的这样一个融合。未来智能电网加入到我们整个的国家的能源战略系统去以后，我们可能会出现一个叫作energy-hub，也叫能源路由器，那就是我们的电力和石油，包括和天然气，它会融合在一起。为什么？因为我们的各行各业的这种交融度会更高了，那么我们的智能电网能不能满足各个能源行业相互的融合，我觉得对于电网而言是个更大的挑战。还有一个巨大的挑战，现在看起来越来越严重和迫切，就是信息安全的问题。因为智能化，我们要实现智能化，信息化是实现智能化的基础，我们首先要有广泛的双向一个通信，才能够具备智能化的条件，而现在我们的电力电网这个这样一个系统，已经成了网络安全攻击的首要目标。近几年委内瑞拉、伊朗都发生过因为网络安全攻击所导致的大停电事故，所以说这块我觉得也成为我们现在一个巨大的挑战。说到这个话题，我们看看我们记者编辑的短片。

2020年7月11日，青岛5G智能电网项目一期工程正式交付投产，这标志着目前国内规模最大的5G智能电网正式建成。据了解，工作人员只需要通过电力塔杆上的5G+4K超高清摄像头，来监控输电线路和配电设施，就可以及时发现故障隐患，能节省80%的现场巡检人力物力。借助5G的超低延时和超高可靠性，还能快速定位、隔离和恢复电网线路故障，把停电时间从分钟级缩短到秒级甚至毫秒级，未来智能电网必将持续深入地向安全性、智能化方向发展，也有助于推动我国能源向低碳化、清洁化、高效化提升，成为能源转型的关键支撑。我们知道智能是在不断升级的，现在听两位的介绍已经很智能化了，那未来我们努力的方向会是什么样的？电网的智能化是不断发展的概念，它不管在哪个时期，它得有新的内容。像现在我们还是在做一些，还在做很多电网基础管理的一些智能化的应用，在未来我们有新的智能化的一些技术，大数据，人工智能，先进的移动通信技术，甚至量子通信这些东西，云计算这些技术的加入，会不断地给我们智能化（增添）新的武器。未来我们要让机器具有人类学习的能力，具有自己发现规律的能力，这一块我觉得以后人工智能技术会在我们电网的各个环节广泛应用。

据数据统计，在2060年的时候，我们国家的新能源的发电占比会达到50%以上，说明我们的传统电力系统以化石能源为主的这种发电模式，会发生根本性的变化。第二个，我认为这个电网具有自学习功能非常重要的，那么目前为止，我们国家电网公司也在开发相应的智能化系统。我举个很简单的例子，大家可能会更清晰一些。那么大家知道电网电力系统非常地庞大，它发生的故障或者是类型也非常地繁多，那么什么时候发生故障，然后发生故障以后，电网的这个演变方式是什么样子的，我们是不得而知的。我们现在是构造了一套智能化的这样一个仿真平台，也就是演示平台，在电网并没有发生实际的这样一些扰动的时候，我们可以人为地去设置这些故障，这些扰动，然后预先地来判断电网会发生什么情况。那么我们既然未卜先知了，我们就可以对（电）网进行实时控制，实时保护，而保障我们电网的这种安全运行。未来这个智能电网给我们的生活，带来了实在改变会是什么？我认为对于普通民众来说，体现在用电更可靠、更安全，还有就是更清洁，我们的双碳目标。以后我们可能对每一个用户，他用的电里面有百分之多少来自清洁能源，百分之多少来自化石能源，都能够进行一个准确的评估和跟踪，然后还有就是用户家里的设备可以参与电网的控制。

比如说感受到你要回家，提前把空调打开，提前把环境给你调好，然后用户设备参与，可以主动参与电网的控制，从而追求通过电网来赚钱。也就是说我的空调它实际上是一个可中端的负荷，也就说夏天我可能停个几秒钟、几分钟，不太影响房间的整体温度，那这样的话，夏天空调的量又很大，几分钟这样一个调节，对电网的调节是非常重要的。电网愿意花钱，或者说给用户更便宜的电价，来换用户他的设备参与我电网的控制。就是我停一分钟你给我多少钱。对，或者说你把你的设备交给我们来控制，我可以给你更便宜的电费或者其他的一些配套的政策。类似的还有我们以后的要大规模发展的储能设备，这些储能设备以后肯定都不再是电力公司来投资，全社会都可以投资，那么他们可以以服务的形式参与到整个电网的运行当中去，从而支撑一个新的产业的发展。以后在我们的智能电网背景下，我们的电源会呈现这种分布式的发展。那么在电力体制改革的这种背景下，我们包括各个企业，包括我们的居民都能够自己在自己的小楼上，然后设立光伏板，通过我们合理的这种定价方式来进行并网发电。您指的是这个太阳能家用的发电。对。

现在我们是研发了一套叫作电能和交通的这个智慧协调系统，也就是说，如果您下班回家，在行驶的途中，您发现您的车没电了，那么最直观的反应您会到最近的一个充电站去充电。那么如果大家都这么做的话，往往会造成某些充电站的负荷非常大，交通非常拥挤，那么是无序的。拥有了我们这套智能系统，它能够有效地来评估，您到最极限的充电位置是哪里，然后通过综合地来协调，既能保证我们整个的充电站均匀地充电，然后又能保证我们的交通能够通畅，那么这个靠人工是没有办法算得出来的，所以说您也许到了一个更远的地方充电，但是您会更快地回家，给我们带来了很大的一个便利。未来的这种普遍的这种应用的价值，我觉得非常高的。好，那今天非常感谢两位来到我们演播室当中，给我们介绍智能电网的这样一个话题，让我们对未来又一次充满了憧憬。好，也感谢您收看我们今天的《透视新科技》节目！如果您想了解我们更多的节目内容，可以下载央视频收看我们往期的节目内容。我是胜春，咱们下期节目再见。