智能電網(wǎng)是一個新趨勢，也是一個新概念。目前，我國的很多科研單位和企業(yè)已經(jīng)開始了智能電網(wǎng)的研究和開發(fā)。
面對國內(nèi)火熱的智能電網(wǎng)開發(fā)局面，天津大學(xué)余貽鑫院士認(rèn)為，智能電網(wǎng)不是一個單純的技術(shù)問題，它涉及許多基本理念，而國內(nèi)目前在智能電網(wǎng)認(rèn)識上的混亂恰恰發(fā)生在這些基本理念上。本文試圖在基本理念層面厘清我國智能電網(wǎng)發(fā)展脈絡(luò)。
智能電網(wǎng)是自動的和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)，它具有電力和信息雙向流動的特點，同時能夠監(jiān)測從發(fā)電廠到用戶電器之間的所有元件。智能電網(wǎng)將分布式計算和提供實時信息的通信的優(yōu)越性用于電網(wǎng)，并使之能夠維持設(shè)備層面上即時的供需平衡。
目前，以美國為首的西方國家正對智能電網(wǎng)的研究加大投入力度，在我國，相關(guān)研究和布局也已經(jīng)啟動。
但是，智能電網(wǎng)程序性的和技術(shù)性的挑戰(zhàn)是巨大的。為推進(jìn)智能電網(wǎng)，需要長期持續(xù)的研發(fā)，需要出臺旨在激勵智能電網(wǎng)的法規(guī),并通過開放式的方式建立國家標(biāo)準(zhǔn)和鼓勵眾多相關(guān)產(chǎn)業(yè)積極參與。
智能電網(wǎng)的原動力
實施智能電網(wǎng)的原動力主要有五點，其中前四點是電網(wǎng)視角的思考，最后一點是出于國家經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展視角的思考。
1）實現(xiàn)大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低大規(guī)模停電風(fēng)險。
近年來世界上大面積連鎖停電頻繁發(fā)生，損失巨大。如2003年美國東北地區(qū)大停電所造成的經(jīng)濟(jì)損失約60億美元，充分暴露了基于傳統(tǒng)電網(wǎng)的脆弱性。一般認(rèn)為，提高系統(tǒng)的全局可視化程度和預(yù)警能力，以及實現(xiàn)自愈，是增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性和避免因事故引起系統(tǒng)崩潰的關(guān)鍵。進(jìn)而考慮到復(fù)雜大電網(wǎng)對自然災(zāi)害和人為惡意攻擊的脆弱性，未來的電網(wǎng)會成為更魯棒的——自治的和自適應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠通過自愈的響應(yīng)減小停電范圍和快速恢復(fù)供電。
2）分布式電源的大量接入和充分利用。
目前，世界上許多國家已把發(fā)展可再生能源技術(shù)提升到國家戰(zhàn)略的高度。美國總統(tǒng)奧巴馬更認(rèn)為，“引領(lǐng)世界創(chuàng)造清潔能源經(jīng)濟(jì)的國家將引領(lǐng)21世紀(jì)的全球經(jīng)濟(jì)”。
分布式發(fā)電是靠近負(fù)荷端的小規(guī)模電力發(fā)電技術(shù)，它能夠降低成本、提高可靠性。在可再生的清潔能源中，太陽能和風(fēng)能由于其在地理上天然是分布式的，因此分布式的太陽能和風(fēng)能的發(fā)電技術(shù)受到廣泛的重視。
屬于分布式電源的還有小型、微型燃?xì)廨啓C(jī)（如冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，CHP），以及小規(guī)模儲能和下邊將介紹的需求響應(yīng)等。未來的幾萬千瓦的微型核電也在視野當(dāng)中。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，可預(yù)見未來的電網(wǎng)會逐漸擺脫過去單一集中式發(fā)電的模式，而轉(zhuǎn)向分布式發(fā)電輔助集中式發(fā)電的模式。如丹麥的電網(wǎng)在上世紀(jì)80年代中期還是一個集中式的系統(tǒng)，而今天則成了更為分散的系統(tǒng)。（見圖1）

              圖1 丹麥發(fā)電行業(yè)在過去二十幾年的演變（來源：丹麥能源局）
當(dāng)大量的分布式電源集成到大電網(wǎng)中時，多數(shù)是直接接入各級配電網(wǎng)，使得電網(wǎng)自上而下都成了支路上潮流可雙向流動的電力交換系統(tǒng)，但現(xiàn)時的配電網(wǎng)絡(luò)是按單向潮流設(shè)計，不具備有效集成大量分布式電源的技術(shù)潛能。從而難以處理分布式電源的不確定性和間歇性，難以確保電網(wǎng)的可靠性和安全問題。
3）峰荷問題和需求側(cè)管理。
由于現(xiàn)時還沒有經(jīng)濟(jì)有效的大容量能量存儲手段，致使電的發(fā)生和消費必須隨時保持平衡。而電力負(fù)荷是隨時間而變化的，為滿足供需平衡，電力設(shè)施必須根據(jù)全年的峰荷來規(guī)劃和建造。
但由于系統(tǒng)處于峰荷附近的時間每年很短，所以電力資產(chǎn)利用率低下。美國現(xiàn)實電網(wǎng)資產(chǎn)的利用系數(shù)約為55%，而發(fā)電資產(chǎn)利用率也不高。其中占整個電網(wǎng)總資產(chǎn)75%的配電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率更低，年平均載荷率僅約44%，浪費了大量的固定資產(chǎn)投入。