引言
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，尚在成長中，因此對智能電網(wǎng)的認識有一個從片面到全面、從粗淺到深刻的過程，智能電網(wǎng)的建設(shè)也有一個從盲目、被動到理性、自覺的過程。
我國開展智能電網(wǎng)建設(shè)盡管已有數(shù)年時間，但至今仍然缺少一個具有長遠指導(dǎo)意義的頂層設(shè)計，說明我國的智能電網(wǎng)建設(shè)在某種程度上還未完全擺脫被動的狀態(tài)。對智能電網(wǎng)的研究，由于種種原因過去涉及技術(shù)層面的較多，涉及宏觀戰(zhàn)略層面的較少，因而使得一些對智能電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生重大影響的原則問題至今尚未形成科學(xué)統(tǒng)一的認識，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)我國目前智能電網(wǎng)建設(shè)的實際情況，對智能電網(wǎng)建設(shè)頂層設(shè)計需要回答的幾個基本問題，如智能電網(wǎng)建設(shè)的目標和指導(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、全國電網(wǎng)格局的選擇、以及智能電網(wǎng)的規(guī)劃問題等，本著尊重客觀規(guī)律、尊重事實，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人的觀點，可供有關(guān)部門參考。
本文中的電網(wǎng)為廣義電網(wǎng)，指包括發(fā)輸配在內(nèi)的整個電力系統(tǒng)。
智能電網(wǎng)建設(shè)的目標和指導(dǎo)方針
我國傳統(tǒng)電網(wǎng)存在兩大問題：一是以化石能源為基礎(chǔ)，發(fā)展不可持續(xù)，目前我國煤電發(fā)電量的占比仍超過70%。二是能源利用率低下，電網(wǎng)整體經(jīng)濟性差，主要表現(xiàn)在以下四個方面：
（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)，采用空冷機組且遠距離輸電，損失至少還要再增加10%）。這樣觸目驚心的能源浪費，在科技水平不高，經(jīng)濟粗放型發(fā)展的情況下，被無奈地接受或有意地忽視了。（2）缺少經(jīng)濟、靈活、多樣的調(diào)峰手段，多數(shù)電網(wǎng)采用煤電機組調(diào)峰，被迫增加了煤耗率；有的電網(wǎng)存在較嚴重棄水現(xiàn)象；全國機組年均利用小時數(shù)低。（3）用戶用電盲目隨意，未與電網(wǎng)的最佳運行方式協(xié)調(diào)一致，不僅影響電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，而且加大了用戶自身用電成本。（4）電網(wǎng)輸變電設(shè)備利用效率較低，根據(jù)對“十一五”電網(wǎng)運營情況調(diào)研，2010年全國接近60%的500千伏輸電線路利用效率不到50%。
解決上述傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的兩大問題，實現(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)，它的總體目標就是要建設(shè)一個綠色、高效、經(jīng)濟、互動，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、機警的、巧妙的電網(wǎng)”。毫無疑問，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?！癝mart Grid”要求的是一個能夠巧妙解決可再生能源的接入、儲存，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。對于智能電網(wǎng)的建設(shè)，儲能技術(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。從另一個角度看，“綠色高效”是對電網(wǎng)的電源和電能使用效果的要求，“智能化”是對電網(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。
智能電網(wǎng)與交直流特高壓的關(guān)系
特高壓分直流特高壓和交流特高壓，兩者的技術(shù)特性及其在電網(wǎng)中的作用差別很大，不可混為一談。直流特高壓用于遠距離、大容量輸電，在經(jīng)濟和技術(shù)上具有明顯優(yōu)勢。我國的水電、風(fēng)電和太陽能資源較多集中在西部地區(qū)，有遠距離輸電的要求，因此直流特高壓作為先進的輸電技術(shù)是建設(shè)智能電網(wǎng)，實現(xiàn)我國電網(wǎng)綠色化不可缺少的手段。這一結(jié)論是明確的，也是早有共識的。
存在爭議的是交流特高壓。電網(wǎng)的電壓等級隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大不斷由低向高提升，這的確是100多年來世界各國電網(wǎng)發(fā)展走過的一條共同道路。回顧歷史不難看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)路線，就是以提高電壓等級的方法解決電網(wǎng)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，從而滿足經(jīng)濟社會對電力的需求。但是事物的發(fā)展并非總是一條直線，有的規(guī)律它只在一個階段發(fā)揮作用。依靠提高電壓等級發(fā)展電網(wǎng)的路線，是在以化石能源為基礎(chǔ)，能源開發(fā)傾向于越來越集中的條件下形成的，可以說是第二次工業(yè)革命的產(chǎn)物。當(dāng)新能源革命，即第三次工業(yè)革命在世界范圍內(nèi)興起后，電網(wǎng)的發(fā)展實際上要走出這條路線，走上了一條新的，即建設(shè)智能電網(wǎng)的道路。
美國未來學(xué)家杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中，介紹了美國電力研究所專家對該問題的見解。美國專家認為，智能電網(wǎng)分散式能源生產(chǎn)的發(fā)展可能會采取與計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為相似的路線：大型主機讓位于小型化、在地理上分散分布的臺式和筆記本電腦，它們相互連接、充分整合，成為一個極富彈性的網(wǎng)絡(luò)。在電力行業(yè)中，集中式電廠仍將發(fā)揮很重要的作用，但更需要小型、清潔、分散化的發(fā)電廠，能源儲存技術(shù)將支持它們的發(fā)展；為控制、處理由此形成的復(fù)雜互聯(lián)系統(tǒng)所帶來的海量信息與能源的流通問題，先進的電子控制技術(shù)是絕對不可少的。
可以這樣說，依靠先進的信息、控制、儲能、超導(dǎo)等新技術(shù)，注重以小型分散化方式開發(fā)清潔可再生能源，注重利用新的管理理念和技術(shù)手段提高能源利用率，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，這就是第三次工業(yè)革命顯示的現(xiàn)代電網(wǎng)（即智能電網(wǎng)）的發(fā)展路線。由于可再生能源分布相對均勻，分散化開發(fā)的結(jié)果將使電源的布局更合理；小型電源和微網(wǎng)可以直接接入配電網(wǎng)，以較低的電壓向用戶供電；特別是超導(dǎo)輸電技術(shù)的不斷進步和在工程中越來越多的應(yīng)用，顯示了現(xiàn)代電網(wǎng)的電壓等級不僅不會在超高壓的基礎(chǔ)上再提高，甚至還有逐漸降低的趨勢。
電網(wǎng)的電壓等級在第二次工業(yè)革命時期由低向高發(fā)展，進入第三次工業(yè)革命后不再升高，并且呈現(xiàn)出由高向低發(fā)展的趨勢，從整個發(fā)展過程看，遵循的正是事物發(fā)展的“否定之否定”規(guī)律。那種認為電網(wǎng)會一直按照“規(guī)模越來越大，電壓等級越來越高”的規(guī)律發(fā)展的看法，是一種缺乏辯證思維的形而上學(xué)觀點。
現(xiàn)代電網(wǎng)不再向交流特高壓電網(wǎng)發(fā)展，還因為交流特高壓自身存在著下述幾個致命的缺點：
（1）環(huán)境代價大。由于交流特高壓的建設(shè)是在現(xiàn)有的500千伏電網(wǎng)之上再疊加一個1000千伏電網(wǎng)，升至該電網(wǎng)的電力送到受端后，都要先降壓為500千伏再分配給220千伏電網(wǎng)，因此它不僅不能替代500千伏變電容量和相應(yīng)的500千伏送電線路，還將使我國電網(wǎng)的電壓層次從現(xiàn)有的5層增至6層（即變?yōu)?.4/10/110/220/500/1000千伏），成為世界上電壓層次最多的電網(wǎng)。而且交流特高壓的噪音、對環(huán)境的電磁污染遠比超高壓強，其輸變電設(shè)備都是龐然大物，需要的占地面積也更大（同塔雙回交流特高壓線路塔高約80米，走廊寬度約70米；一座交流特高壓變電站占地9～20公頃）。因此，建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)意味著在電網(wǎng)復(fù)雜性增加的同時，還要為多增加一層電網(wǎng)付出難以承受的環(huán)境代價（尤其在人口密集的“三華”地區(qū)問題將更加突出）。
（2）投資效益差。交流特高壓從技術(shù)上看，遠距離輸電不如直流特高壓，近距離輸電不如500千伏電壓，而投資卻很大，是一種“性價比”很低的方案。南方電網(wǎng)對采用交流特高壓方案與采用直流特高壓加交流500千伏電網(wǎng)方案進行了比較，結(jié)果前者的投資比后者多600億～1000億元，約高1.3～1.5倍。在“三華”地區(qū)建設(shè)交流特高壓同步電網(wǎng)的方案，比只建直流特高壓加交流500千伏電網(wǎng)的異步聯(lián)網(wǎng)方案，至少要多花3000億元的投資。除會推高電價外，還意味著要消耗更多的鋼鐵、鋁材和水泥，而這些高耗能產(chǎn)品的生產(chǎn)無疑將加重對環(huán)境的污染。
（3）兩級升壓，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)。由于基本沒有與之配備的發(fā)電機機組直接接入，交流特高壓電網(wǎng)實際上是一個無源的“空架子”，這種情況在其他電壓等級的發(fā)展過程中是從未出現(xiàn)過的。電網(wǎng)的最高一級電壓網(wǎng)架，對于保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和功率平衡至關(guān)重要，它形成后一般直接接入其中的發(fā)電機容量都不會少于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)電機經(jīng)兩級升壓接入電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中較為忌諱的做法，因為這樣必然加大系統(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)從一個側(cè)面說明，沿著提高電壓等級的傳統(tǒng)路線前行，走到特高壓的時候，這條路已經(jīng)走不通了。
由于存在上述問題，加之直流輸電技術(shù)的進步實現(xiàn)了電力的大容量遠距離輸送，歐美、俄羅斯、日本等發(fā)達國家，在經(jīng)過上世紀七八十年代出現(xiàn)的那次交流特高壓技術(shù)研究和實驗熱潮后，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（比我國電網(wǎng)普遍采用的500千伏還低100千伏），今后也肯定不會發(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高于我國。德國規(guī)劃2020可再生能源占比達到35%，2030年達到50%，2050年達到80%。這說明實現(xiàn)電網(wǎng)綠色化與電網(wǎng)電壓等級的高低沒有關(guān)聯(lián)。提高電網(wǎng)可再生能源比例的途徑：一是大力發(fā)展各種儲能技術(shù)，不斷擴大電網(wǎng)的儲能規(guī)模；二是開發(fā)、豐富、優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)峰手段，其中包括儲備和調(diào)動需求響應(yīng)資源；三是最大限度實現(xiàn)各種可再生能源的互補運行。
至于治理霧霾的問題，由于建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)要消耗更多本來可以不消耗的鋼鐵、鋁材和水泥，結(jié)果無疑是事與愿違?！半姀倪h方來”戰(zhàn)略主要依靠直流特高壓來實現(xiàn)，但僅有這個戰(zhàn)略是不夠的，還要同時實施“電從身邊來”戰(zhàn)略，即以分散化方式開發(fā) “身邊”一切可以開發(fā)利用的清潔能源。兩者并舉，才能達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)電壓等級包打天下的老路，電壓等級越高不等于電網(wǎng)就越堅強。事實上，各種不斷創(chuàng)新發(fā)展的可再生能源開發(fā)利用技術(shù)、分布式電源微電網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、多端直流技術(shù)、以及包括頁巖氣開發(fā)和核聚變在內(nèi)的其他新能源技術(shù)，都是對交流特高壓的否定。
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，不過是為傳統(tǒng)電網(wǎng)豎起了一個更加吸引眼球的“新地標”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?！奥斦呗犛跓o聲，明者見于未形”。中國電網(wǎng)的創(chuàng)新之路究竟怎么走？中國人應(yīng)當(dāng)有智慧作出正確抉擇。
我國電網(wǎng)格局的選擇
世界上沒有絕對不會出事故的電網(wǎng)。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)，其用電負荷2020年將超過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)生嚴重事故，其波及的范圍必然會比采用異步聯(lián)網(wǎng)時的大得多，這是無可否認的常識。此外，“三華”交流特高壓電網(wǎng)還有兩個問題增大了安全風(fēng)險：一是網(wǎng)架采用縱橫交錯的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，將加劇交流同步電網(wǎng)潮流的不可控性，為事故的擴大埋下隱患；二是為促成交流和直流特高壓遠距離輸電，刻意強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)抵御各種嚴重災(zāi)害的能力。
我國地域廣大，已形成的6個區(qū)域電網(wǎng)都具有足夠大的電網(wǎng)規(guī)模，到2020年，華北、華東、華中各電網(wǎng)裝機容量將接近或超過3.5億千瓦。因此，電網(wǎng)的規(guī)模早已不成為接受風(fēng)電等新能源的制約因素；而且6大電網(wǎng)已通過直流聯(lián)網(wǎng)，若有必要還可以繼續(xù)加強它們之間的直流聯(lián)系。
按照分層分區(qū)的原則規(guī)劃和建設(shè)電網(wǎng)，保持原有6個區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)的格局，鼓勵和允許各區(qū)域電網(wǎng)根據(jù)自己的特點，決定電網(wǎng)走向綠色、高效的階段目標和實施方案，實現(xiàn)多樣化發(fā)展，從而互相借鑒，互相促進，既有利于加快智能電網(wǎng)的建設(shè)和創(chuàng)新，又能最大限度分散和降低電網(wǎng)安全風(fēng)險，這不能說不是我國電網(wǎng)宏觀結(jié)構(gòu)最明智的選擇。
智能電網(wǎng)與“能源互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)系
“能源互聯(lián)網(wǎng)”是杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中提出來的一個新概念。里夫金認為，世界正處在信息技術(shù)與能源體系相融合的時代。進入21世紀，數(shù)以百萬計的人們將實現(xiàn)在家庭、辦公區(qū)域以及工廠中自助生產(chǎn)綠色能源的夢想。與互聯(lián)網(wǎng)上的信息創(chuàng)建和分享一樣，任何一個能源生產(chǎn)者都能夠?qū)⑺a(chǎn)的能源通過一種智能型分布式電力系統(tǒng)與他人分享。顯然，里夫金所說的“能源互聯(lián)網(wǎng)”實際上指的就是智能電網(wǎng)。
但事實上，智能電網(wǎng)作為輸送電力的網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)作為傳輸信息的網(wǎng)絡(luò)，兩者無論是技術(shù)特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、運行要求等方面都有本質(zhì)的差別。比如電網(wǎng)有若干電壓層次、有一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之分、電能難以大量儲存、時時刻刻要達到供需平衡、存在功角（頻率以及電壓）穩(wěn)定問題、需要調(diào)度中心統(tǒng)一指揮運行等，這些特性都是互聯(lián)網(wǎng)所沒有的。因此智能電網(wǎng)不可能與互聯(lián)網(wǎng)具有相同或相似的運行模式。里夫金后來解釋說，提出“能源互聯(lián)網(wǎng)”這一概念主要源于哲學(xué)和經(jīng)濟學(xué)層面的思考，“能源互聯(lián)網(wǎng)”不是一種新的能源技術(shù)模式或體系，而只是一種新能源經(jīng)濟思想。可以說“能源互聯(lián)網(wǎng)”只是對智能電網(wǎng)的一種比喻性稱謂，在工程技術(shù)層面真正的“能源互聯(lián)網(wǎng)”是不存在的。
“能源互聯(lián)網(wǎng)”作為一種新能源經(jīng)濟思想的意義，在于它指出并且強調(diào)了新能源的生產(chǎn)和分享需要有公眾的普遍參與。智能電網(wǎng)在信息通信、自動控制、儲能等先進技術(shù)的支撐下，接納了成千上萬的小微綠色電源，使公眾參與能源生產(chǎn)成為現(xiàn)實。而電能的分享也可以是公眾化的，只不過這種分享在具體實施時，需要通過統(tǒng)籌規(guī)劃，安排在一個合理范圍內(nèi)進行（如在一個社區(qū)、一座城市或一個更大的區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)）。因為電能不能像互聯(lián)網(wǎng)的信息那樣由無數(shù)人任意分享。一個小微電站生產(chǎn)的富余電能，可能只滿足得了幾戶或十幾戶人家的需求，而小微電站基本都接在配電網(wǎng)上，一般情況下不需要也不應(yīng)當(dāng)遠距離輸送。電能的生產(chǎn)、傳輸和消納所遵循的客觀規(guī)律及其技術(shù)特性，決定了世界各國的電網(wǎng)不可能、也沒有必要像互聯(lián)網(wǎng)那樣全球聯(lián)網(wǎng)。企圖用特高壓構(gòu)建國際“能源互聯(lián)網(wǎng)”，只是一種脫離實際的主觀幻想。
目前在智慧生態(tài)城市的建設(shè)中，有一種被稱作“泛能網(wǎng)”的工程技術(shù)。一座城市里總有多種形式的能源并存，“泛能網(wǎng)”技術(shù)對各類能源的生產(chǎn)、儲運、應(yīng)用、再生等環(huán)節(jié)進行整合，根據(jù)客戶對電、氣、冷、熱不同品質(zhì)的能量在不同時段的需求，統(tǒng)一進行優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)不同品種能源之間的優(yōu)勢互補，最大限度提高各種能源綜合利用效率。這樣的“泛能網(wǎng)”倒似乎有點像“能源互聯(lián)網(wǎng)”。在配網(wǎng)智能用電的建設(shè)中，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極研究與這種“泛能網(wǎng)”密切配合的問題。
關(guān)于智能電網(wǎng)規(guī)劃的編制
今天我國電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的編制是在下述兩個背景下進行的：一是第三次工業(yè)革命在全世界的興起開啟了建設(shè)智能電網(wǎng)（即現(xiàn)代電網(wǎng)）的新時代；二是為保證經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，我國政府提出了推動能源生產(chǎn)和消費革命的發(fā)展戰(zhàn)略。由于第三次工業(yè)革命的核心就是能源生產(chǎn)和消費革命，因此這兩個背景是疊加在一起的，具有最強烈的提示效應(yīng)。建設(shè)智能電網(wǎng)的目的就是要實現(xiàn)能源的高效利用和電網(wǎng)的綠色化，它與能源生產(chǎn)和消費革命的目標是一致的?？梢赃@樣說，智能電網(wǎng)建設(shè)是推動能源生產(chǎn)和消費革命的需要，而能源生產(chǎn)和消費革命目標的實現(xiàn)，離不開智能電網(wǎng)的建設(shè)。因此，電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的編制必須順應(yīng)時代的要求，敢于突破傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃的思路和模式。現(xiàn)在是明確提出以“綠色、高效”為主題和目標來研究和編制電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的時候了。這樣編制的電網(wǎng)規(guī)劃實際上就是智能電網(wǎng)規(guī)劃，亦可稱做現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)劃。
我國智能電網(wǎng)的建設(shè)要經(jīng)過一個以化石能源為主，到初步低碳化、基本低碳化、再到綠色化的過程。由于我國目前的電力以煤電為主，因此低碳化、綠色化的主要目標是降低煤電在電網(wǎng)中的占比。這個過程可設(shè)想分為四個階段：第一階段用12年左右的時間，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，實現(xiàn)電網(wǎng)的初步低碳化。第三階段用大約15年的時間，即到建國100周年的時候，實現(xiàn)電網(wǎng)的基本低碳化，屆時煤電的占比控制在25%以下。第四階段即2050年后，根據(jù)新能源開發(fā)利用技術(shù)的進步情況，繼續(xù)推進電網(wǎng)綠色化建設(shè)。
低碳化、綠色化的階段目標如何確定，需要進行深入的研究和討論，這里提出的只是一個拋磚引玉的設(shè)想。毫無疑問，實現(xiàn)上述目標需要經(jīng)過長期的艱苦努力。我國電網(wǎng)最近幾年煤電裝機速度已明顯放緩，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。全國煤電裝機2010年為68101萬千瓦，占比70.5%；2012為75811萬千瓦，占比降為66.2%；2013年煤電裝機容量大約接近8億千瓦，占比約為64%；3年內(nèi)平均每年約下降2個百分點。而煤電發(fā)電量的占比2010年為77.8%，高于容量占比7.3個百分點；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較2012年下降了273小時，估計煤電占比反而高于2012年（尚無確切的統(tǒng)計數(shù)字）。
電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)建設(shè)實踐的指南。要在不太長的時間里實現(xiàn)電網(wǎng)低碳化和提高能效的預(yù)期目標，編制科學(xué)的、符合實際的、具有前瞻性和指導(dǎo)意義的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，是一個十分關(guān)鍵的問題。各省和各區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)在全國智能電網(wǎng)頂層設(shè)計指導(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)自身的實際情況，提出各自電網(wǎng)不同時期的低碳化和能效目標，以及智能電網(wǎng)的建設(shè)重點和具體措施，并在實施的過程中不斷滾動調(diào)整和完善。
以綠色、高效為目標的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：
（1）實現(xiàn)電網(wǎng)低碳綠色化和提高能效的路線圖和指導(dǎo)原則；（2）煤電的新建規(guī)劃以及所有煤電機組的退役計劃（新建機組論證必要性的同時，均要明確其服役期限）；（3）可再生能源的開發(fā)建設(shè)和消納規(guī)劃；（4）天然氣以及核電等清潔電源建設(shè)規(guī)劃；（5）儲能電源（含儲能裝置）建設(shè)規(guī)劃；（6）電動汽車充、放電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃；（7）需求響應(yīng)資源整合儲備規(guī)劃；（8）分布式電源小微電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃；（9）適應(yīng)電網(wǎng)低碳綠色化發(fā)展的各級輸電網(wǎng)規(guī)劃；（10）配電網(wǎng)建設(shè)及智能用電規(guī)劃；（11）現(xiàn)代電網(wǎng)信息通信和調(diào)度智能化系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃。
此外，還應(yīng)根據(jù)各地的具體情況進行必要的專題研究，可選擇的課題有：
（1）經(jīng)濟增長方式和能源消費方式轉(zhuǎn)變對負荷水平影響分析；（2）區(qū)內(nèi)及周邊相關(guān)地區(qū)新能源資源開發(fā)利用評估；（3）對區(qū)外送入電力的方式、規(guī)模、特性的要求及適應(yīng)性研究；（4）不同調(diào)峰措施單一或組合方式下電網(wǎng)運行經(jīng)濟性研究；（5）提高電網(wǎng)可再生能源消納比例的措施研究；（6）電動汽車充、放電模式及對電網(wǎng)負荷曲線的影響研究；（7）最大限度減少棄水提高水能利用率研究；（8）電網(wǎng)尖峰負荷、備用容量與需求響應(yīng)資源的關(guān)系研究；（9）水電為主電網(wǎng)新能源開發(fā)的原則和策略；（10）電網(wǎng)柔性化改造提高輸電效率研究；（11）滿足新型城鎮(zhèn)化要求的低碳綠色、分布式供電方案研究；（12）電網(wǎng)的能效指標評價體系研究等。
近期規(guī)劃是遠期規(guī)劃的基礎(chǔ)，遠期規(guī)劃對近期規(guī)劃提供指導(dǎo)。因此，“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃也需要遵循以“綠色、高效”為最終目標的指導(dǎo)思想進行編制，使我國電網(wǎng)從“十三五”開始，即理性、全面、科學(xué)、堅定地向著現(xiàn)代電網(wǎng)“綠色、高效”的方向和目標前進。
結(jié)語
智能電網(wǎng)與現(xiàn)代電網(wǎng)，盡管兩者名稱不同，但都被賦予了相同的內(nèi)涵，指的都是不同于傳統(tǒng)電網(wǎng)而由第三次工業(yè)革命催生的以“綠色、高效、互動、智能”為基本特征的新一代電網(wǎng)。因此智能電網(wǎng)就是現(xiàn)代電網(wǎng)，智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計就是現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計。
電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計決定電網(wǎng)的發(fā)展方向和模式，為電網(wǎng)近期以及中長期規(guī)劃的編制提供基本的指導(dǎo)原則。只要準確把握智能電網(wǎng)內(nèi)涵的本質(zhì)要求，深刻認識智能電網(wǎng)建設(shè)與能源生產(chǎn)和消費革命的關(guān)系，敢于以創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新的精神，沖破傳統(tǒng)技術(shù)路線的束縛，同時善于汲取群眾的智慧，在較短時間內(nèi)提出我國智能電網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計和發(fā)展路線圖是不困難的。
延伸閱讀
關(guān)于智能電網(wǎng)建設(shè)的部分主要觀點
從電網(wǎng)的發(fā)展來說，大力推進智能電網(wǎng)建設(shè)，智能化成為世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢。中國國家電網(wǎng)公司正在全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的堅強智能電網(wǎng)。堅強智能電網(wǎng)是安全可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的電網(wǎng)，對于全面提高電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力和電力系統(tǒng)的運行效率，保障安全、優(yōu)質(zhì)、可靠的電力供應(yīng)，具有重大意義。
一方面，我國的水能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源資源具有規(guī)模大、分布集中的特點，而所在地區(qū)大多負荷需求水平較低，需要走集中開發(fā)、規(guī)模外送、大范圍消納的發(fā)展道路。發(fā)展核電，也需要堅強電網(wǎng)的支撐。特高壓輸電具有容量大、距離遠、能耗低、占地省、經(jīng)濟性好等優(yōu)勢，建設(shè)特高壓電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種清潔能源的大規(guī)模、遠距離輸送，促進清潔能源的高效、安全利用。另一方面，核電的可調(diào)節(jié)能力較差，風(fēng)能、太陽能發(fā)電具有隨機性和間歇性，這就使電網(wǎng)運行控制的難度和安全穩(wěn)定運行的風(fēng)險明顯增大。同時，風(fēng)能、太陽能發(fā)電的設(shè)備利用率較低，需要相當(dāng)規(guī)模的火電、水電等與之配套，“打捆”送出。因此，顯著提高我國電網(wǎng)對清潔能源接入的適應(yīng)性以及運行控制的靈活性、安全穩(wěn)定的可控性，非常緊迫。此外，我國經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展要求加快建設(shè)堅強智能電網(wǎng)。
堅強智能電網(wǎng)是包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等各個環(huán)節(jié)和各電壓等級的有機整體，是一個完整的智能電力系統(tǒng)。“堅強”是基礎(chǔ)，“智能”是關(guān)鍵。堅強網(wǎng)架與智能化的高度融合，是我國電網(wǎng)發(fā)展的方向。我們必須走中國特色智能電網(wǎng)發(fā)展道路，把增強電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風(fēng)險能力放在突出位置，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)。
國家電網(wǎng)公司根據(jù)我國經(jīng)濟社會發(fā)展的階段性特征、能源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求和電網(wǎng)發(fā)展的客觀實際，確定了建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的階段性目標：2009～2010年是規(guī)劃試點階段，重點開展堅強智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，制定技術(shù)和管理標準，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點；2011～2015年是全面建設(shè)階段，將加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用；2016～2020年是引領(lǐng)提升階段，將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備達到國際先進水平。
建設(shè)堅強智能電網(wǎng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及政策、資金、科技、人才、管理等方面，需要在政府的組織領(lǐng)導(dǎo)下，調(diào)動各方面力量來共同推進。要堅持統(tǒng)一規(guī)劃、堅持統(tǒng)一標準、堅持自主創(chuàng)新、堅持試點先行、堅持政府主導(dǎo)。
——國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理、黨組書記劉振亞2009年9月9日在《人民日報》撰文稱
中國智能電網(wǎng)應(yīng)該以“安全、經(jīng)濟、高效、清潔、低碳”為核心。其基本形態(tài)是：發(fā)送供用儲、信息和電力流雙向互動系統(tǒng)，集中統(tǒng)一與分散分布相結(jié)合的電源結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度?！爸悄茈娋W(wǎng)”的核心和基本形態(tài)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上的擴展和變革，但不論如何變革，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度是不變的，只是“智能電網(wǎng)”的調(diào)度更重要，難度更大，技術(shù)支撐要更完善，理念、體制、管理更新更迫切。以往我們談電網(wǎng)都是“發(fā)送供用”，“智能電網(wǎng)”還需要“儲”，就是儲能。同時信息和電力流是雙向互動系統(tǒng)。這里有幾個重點環(huán)節(jié)需要詳細說明一下。
一是無論傳統(tǒng)電網(wǎng)還是“智能電網(wǎng)”，保證安全穩(wěn)定是第一位的。中國要保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定需認真研究論證幾個問題：首先是中國交流同步電網(wǎng)合理分區(qū)論證。此論證涉及全國聯(lián)網(wǎng)、區(qū)域主干網(wǎng)架、遠距離輸電與特高壓、超高壓和交直流等一系列技術(shù)應(yīng)用。其次是可再生能源電力遠距離輸送安全穩(wěn)定論證。再次是超導(dǎo)限流、儲能技術(shù)應(yīng)用論證。最后是提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性多方案的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)選論證。以達到同樣安全穩(wěn)定水平而投入資金最少的系統(tǒng)一、二次合理配置。
二是中國智能電網(wǎng)建立，供用電系統(tǒng)變革是重點。供用電系統(tǒng)變革的目的是要達到降低供電網(wǎng)線損，提高供電網(wǎng)自愈能力，提高供電可靠性，減小城市輸電走廊困難，減小峰谷差，減少系統(tǒng)裝機，接納可再生能源包括用戶綠色電力，減少能源不必要轉(zhuǎn)換以提高一次能源利用率，降低用戶實際消費電價，適應(yīng)新型交通工具等等目的。
三是中國智能電網(wǎng)建立，可再生能源應(yīng)用與分布式能源系統(tǒng)是難點。建立分布式能源系統(tǒng)是大勢所趨。大量實踐已證明分布式能源系統(tǒng)的一次能源利用率比傳統(tǒng)電網(wǎng)模式提高一倍多，也是改善能源結(jié)構(gòu)，接納可再生能源，提高電力供應(yīng)安全保障有效途徑，在這方面中國與世界發(fā)達國家相比有很大差距，首先是觀念、體制上的差距。要對中國原電源結(jié)構(gòu)和分布調(diào)整做好相應(yīng)規(guī)劃，逐步加大分布式電源比例，互補改善接入可再生能源電力的質(zhì)量，以達到更多應(yīng)用可再生能源目的。
四是中國智能電網(wǎng)建立，傳統(tǒng)能源可持續(xù)發(fā)展研究特別是高效、清潔、低碳煤燃燒技術(shù)是不可或缺的。必須清醒地看到，未來二三十年中或更長時期，中國始終是世界煤炭消費最大國，世界最大溫室氣體排放國，中國一次能源以煤為主，電力以煤電為主的格局是無法改變的，這就是中國能源的基本國情。
最后要說的是中國智能電網(wǎng)的建立，政府決策科學(xué)化、全面主導(dǎo)、有效組織、政策支持是關(guān)鍵。中國智能電網(wǎng)建立是一項全社會系統(tǒng)工程，需要集國家之相關(guān)力量。首先要明確宗旨、核心、基本形態(tài)以及關(guān)鍵技術(shù)等基本概念；其次在基本概念清晰基礎(chǔ)上，經(jīng)系統(tǒng)論證，再確定階段目標、重點；然后是局部試點、全面推進。
——中國電力規(guī)劃設(shè)計總院原院長呂偉業(yè)2009年3月9日接受媒體采訪時表示
電力系統(tǒng)的復(fù)雜性要求電網(wǎng)要向智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)在已有的智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用主要是在用電和配電領(lǐng)域。在用電系統(tǒng)，由于這部分投資主要是以家庭安裝智能設(shè)備為主，數(shù)額不大，所以現(xiàn)在運用比較普遍。而配電系統(tǒng)智能化就是不用人工管理，完全交由智能控制系統(tǒng)負責(zé)，目前應(yīng)用不多。配電系統(tǒng)智能化的范例，就是在歐美已很普遍的自動化讀表。
未來智能電網(wǎng)的要求要包括：可靠度、高效率、發(fā)電質(zhì)量（包括對環(huán)保因素的考慮）和操作方便?？煽慷仁窍到y(tǒng)能夠預(yù)測電網(wǎng)運行情況，如果發(fā)生事故，電網(wǎng)要做到有韌性、不易擊破，同時要有自我修復(fù)能力。高效率是在發(fā)電、輸電、配電和用電之間合作無間，保持對電網(wǎng)負載的最佳控制，保證發(fā)電的穩(wěn)定和質(zhì)量，并且不用人力操作，完全實現(xiàn)自動化。通過非常完善的信息技術(shù)，你就可以知道整體情況，何時省電、何時用電、哪里發(fā)生故障。事故發(fā)生后就能夠馬上控制起來。同時，在災(zāi)害天氣來臨時，智能電網(wǎng)將預(yù)期到輸電線上是否會發(fā)生故障，采取補救措施。
不過，現(xiàn)在智能電網(wǎng)的建設(shè)面臨兩個問題。第一是必須要有相當(dāng)健全的通信系統(tǒng)與電子計算機系統(tǒng)，以及統(tǒng)一的通信系統(tǒng)標準。而目前這些還存在不確定性。第二是投資巨大，要在龐大的輸電網(wǎng)上安裝足夠數(shù)量的“偵測器”，讓它告訴你整個系統(tǒng)的實時情況。此外，在輸電部分做智慧電網(wǎng)會有一些困難。但是配電系統(tǒng)就會比較容易，因為投資小，可以很快看到有沒有效率。這個不光在中國，在世界各國也是一樣。
——斯坦福大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)博士、中國能源與電力國際大會副會長余序江2008年3月下旬接受媒體采訪時表示
實際上目前我們使用的智能電網(wǎng)一詞的英文原文為Smart Grid，原意應(yīng)為智能網(wǎng)格或智能網(wǎng)，這個概念又包括智能家電網(wǎng)格、智能電力網(wǎng)格、智能數(shù)據(jù)網(wǎng)格、智能熱力網(wǎng)格、未來網(wǎng)格等多種涵義，智能電網(wǎng)是其中的重要組成部分而非全部。由于有關(guān)外國公司的翻譯問題，誤將Smart Grid翻譯為智能電網(wǎng)，由此國內(nèi)許多人一直認定國內(nèi)的智能電網(wǎng)建設(shè)就是英文的Smart Grid之意，并以智能電力網(wǎng)這樣一個專業(yè)網(wǎng)的改革而與國際上的智能網(wǎng)的體系建設(shè)相比較，進行不對稱的體系競爭，這種認識導(dǎo)致我們以局部產(chǎn)業(yè)的智能化改革而與國際上產(chǎn)業(yè)整體化的智能網(wǎng)建設(shè)錯位互動，這于中國把握世界產(chǎn)業(yè)制高點是不利的，中國不能以智能電網(wǎng)的建設(shè)代替智能網(wǎng)、智能能源網(wǎng)的建設(shè)。
智能能源網(wǎng)是指利用先進的通訊、傳感、儲能、新材料、航天、化工、微電子、海量數(shù)據(jù)優(yōu)化管理和智能控制等技術(shù)，對傳統(tǒng)能源的流程架構(gòu)體系進行革新改造和創(chuàng)新，建構(gòu)新型能源生產(chǎn)、消費的交互架構(gòu)，形成不同能源網(wǎng)架間更高效率能源流的智能配置、智能交換，推動現(xiàn)有單向運轉(zhuǎn)的能源體系進化為生產(chǎn)、輸送、分配、使用、市場、運行、客戶、服務(wù)、遠期能源價格管理和監(jiān)管、碳權(quán)利與低排放獎勵和不同能量網(wǎng)架之間優(yōu)化整合互動的流程。
當(dāng)然不可否認，即使中國發(fā)展智能能源網(wǎng)建設(shè)也必須以智能電網(wǎng)為主要網(wǎng)架建設(shè)，智能電網(wǎng)的建設(shè)始終是智能能源網(wǎng)建設(shè)的核心。為此，應(yīng)大力推進以智能超導(dǎo)電網(wǎng)取代國家特高壓輸電網(wǎng)工程。于改革之步驟，可照顧分行業(yè)漸進式建設(shè)的實際，而于標準，則必須照顧從智能能源網(wǎng)的制高點的基架之巔優(yōu)先建造，這也是考驗100多年來中國工業(yè)和技術(shù)創(chuàng)造力水平的關(guān)鍵，也是中國生產(chǎn)力不可多得的領(lǐng)先世界的機遇。也就是說建構(gòu)中國智能能源網(wǎng)的標準應(yīng)該成為當(dāng)代中國知識產(chǎn)權(quán)最高的創(chuàng)造性使命之一，它也應(yīng)該成為中國智能能源網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略高點，這個高點應(yīng)該成為中國國家利益的核心要素。
但是，這個制高點建設(shè)的難點不在于市場的潛力、政府的力量、資本的投入，而在于管理的慣習(xí)，特別是部分來自各種管理崗位、源于狹隘的本位知識堅決反對改革的力量。為此，中國智能能源網(wǎng)的建設(shè)就需要勇敢地跨越這個歷史障礙線。
中國應(yīng)該依靠自身的巨大市場成為主導(dǎo)全球智能網(wǎng)變革的領(lǐng)先國家，建造影響未來百年的智能網(wǎng)標準，在百年一遇的全球工業(yè)變革中發(fā)揮主導(dǎo)作用。中國電力行業(yè)的變電器等基礎(chǔ)建設(shè)和裝備制造能力要比美國先進得多或?qū)嵙ο喈?dāng)，具有實現(xiàn)智能化的物質(zhì)基礎(chǔ)。
——中國國際經(jīng)濟交流中心智能能源研究組組長、中國智慧工程研究會副會長武建東2009年11月30日在《東方早報》撰文稱。
