今天，整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行遠(yuǎn)不夠經(jīng)濟(jì)。統(tǒng)計(jì)顯示，由于效率低下，從一次能源到有效電力消費(fèi)的整個能源鏈中，損失了大約80%的能源。包括發(fā)電、輸電和用電在內(nèi)的各個環(huán)節(jié)，運(yùn)行效率都存在巨大的提升空間。而在氣候變化問題日益嚴(yán)峻的今天，電力系統(tǒng)的低效運(yùn)行意味著更多。低效等同于浪費(fèi)更多的電力，因此需要更多的燃料滿足人們電力需求，而這意味著更多的排放。
今天，電力系統(tǒng)的運(yùn)行也遠(yuǎn)談不上可靠。統(tǒng)計(jì)顯示，僅在美國，每年不可靠的電力所造成的損失就多于1000億美元，相當(dāng)于花1美元買電，同時還得付出30美分的停電損失。僅擾動和斷電（不計(jì)大停電）每年的損失就高達(dá)790億美元。
今天，可再生能源發(fā)電在飛速成長，而這種因?yàn)殚g歇性而不斷變化的能源也帶來了新的挑戰(zhàn)。怎樣讓這些不穩(wěn)定的電力得到使用？為了實(shí)現(xiàn)日益增加的可再生能源的并網(wǎng)，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行方式需要得到調(diào)整。
今天，人們基本上還只能被動、不加選擇地接受電力公司供給的電力。而事實(shí)是，用戶可以變得更“主動”，從前的配電網(wǎng)也可以成為收集分布式能源的接受電網(wǎng)。人們也可以減少尖峰負(fù)荷時的電力使用，使電網(wǎng)運(yùn)行更可靠、更經(jīng)濟(jì)，甚至可以對不同質(zhì)量的電力進(jìn)行消費(fèi)選擇。
怎樣應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？
2006年，IBM公司與全球頂尖電力專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。這一方案被形象比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，電力公司可以通過使用傳感器、計(jì)量表、數(shù)字控件和分析工具，自動監(jiān)控電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)性能、防止斷電、更快地恢復(fù)供電，消費(fèi)者對電力使用的管理也可細(xì)化到每個聯(lián)網(wǎng)的裝置。
如今，成熟的智能電網(wǎng)還在孕育過程中，但顯然，它寄托著克服今天所有電力系統(tǒng)缺陷的希望。
要“巧干”，不要“苦干”
現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式告訴我們，工作“要巧干，而不要苦干”。花一點(diǎn)時間和精力分析我們的工作方式，比單純地增加工作強(qiáng)度效果更好。對人來說如此，對于電力系統(tǒng)而言同樣如此。根據(jù)國際能源署的預(yù)測，未來20年，我們每周要增加一座1GW的電廠和相關(guān)電網(wǎng)設(shè)施。而與國外相對成熟穩(wěn)定的電力市場不同，中國仍是一個發(fā)展中的電力市場。中國經(jīng)濟(jì)仍然在快速增長，經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展也帶來了持續(xù)強(qiáng)勁增長的電力需求。
根據(jù)相關(guān)預(yù)測，2010年中國人均用電量將突破3000千瓦時大關(guān)，而到2015年人均電量有望突破4000千瓦時。這意味著，“十二五”末期，中國投入運(yùn)行的裝機(jī)總量需要達(dá)到12。6億千瓦，電源裝機(jī)總量將超過美國，位居世界第一。
快速增長的電力需求需要得到應(yīng)對，但單純地“苦干”將帶來大量的風(fēng)險和麻煩。僅以新建電力基礎(chǔ)設(shè)施的方式滿足增長的電力需求，必將導(dǎo)致日益嚴(yán)重的資源和環(huán)境問題，而這將給電力企業(yè)帶來越來越大的壓力。因此，未來的電力系統(tǒng)必須以更為經(jīng)濟(jì)的方式應(yīng)對這種容量的增加。
正如中國宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的狀況一樣，中國不同地區(qū)間的電力消費(fèi)量也存在較大的差異。總體而言，水資源在西南，煤炭資源在“三西”（山西、陜西、蒙西），而主要負(fù)荷分布于東部沿海地區(qū)。中國的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃也必須依賴這種資源稟賦，長距離的電力輸送是必不可少的。而提高電網(wǎng)效率的一種方式是提高輸電線路電壓，通過提升電壓來降低線路電流，從而降低線路損耗。特高壓輸電技術(shù)因此具有絕對的優(yōu)勢，能使輸電環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)性更高。
資料顯示，與500千伏輸電相比，特高壓輸電線路損耗大大降低，1000千伏特高壓交流線路損耗是500千伏交流線路的1/16到1/4。而且，1000千伏特高壓交流輸電和500千伏超高壓交流輸電相比，可節(jié)省約2/3的土地資源，并在輸電容量相同的條件下，節(jié)省導(dǎo)線材料約一半，鐵塔用材約2/3。
而減少低壓側(cè)電網(wǎng)中的電力損耗同樣非常重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對于世界范圍而言，電力損耗有約三分之二發(fā)生在低壓側(cè)電網(wǎng)，因此配電環(huán)節(jié)具有巨大的節(jié)能潛力。
智能電網(wǎng)可以讓這種節(jié)能潛力得到發(fā)揮。與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)可以進(jìn)一步擴(kuò)展對電網(wǎng)的監(jiān)視范圍和監(jiān)視詳細(xì)程度，整合各種管理信息和實(shí)時信息，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供更全面、完整和細(xì)致的電網(wǎng)狀態(tài)視圖，并加強(qiáng)對電力業(yè)務(wù)的分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化和智能化的運(yùn)行和管理。
智能電網(wǎng)是電力行業(yè)與信息技術(shù)的結(jié)合，但信息技術(shù)并不是全部。ABB集團(tuán)首席技術(shù)官唐維詩表示，智能電網(wǎng)是“大腦”和“肌肉”的結(jié)合。決策智能層相當(dāng)于人的大腦，而底層或物理層類似于人體的肌肉。但是，如今經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，人們只談“大腦”不談“肌肉”。然而，如果設(shè)備沒有達(dá)到預(yù)期效果，那么最好的控制系統(tǒng)也不會有多大用處。
例如，配電變壓器就是一種非常重要的節(jié)能設(shè)備。用戶往往關(guān)注變壓器自身的價格，但沒有考慮到未來整個生命周期中變壓器的耗電量。實(shí)際上，節(jié)能型變壓器在生命周期內(nèi)的綜合成本要比便宜的非節(jié)能型變壓器低得多。
好的設(shè)備使電力系統(tǒng)“巧干”成為可能。控制系統(tǒng)可以對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行及時準(zhǔn)確的了解，并做出最佳決策，用戶也可以自行改進(jìn)用電模式以適應(yīng)電網(wǎng)狀況。
