1、2、國外智能電網評估現狀及評估體系研究目前，針對智能電網的相關研究主要體現在 4 個方面，包括高級量測體系(AMI)高級配電運行(ADO)高級輸電運行(ATO)和高級資產管理(AAM)美國生產力和質量中心(APQC)與全球智能電網聯盟(GIUNC)在 IBM 的支持下提出了智能電網成熟度模型(Smart Grid Maturity Model)，它為電力企業發展智能電網提供了一個行動!投資和實踐的路線圖；美國能源部(DOE)提出了智能電網發展評價指標體系；美國電力協會(EPRI)提出了智能電網建設評估指標；歐盟提出了智能電網收益評估體系。2.1智能電網成熟度模型智能電網成熟度模型認為智能電網的

2、發展可以提高系統的可靠性和效率，接納更多的新能源，使用戶更多的與電網互動。智能電網成熟度模型將智能電網的發展分為五個不同的成熟度階段：1)僅具有發展智能電網的設想，尚未有明確的規劃和發展策略；2)具有一定的戰略規劃，并至少一個智能電網的重要業務領域開始投資和實施；3)智能電網的各個組成部分開始相互整合，實現兩個或兩個以上的業務領域整合或產業鏈升級；4)電網能夠實現整個企業范圍的跨環節綜合觀測及綜合控制，有可能形成新的經濟或商業模式；5)電網有能力在新的業務、運行環境等機會出現時，充分利用并發展壯大。智能電網成熟度模型從 2 大領域的 8 個維度對智能電網的發展進行評估，具體評價體系如附 1 所

3、示。可見，該模型對智能電網進行了較深入的刻畫，通過共約 200 個特征給出智能電網各個階段的特點和具體表現由于評價體系中有大量的定性指標描述，該評估體系對評價者有著較高的要求。采用該體系應用于指標評估時，需要將被評對象按照該表中所提到的性征和期望進行打分判斷其當前水平，然后參照各等級的期望水平，判定被評對象所處的等級和層次，給出評價結果。表1 智能電網成熟度模型維度評價內容等級1等級2等級3等級4等級5策略、管理與監管有發展智能電網的遠景;支持試點工作;與監管機構的非正式討論;發展規劃的確認;初步戰略和業務計劃的批準;初步規劃的投資建設;良好的智能電網建設預算;與監管機構和相關單位展開協作;實

4、踐并驗證想過概念;將智能電網發展戰略和行動納入公司整體戰略中;部署智能電網管理機構;保證智能電網跨行業的合作;與監管機構協商合作使資金投資智能電網;智能電網驅動公司戰略制定并影響公司發展方向;智能電網是公司的一個核心競爭力;與外圍相關行業共享發展戰略;由智能電網衍生全局的發展戰略;優化稅率和監管政策;新的商業模式的出現和實施組織公司表明需要進行變革;公司執行改變承諾;具有新的視野以影響發展;更多的終端到終端的合作方式;完整的跨環節設計和建設梯隊;評估智能電網的績效和收益;智能電網驅動公司結構的改變;平衡的發展智能電網;以績效和收益作為智能電網建設成功的標準;繼續引導交叉業務的合作;公司結構采用

5、矩陣結構或者覆蓋結構;一體化的系統和控制引領組織結構的變革;允許相關利益者改革的終端到終端的電網結構;編制壓平,縮小編制;所有相關行業的協作運行;出現支持新型服務的組織結構;技術探索智能電網IT支持體系發展戰略;更改智能電網IT控制過程;確定需要發展的新技術;建立評估體系跨環節平臺采用一致的IT戰略;選擇通用的硬件;不同業務直接的通用的技術標準;通用的數據通訊概念;實施信息安全IT技術改進的業務流程;通用的數據和架構標準;先進的智能分析;先進的傳感器;改進的跨環節合作性能;數據通訊部門有詳細的戰略和技術終端到終端的數據流;IT化的業務流程;真實世界感知系統復雜事件的處理、監測和控制;預測模型和

6、近實時仿真,分析優化;實現企業范圍內的安全管理自計算、學習技術;社會與環境意識到智能電網解決當前問題的作用;公司運行符合環保要求;倡導節能,綠色;可再生能源計劃為客戶建立了能源效率方案;“三底線”的觀點(財務,環境和社會);證明環保概念;向客戶提供消費信息積極的方案;分段的為客戶定制信息,考慮環境和社會效益在內;計劃、鼓勵削峰;可持續性的報告;各環節三底線的同步與外部利益相關者的協作;環保驅動型投資;環境記分卡/報告;削峰計劃;分布式電源的容納能力;節能的用電設備實現三底線;客戶可自己管理自己的消費;為客戶量身定制的分析和建議;管理分布式電源電網運行探索新的傳感器,開關,通訊設備和技術;組件測

7、試、驗證概念;探索停運和調度與自動化變電站;建立基于功能技術的試點項目最初的子站自動化項目;實施先進的停電恢復方案;關鍵設備的遠程監控試點;擴大和延伸通信網絡投資跨職能/系統共享數據;使用輔助分析、控制、決策支持系統;開始從利用估計值計劃到基于實際數據的計劃的轉變用戶電表成為重要的電網管理感應器一體化的運行;動態電網管理;基于實際數據的預測技術;通過終端到終端實現信息的獲取;自動保護裝置自愈能力;全網范圍的自決策系統;優化的稅率設計和監管政策;用戶管理和體驗研究如何通過智能電網技術重塑客戶體驗;試點高級量測;基于可靠性的投資;用戶遠程控制;細化的客戶用電數據;評估新的服務和交費方式的影響高度細

8、分的客戶數據;雙向計量,遠程控制技術;客戶可以參與需求響應;基于價格體系的用戶消費分析;電路停電通知;家庭網絡的計費方案;自動價格響應信號;一般客戶的綜合經驗;最新的客戶用電信息;客戶自主管理能源終端和消費;家居停電自檢;即插即用的發電設備;產業鏈整合基于產業價值鏈的負荷管理;支持分布式電源;發展多種資源組合戰略;引入、支持家庭能源管理系統;包含電力行業生態系統的價值鏈體系;投資支持多種資源組合的試點項目;針對分布式電源,需求響應等的資源綜合規劃;向用戶開發的市場和消費信息;通過輔助服務改進能源的調度、交易;考慮新資源和實時市場的投資優化模型;能和家庭網絡溝通,可視的控制用戶的大型用電設備協調

9、管理整個能源供應鏈;協調控制所有的資源;通過日益細化的市場實現優化調度資源;2.1美國能源部（DOE）發布的智能電網發展評價指標體系美國能源部(DOE)評估框架體系于 2009 年 7 月發布，其主要包含兩個方面：一是對美國的智能電網的理解；二是給出智能電網發展的評價指標。美國能源部提出智能電網應具有以下六種性能：1)基于充分信息的用戶參與；2)能夠容納所有的發電和儲能裝置；3)允許新產品!新服務和新市場的引入；4)根據用戶需求提供不同的電能服務質量；5)優化資產利用效率和電網運行效率；6)電網運行更具柔性能夠應對各類擾動襲擊和自然災害。 表2智能電網發展評價指標體系(DOE)指標分組指標名稱

10、指標類別局部、區域和全國協作機制動態定價建設性實時運行數據共享建設性分布式電源互聯政策建設性政策與監管進步建設性分布式能源技術基于電網狀態的負荷參與建設性微網服務建設性聯網的分布式發電(包括可再生和非可再生)建設性電動汽車與混合動力汽車建設性響應電網的非發電的需求側設備建設性輸配電基礎設施輸配電系統可靠性數值性自動化水平建設性高級計量(AMI，Advanced Metering Infrastructure)建設性高級系統量測(PMU及WAMS等)建設性容量因數數值性發電和輸配電效率數值性動態線路容量建設性電能質量數值性信息網絡和財務計算機安全建設性開放架構/標準建設性風險投資數值性根據以上特

11、性的描述，提出了一個由 20 項指標構成的評估體系，如表 2所示。在該體系中，評價指標被分為兩類:建設性指標和數值性指標。建設性指標是指描述支撐智能電網的屬性的指標，其可以反映智能電網發展的推進程度，從量的角度智能電網建設的進展情況；數值性指標是指能夠描述智能電網達到某種程度的數值指標，反映智能電網發展的成熟程度，從質的角度衡量智能電網建設的效果。使用該指標體系進行評估時，根據被評對象的表現，對建設性的指標采用低、中、高三層次的定性描述，對數值性的指標采取直接量化的方式獲取指標值。指標結果可以采用各種組合用于分析，如按照電網運行領域進行分析和按照智能電網特性分類等。2.3 EPRI 發布的智能

12、電網建設項目成本/收益評估指標EPRI 在 DOE的基礎上建立了美國智能電網建設及其項目的評估指標體系，該指標體系可以用于智能電網整體建設進程和單個建設項目的評估，其評價目的是智能電網建設進程的推進程度和收益情況，并為估算智能電網建設的成本/收益分析提供基礎。EPRI 對美國智能電網特性描述為：1)基于充分信息的用戶參與；2)能夠容納所有的發電和儲能裝置；3)允許新產品、新服務和新市場的引入；4)根據用戶需求提供不同的電能服務質量；5)優化資產效率和電網運行效率；6)通過自動預防、隔離和回復來應對擾動，即自愈功能；7)電網運行更具柔性能夠應對各類擾動襲擊和自然災害。相比 DOE 提出的智能電網

13、特性，EPRI 提高了電網自愈功能的重要性，使其單獨成為智能電網的一大特性。這意味著 EPRI 對電網本身建設的重視程度要大于 DOE，其提高了智能電網特性描述中電網自身運行情況所占的比重基于以上工作，EPRI 建立的智能電網建設項目收益評估體系如表 3 所示。表3 智能電網建設評估指標(EPRI)智能電網特性智能電網建設評估指標基于充分信息的用戶參與能夠收到電網信息的用戶比例客戶端的數量選擇做出決定或委托決策全的客戶數能實現數據同學的電表安裝數量能發送貨介紹電網信息的電表數量具備數據通訊、自動控制電器能力的客戶數量及其所占的負荷比例負荷控制比例通過價格和成本信息為客戶節約的電費能通過儲能或發

14、電系統參與需求響應的用戶數能夠容納所有的發電和儲能裝置可控的分布式電源比例及能進行價格響應的比例分布式電源發電量和裝機容量比存儲的非可再生能源用于削峰的比例不同時間、節點的負載系數采用熱電聯產的分布式電源用于輔助服務的電量(或電力)熱電聯產的分布式能源或可再生能源比例配網容納雙向潮流的能力允許新產品、新服務和新市場的引入具備終端到終端、互操作認證產品的數量智能住宅的數量輔助服務提供的電量或電力比例插入式電動汽車的銷量及比例根據用戶需求提供不同的電能服務質量電能質量指標的改善情況電能質量測量點占客戶總數的比例可識別并預測的電能質量事件用戶抱怨電能質量的次數電能質量提高所減少的系統損失和設備故障次

15、數微網數量和微網負荷比例SCADA 的安裝數量及其覆蓋的負荷和電量比例PMU 的安裝數量及其覆蓋負荷和電量比例數據源于 PMU 且能共享的負荷及電量比例具備實時數據管理和可視化服務的系統數量及其負荷和電量的比例自動化輸電系統或先進量測工具所覆蓋的負荷及電量比例優化資產利用效率和電網運行效率由于智能電網技術而延緩的發電機投資容量由于智能電網技術而延緩的輸電線路和變電站投資總量資產利用率水平或負荷系數運維成本的減少停電恢復時間的減少電網設備故障數量的減少通過自動預防、隔離和恢復來應對擾動實時監測的節點和客戶數量比例可靠性指標的提高大面積停電事故的減少停電時間的減少通過分布式電源和需求響應所減少的停

16、電次數電網運行更具柔性能應對各類擾動襲擊和自然災害配電網負荷替代途徑數量分布式能源普及率及地理分布廣泛性成功抵御網絡攻擊的次數停電恢復時間的縮短2.4歐洲智能電網收益評估指標體系歐洲發展智能電網的主要驅動力是應對能源和環境的挑戰，尤其是歐盟能源和環境協議設定的一系列目標：1)減少 20%的溫室氣體排放；2)達到 20%的可再生能源比例；3)減少 20%的主要能源消耗因此，歐洲對智能電網的描述是可以整合所有連接到它的用戶的行為，包括發電機，消費者和其他所有連接的客戶在內，已實現可持續的!經濟的!安全的電力供應的智能電力網絡。歐盟智能電網的發展目標主要是通過智能電網的建設實現低碳的電網和能源系統，

17、如通過提高風電等可再生能源的并網比例和分布式電源!需求側管理等技術的發展以實現電力行業節能減排的目的。基于以上對智能電網的描述，歐洲發布了如表 4 所示的智能電網收益評估指標體系。該體系將智能電網的收益分為九部分，包含 21 個 KPI（關鍵性能指標），通過這些 KPI 值的獲取可以對智能電網建設的收益進行估算該體系的作用是適當的促進和發展有效的、高效的智能電網技術和設備，并以對智能電網建設項目的收益進行評估，優先選取更有效!更高效的建設項目。表4 智能電網收益評估體系收益指標增加可持續性CO2減排量能夠有效的將基于各類能源的發電機所發的電量傳輸給用戶分布式電源容量減少由于阻塞造成的分布式電源

18、棄電量可安全容納的最大注入功率開放的、統一的接入標準,使用戶都能夠連接電網減少新用戶連接電網的時間統一的用戶接入標準更安全和更高質量的電力供應負荷高峰削峰率提高新能源的比例減少客戶的平均停電時間提高電壓質量提高輸電網和配電網的協調運行能力提高緊急事件的預測和控制效率緊急時間后的協調恢復供電能力提高電網運行和供電效率及質量網損減小量提高需求側參與比例通過用戶參與提高電能使用效率電動汽車容量系統設備可靠性的提高電網的可用容量提供輸配電網的輔助服務通過潮流控制支持歐洲范圍的電力市場,減少環流、增強聯網能力跨國聯絡線容量的提高協調地方、區域和歐洲的聯合電網規劃和發展已實施方案的成本效率支持新的業務模式

19、,創新性的產品和服務2.5 四種評估體系對比綜上所述，這些科研機構經過大量的調查和研究，耗費巨資建立這些指標體系能夠充分考慮諸多因素，以促進!鼓勵并引導當地的智能電網建設和發展如表5所示，對 4 套評價指標進行了匯總。通過對 4 套評價指標體系的分析可見4套評價體系規模和指標定義均存在很大區別，其主要原因是由于各地區智能電網的發展戰略和驅動力存在差異。以上 4 套評價體系對評價方法都沒有具體的研究，IBM 的智能電網成熟度模型通過對智能電網的 5 個成熟度等級進行定義并通過對被評對象在其所提出的 200個特征指標的表現打分獲取其最終定位；DOE 對建設性指標采用低、中、高等級進行描述，最終的評

20、價結果需要根據 20 個指標的情況進一步分析才能獲取：EPRI 和 EU 的指標體系以智能電網建設收益為評價目標，其指標體系用于搜集基礎數據，需要進一步進行收益估算，而不直接通過指標體系給出評價結果，因而其本身不涉及評價方法。表5 四種評估體系比較2.7案例分析與美國其他國家相比，歐洲的國家智能電網更加關注的是新能源的接入和環境保護的問題，下面以英國edf energy作為一個案例進行評估。1、 edf將近海風電場接入英國本土電網圖x 風力發電場2、 通過 HVDC直流輸電、FACTS技術，減少風電場對主網架的影響3、 通過動態儲能技術，減少功率波動對電網的影響，允許更多風電與現有電網連接圖x

21、 儲能技術4、 通過“Power Donut”裝置， 安裝在架空輸電線路上，實時監測導線的電流、環境溫度以及風速，有效地保障了對導線輸電限額的動態確定。該技術研究從電網側出發，有別于其他直接對風電場控制的技術，對我國研究風電接入提供了新的思路。 圖x 在線監測裝置通過上述描述可知，英國edf energy合理利用風能新能源的接入，減少傳統能耗的同時，基本上不排放溫室氣體，符合歐洲智能電網收益評估指標。此外，HVDC直流輸電、FACTS技術和在線監測技術的應用使得電網健康地發展下去。3、國內智能電網評估體系3.1“兩型”電網指標體系“兩型”電網即“資源節約型、環境友好型”電網。“兩型”電網指標體

22、系，是在電網固有的安全性、可靠性和經濟性指標體系基礎上，進一步科學反映電網發展中資源節約效果與環境友好程度。“兩型”電網評價指標體系包括措施性指標和效果性指標，如表6所示。通過對該指標體系的應用分析，將有助于從“兩型”電網的角度認識電網當前的情況，來指導“兩型”電網的規劃發展，落實“兩型”電網的建設目標。表6 “兩型”電網評價指標體系3.2智能電網發展評估指標體系電網發展評估指標體系主要針對電網快速發展環境下，開展有關衡量經濟發展、電網發展速度、建設規模、發展質量和效益的分析和研究。從安全、經濟、優良、協調、智能五個方面建立了電網發展評估指標體系，并給出了各指標定量計算方法。指標體系主要內容如

23、表7所示。表7 電網發展評估指標體系該指標體系對電網發展提出了量化評估方法和評估模型。該評估體系研究過程中，智能電網的概念尚未明確提出，僅對電網智能化評估進行了初步探討。3.3智能電網試點項目評價指標體系智能電網試點項目評價指標體系主要針對國家電網公司開展的智能變電站、配電自動化等各項智能電網試點項目，分別進行項目成效分析和評估，指標體系如表8所示。該評價體系針對三類智能電網試點項目，從技術水平、經濟效益、社會效益以及實用化等方面，進行量化分析評估，以便調整完善、統一規范及全面推廣智能電網重點項目的建設。表8 智能電網試點項目評價指標體系3.4國內外智能電網評價體系的對比分析（1）國外智能電網

24、評價體系研究起步較早，其發展與智能電網建設緊密聯系。由于國外發達國家在電網發展建設評價方面已經積累了相當豐富的經驗，對智能電網評價體系的作用和定位也更加明確，因此在智能電網規劃建設初期，就十分重視智能電網的評價工作，與智能電網技術研發、工程建設等相關工作同步開展，同時，除了電力公司、咨詢機構之外，一些國家的政府也積極支持和引導相關工作的開展，起到了重要的推動作用。2009年7月，美國能源部在其第一次關于智能電網的系統報告智能電網系統報告中就將智能電網的評價指標作為重要內容進行了論述；IBM作為世界最早倡導發展智能電網的國際性著名機構之一，在2009年提出了智能電網成熟度模型，并在全球50多個電

25、力公司得到了應用。我國在智能電網規劃、試點、技術研發等領域與其他國家差別不大，但是對于智能電網綜合評價方面開展的工作相對薄弱。雖然電力行業、制造業、標準制訂機構等相關企業單位已經開展了許多具體實施建設工作，但是在智能電網評價標準方面還沒有形成共識，智能電網建設存在發展不平衡等風險。（2）智能電網的各種評價體系體現了對智能電網內涵理解的不同和側重不同。目前，全球領域在智能電網戰略意義、結構組成、推進措施等方面已經達成眾多共識，如智能電網是包括發電、輸變電、配電、用戶等各個環節的完整電力系統，智能電網也是各國推動本國經濟發展新的增長點等，但是由于各國基本國情以及電力行業發展階段的不同，在具體制定智

26、能電網發展目標和實施路徑時，考慮的評估指標和標準也不盡相同。如美國電網設施老化陳舊，安全穩定隱患比較突出，因此，美國電科院制定的評價指標中非常強調電力系統的安全可靠運行特性；而歐洲各國面臨巨大的減排壓力和資源相對潰乏的現狀，因此，其制定的智能電網評價指標中對新能源的開發利用和低碳發展給予了特別關注。我國必須從自身國情出發，提出一種適合我國經濟社會發展的智能電網發展模式。我國目前正處于城鎮化、工業化快速發展階段，智能電網作為公共基礎設施，必須首先充分發揮智能電網服務于經濟社會發展的基本屬性，體現國家在能源戰略調整、經濟發展方式轉變中的主要思路，服務于廣大人民工作生活的需要，因此，我國智能電網評價

27、應該從全社會的角度出發，對智能電網的技術可行性、經濟合理性以及社會效益進行綜合評價。（3）我國亟需形成統一的智能電網綜合評價體系，科學衡量智能電網發展現狀并指導智能電網未來發展方向。 與國外提出的智能電網評價體系相比，我國目前關于智能電網的評價主要還停留在針對傳統電網所提出的評估體系階段，如 兩型 電網指標體系主要是針對傳統電網的建設實施效果進行評估；電網發展評估指標體系雖然體現了電網智能化的因素，但是囿于當時對于智能電網的理解還不成熟，智能化還僅僅是作為傳統電網性能的一種補充，無法形成針對整個智能電網系統的科學評估；智能電網試點項目評價指標體系雖然是針對智能電網開展的專項評估，但是該評估目的

28、主要是針對單個具體項目，各個評估對象之間相互獨立，缺乏相互影響的考慮和綜合評判的職能，無法全面評估智能電網系統的建設運行狀況和綜合效益。我國智能電網評估體系必須將智能電網作為一個有機整體，深刻體現智能電網信息化、自動化、互動化特性，充分考慮智能電網帶來的電動汽車、儲能等增值服務模式，以及節能環保等社會效益，在能夠體現智能電網發展的時域差別和區域差別的基礎上，形成對智能電網系統的統一綜合評價。3.5案例分析750千伏延安變電站作為國家電網公司首批智能變電站試點工程，是目前世界上電壓等級最高的智能變電站。該站建成投產對完善陜西750千伏骨干網架，進一步提升陜西電網資源優化配置能力和安全穩定運行水平

29、，提高關中與陜北的電力交換能力，滿足延安地區大型電源的接入，保障革命圣地延安經濟社會發展的用電需求具有十分重要的意義。圖x 延安750kV智能變電站1、 技術性1） 電氣一次設備智能化。斷路器加裝機械、氣體、局放狀態監測單元和智能終端，實現測量數字化、控制網絡化、狀態可視化。主變壓器嵌入油色譜、局放等傳感器和智能終端，采用智能通風系統，節能15。圖x 智能短路器2） 全站采用電子式互感器。750kV采用羅氏線圈電子式電流互感器，330kV采用羅氏線圈、全光纖式電流互感器，方便維護檢修，改善互感器電磁特性，提高保護測控裝置性能，提高安全可靠性。3） 統一狀態監測平臺。采用離線和在線相結合的方式，采集一次設備關鍵狀態信息，可實現一次設備狀態，節約200余萬投資。4） 優化二次設備布置。整合監控、五防、保護、在線監測等系統，智能終端就地安裝，減少功能冗余房間。主控樓由兩層優化為單層，全站減少建筑面積20。5） 統一通信網絡標準。全站采用DL860（IEC61850），實現了二次系統設備之間的通用互換和互操作。圖x