第736期【齐悦读—线上共读—透视新科技】《智能电网》
讲座题目：透视新科技——智能电网
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：魏 巍，中国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，中国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：2026年元月19日～元月25日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——智能电网
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。今天我们要聊的话题是跟电力有关，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。随着我国经济发展，我们对电力数量和品质的要求越来越高，到2010年底，我国电网规模跃居世界第一，截止到2021年末，全国发电装机容量达23.8亿千瓦，全国电网220千伏及以上变电设备容量共49.4亿千伏安。近年来，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、太阳能等清洁能源利用变得十分重要，清洁能源的并网使电网的稳定运行遇到了前所未有的挑战，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。随着大数据、人工智能、5G等技术的发展，传统电网升级换代，智能电网应运而生。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，另外一位是高级工程师张华。
目前我们国家电网供电传统的化石能源，跟新能源的比例是多少？全国平均起来的话，就是我们的清洁能源占比，可能还是不到40%，大概是20%多。我们国家为什么要建智能电网呢？在50年前，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，这个我觉得对于电网而言是一个很大的考验，也是对我们电网这种发展中的一个必经之路吧。
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，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，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，这个电脑有什么不同呢？相比于传统电网，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，然后实现我们电网的高效和经济的运行。让我们这个电网会说话、会思考，这个怎么才能做到呢？参照我们人类实现智能化的过程，在这个中间，我们要对电网的各个环节进行有效的一个感知，要实现一个广泛的通信，通信完了之后，我们要有一个大脑能够对这些收集上的信息进行一个分析和决策。决策完了之后，我们还需要有一个广泛分布的这样一个执行系统把我们的决策执行下去，就这整个环节构成了我们智慧生物一个智能化的这样一个流程，我们电网的智能化实际上也是这样来实现的。
那智能电网是如何解决新能源入网不平衡的这个问题呢？电力系统是一个能量实时平衡的系统，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，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。新能源有很强的不确定性，光照、风速都具有很强的波动性，间歇性明显，对于电网的稳定与平衡影响较大。因此，协同电化学储能、抽水蓄能和火电形成合力，用可控的部分去控制不可控的部分，是智能电网的“聪明”之处。同时，大数据支撑的智能电网能结合日典型曲线、季节性等特征，分析新能源出力特性，从而确定匹配的发电量，共同保障电网稳定运行。根据电力报告统计，2021年我国可再生能源发电装机规模历史性突破10亿千瓦，水电、风电装机均超3亿千瓦，新能源年发电量首次突破1万亿千瓦时大关，风电、光伏和水能的利用率分别达到96.9%、97.9%和97.8%。2006~2020年，电力行业累计减少二氧化碳排放约185.3亿吨，有效减缓了电力二氧化碳排放总量的增长。
我们智能电网有哪些优势，都体现在哪些方面呢？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，你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，这些公司很多的机器，或者是他们这些设备对于电能质量的要求和它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。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，这就属于供电质量？对，电能质量。
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，而我们的智能化，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，这些办法来把我们的整个电力系统传输能源的损耗逐渐地逐年地降低。如果要是遇到了自然灾害，比如说特大暴雨、台风，那这种情况智能电网怎么应对？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，从而保障了我们这个社会和民生（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，有多路电源可以对它进行供电。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路电源，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。
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。智能电网的智慧还体现在哪些方面？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。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，还能够指导我们电网的规划，那么这个也是智能电网可以做的。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？对，就是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。7个到50个这个发展太快了？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。
我国目前智能电网的建设，现在处在一个什么样的水平？智能电网实际上是一个发展者的概念，是逐渐向前滚动的，是逐渐体现在我们电网生产和运行管理的各个环节。而目前，经过十几年的发展，我们国家的智能电网建设还是取得了非常显著的一个进步，核心就是体现在我们的一些发、输、变、配、用，各个环节都做了大量智能化的一些尝试。这个我觉得和不同国家的能源结构，和整个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、地域的分布比较远。因为来说我们的能源主要是集中在西部，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，因为他们的城市和整个的这个城市规模发展得比较快。所以说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，我们国家的特高压交直流技术在我们的国际上应该来说算是领先技术，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。
我国目前的智能电网整体的应用情况怎么样？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，这块网络的一个自动化，就刚才我们所说的这里面的故障自愈，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，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，就是你用电的钱，价格它不一样，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，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。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？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要不断地进步，这是我们实现智能化的基础。
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。信息化是实现智能化的基础，我们首先要有广泛的双向的一个通信，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，2019年美国的曼哈顿的那次大停电事故，美国也指责是伊朗实施网络攻击导致的一个后果，所以说这块我觉得也成为我们现在一个巨大的挑战。电网逐渐成为了网络攻击的“重灾区”，2019年3月7日至3月9日连续三天，委内瑞拉电力系统遭到网络攻击，出现3次大范围停电事件。全国大部分州都受到了影响，此后两年的时间内，委内瑞拉又先后遭遇3次全国范围的停电事故，地区供水和网络通信都受到了不同程度的影响。究其原因，皆是受到了网络攻击引起的，根据国家工业信息安全发展研究中心发布的《2021年工业信息安全态势报告》，国家工业信息安全监测预警网络，全年捕获来自境外的恶意网络攻击累计600余万次。
电力行业是基础设施的关键组成部分，不仅关系到居民的日常生活，对于工业领域甚至国家安全都影响深远。因此，加强电网的安全建设与安全防护，是智能电网建设过程中十分重要的一环。智能是在不断升级的，现在听两位的介绍，我们已经很智能化了。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，我们现在做的更多的是人为先设定好一段程序，让机器按照设定好的程序去工作，实际上是一个自动化的过程。在未来我们有了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这种根本性的变化。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这样一个系统。我举个很简单的例子吧，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。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的超低时延和超高可靠性，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。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，比如说你要回家了提前把空调打开，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断的负荷，也就是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，几十秒、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，您发现你的车没电了，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，未来的这种普遍的应用的价值我觉得非常高的。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！如果你想了解更多的节目内容，可以下载央视频收看我往期的节目内容，我是胜春，咱们下期节目再见。
