国防视角下的智能电网应用前景

国防视角下的智能电网应用前景摘要：从国防安全角度来看，智能电网具有传统电网所不具备的智能化程度高以及安全可靠性强等特点，具有广阔的国防安全应用前景，应在智能电网建设规划过程中贯彻国防需求，研究适应智能电网特点的军民融合发展模式，对加强国家能源安全，提升战时电力保障能力具有重要意义。

关键词：军民融合；智能电网；国防需求；基础设施

智能电网技术，作为当代能源产业的新生事物，凭借其灵活的调度能力、安全可靠的特性，满足多种分布式接入方式以及适应新能源发电特殊需求，已逐渐成为取代传统电网的最佳选择，同时也蕴藏了广阔的国防应用前景。相比之下，由于传统电网的性能指标已经难以适应以分布式、间歇式发电为特点的新能源进行大规模并网，使世界各国纷纷采取改造传统电网、开发清洁能源等措施以提升能源利用效率，以减少对传统能源的依赖程度，改善环境质量。2012年5月，我国科技部发布《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》已经明确提出未来我国智能电网的发展思路及总体发展目标。在军民融合发展战略的视角下，从国家能源安全角度出发，探析如何在智能电网总体规划建设过程中贯彻国防需求，研究适应智能电网特点的军民融合发展模式，对加强国家能源安全，提升战时国家电力供应保障能力具有重要意义。

1.智能电网的优势

为促进能源资源的优化配置，提升电网接纳新能源的并网能力，满足经济发展需求，国家电网公司提出建设坚强智能电网。国家电网对坚强智能电网的描述为：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，涵盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，具有智能调度、实时可控、无人操作等特征的现代电网。

1.1智能调度

电网调度能力是指当电网系统负荷发生快速变化引起功率不平衡时，电网系统对发电端或用电端进行适度调整以恢复电网负荷稳定的能力。智能调度是在传统电网人工调度的基础上，通过对电网负荷进行仿真计算后，迅速对电网负荷变化作出响应并进行调度的能力。

在传统电网中，电能从发电环节直至用电环节是单向流动，其调度模式较为单一。但智能电网中，由于间歇性可再生能源和分布式储能装置的广泛介入，不可调度电源占比增加，导致电网内部不可控因素增多，调度过程更加复杂，对电网的调度能力提出了更高要求，传统的人工调度已经难以满足调度需求。因此必须电网调度智能化。实现基于人工智能的调度操作是智能电网的主要特征之一，通过提高电网灵活调度能力，并对各发电端及用电端进行实时管控，使其能有效跟踪不可控源的电力消费情况，在保持电网安全稳定的前提下，实现全系统的动态平衡。

1.2实时可控

智能电网的实时可控是基于长距离传感技术实现的对电网全域各发电端、用电端、变电端和主要节点进行不间断监测控制，以保障电网运行的安全稳定。

传统电网的监测点分布较为集中，主要针对大型电力设施进行实时监控的难度较低。但对于智能电网而言，间歇式清洁能源的大规模并网，分布式储能装置在区域内的分散式布局，输电走廊跨越地域更广，加剧智能电网面临的不确定性及实时可控的难度。然而，智能电网通过监控系统、电网线路动态定容技术等高新传感技术，输电线路的实时可控性得以大大增强。智能电网的实时可控，能够及时跟踪电网中关键节点的变化，对电网全域各节点进行有效的观测和控制，从而使输电线路的利用率得以提高，进而实现电网在临界状态的高效稳定运行。

1.3无人操作

智能电网的无人操作是在先进传感技术和自动化技术的基础之上，通过系统信息通信技术以实现的电网无人化管理，被认为是智能电网的显著特征。

传统电网管理主要依赖人为规范的工作流程来进行，信息传递效率以及决策水平会由于个人因素而产生不稳定的影响，而无人化操作就能尽量避免电网管理受到人为因素的影响。智能电网的无人操作并不是抛弃传统电网基础，重新进行建设，而是在传统电网管理平台的基础上，加装无人化集成系统以满足满智能电网的互操作性要求，保证原有网络、系统、设备、应用或元件之间在加载智能电网无人操作平台后相互通信不需要过多人工介入即可有效、安全、协调运行的能力。

2.智能电网对国家安全的意义

改革开放以来，电网在经济增长过程中飞速发展。但电网的国防功能建设以及电网自身的安全稳定性一直未能得到足够重视。2008年“汶川大地震”以及“南方雨雪冰冻灾害”已经对我国目前电网的安全可靠性提出了严峻考验。战时条件下，电网作为敌方重要打击目标，其安全性能及国防功能是否可靠显得尤为重要。在智能电网规划建设过程中，贯彻国防需求，有利于增强国家电力能源安全，有利于提高战时用电需求响应速度，有利于保障重要战略设施用电安全。

2.1有利于增强国家电网安全系数

目前我国电网的主要安全风险来自输电网络的脆弱性。而输电网络的脆弱性主要来自两方面：一是输电线路跨越地域较广，距离较长，自然环境及地理条件比较复杂；二是传统电网技术性能落后。为缓解电力供需矛盾，实现广域内电力资源优化配置，大量电力能源的接入使传统电网的输电网络长期超荷载运作，已经难以实现发电端与用电端之间的供需平衡，极易导致大面积的电网瘫痪，如“9•28”意大利大停电、“8•14”美加大停电等。无论是战时还是平时，脆弱的输电网络都将会对社会稳定以及国防安全产生极大的影响。

智能输电技术作为智能电网的核心，能够大大提升输电网络的安全可靠性。一是通过相关电力设备与技术，根据用电端的用户需求对国家电网输出的无功容量进行调节，实现降低输电过程中损耗、提升线路输送能力。二是根据用电需求实时提高电网电压、优化国家电网输电线路控制能力，有助于充分利用现有电网资源。三是通过对全网输电线路状态实时监测，实现对各输电线路运行状态的可控、能控、在控，提升输电网安全稳定运行水平。智能电网通过提升电网输送能力、够避免其受到内部控制系统不稳定性、外部环境破坏性以及输电网络内在脆弱性，能够实现输电线路的安全可靠，有利于增强国家电网安全系数。

2.2有利于提高战时用电需求响应速度

战时电力保障较平时而言主要存在三点差异：一是用电需求不可预测性强。在战时紧急状态下，政府将根据战争态势实行电力管制社会工业生产用电及居民生活用电，根据实际需要地方重点单位和部队实施重点保障，导致战时用电需求具有很强的不可预测性；二是作战区域电网随时可能遭受打击。作战区域内电网具有极高的战略打击价值，并且由于电网的核心节较多，难以对电网进行全面防护。三是战时用电需求的时效性要求较强。战时电力保障与部队作战效能密切相关。战时出现供电中断或是供电延迟都可能对战局造成不可挽回的损失。因此，电网的智能调度能力影响战时电力保障的关键因素。

智能调度技术是传统电网系统调度技术的全面提升。智能电网利用信息系统进行实时监测，实时评估电网安全环境，自动执行动态预警，提升国家电网基于战时不可预测风险的自愈能力；通过安全模型对安全风险进行综合研判，实现电网快速内部闭环调整；通过信息系统对电网载荷进行并行仿真计算，进行安全稳定分析与智能决策控制。建设智能电网调度系统，能够提升电网在战时对外部连锁事件影响的抵御能力，提高电网实时风险预控和应急处置能力，进而提高战时用电需求响应速度以及国家电网纵深风险防御能力。

2.3有利于保障战时电力供给需求

在经济破坏战理论的指导下，电力设施已经成为战略价值较高的精确打击目标之一。伊拉克战争中，伊拉克前线主要城市的发电设施大部遭到美军石墨炸弹攻击导致城市大面积停电。电力供应中断对迟滞伊拉克国民卫队对美军组织有效进攻以及涣散伊拉克民众的战斗意志发挥了重要作用。由此可知，战争状态下传统发电设施已经难以实现全天候的电力保障，必须采取新的供电模式提升电力保障的可靠性。

基于分布式储能技术的微电网作为智能电网的重要组成部分，能够在战时提供更为可靠的电力保障。微电网是相对国家主干电网而言的区域性电网，能够通过分布式储能技术实现既能并网发电，也能在需要时脱网独立供电的微型电网。微电网的优势在于：一是反应灵敏。在外部电网出现故障时，微电网能够迅速脱离主网独立运行，将本区域内分布式电源及储能装置进行整合，利用储能环节和智能控制技术保障本区域电力供应。二是可持续性强。微电网能够通过储能技术调节供电负荷需求，有效克服新能源发电装置电力保障随机性和间歇性的缺点，解决分布式电源的持续供应问题。三是可靠性高。微电网采取的是区域分散式布局，战时遭敌全面打击可能性较低。因此，微电网在战时能够为作战区域提供高效的、可靠的、持续的电力供应。

3.智能电网在国防领域应用建议

发展智能电网，不仅有助于推动国民经济能耗结构转型具有重要意义，在保障国家能源安全和支持国防建设方面也有着重要的意义和作用。智能电网的建设与规划，应当响应国家军民融合发展战略的总体要求，在总体布局上兼顾国防战略重点地区，在科技研发上吸收军工领域相关成果，在建设标准上充分考虑军民通用性。通过走军民融合道路更好地实现经济发展与国防建设相统一，军地双方共同推动智能电网建设进程。

3.1在总体布局上兼顾国防战略重点地区

智能电网与我国能源分布情况有着密切联系，是构建电力新型“主干通道”的核心。从保障国家总体能源安全的角度考虑，智能电网总体布局也与会对国家基础国防设施建设的总体效能产生一定影响。因此智能电网应在总体布局规划过程中贯彻国防需求，适当兼顾国家国防战略重点地区。

其中应当首要考虑的地区包括：一是边境地区。由于我国大部分边境地区经济发展比较落后，其电力设施较为落后，风险抵御能力较低。但与此同时，边境地区也蕴藏着大量有待开发的清洁能源，如西南边境水能资源、沿海地区的潮汐能、西北地区的太阳能、风能等。通过在边境地区建设微电网，一方面可以支持当地经济建设，提倡绿色经济发展；另一方面可以有效提高当地电网的容灾抗险能力。二是军工产业密集区。国防军工产业是我国经济动员的主干力量，是在我国后方支撑国防实力的坚实后后盾，必须保障在战时军工产业密集区域的电力供应安全。把军工产业密集区域纳入智能电网建设覆盖区域，能够有效降低产业电力成本，提高当地电网战时电力保障能力。将边境地区和军工产业密集区纳入国家智能电网建设规划进行通盘考虑，有利于在推动国民经济结构转型升级的同时，发挥军民融合效益，更好地实现智能电网的国防功能。

3.2在科技研发上采用军工领域相关成果

国家电网公司将智能电网技术体系归纳为智能电网基础技术和专业领域技术。其中智能电网基础技术主要包括传感与量测技术、电力电子技术、超导技术、仿真分析及控制决策技术、信息与通信技术等。智能电网的主要专业领域技术如下：大规模新能源发电及并网技术、特高压输电技术、柔性交流/直流输电技术及超导与多端直流输电技术等、智能变电站技术、智能电网调度技术、输电线路状态监测技术等。

众多尖端技术的融合，意味着智能电网的科研体系需要庞大的人才队伍和科研设施为其提供支撑。在智能电网科研领域采用军民融合发展的思路，推动军工技术领域成果“军转民”，不仅能够提高智能电网的军民通用性，还能为其开发潜力巨大的民用市场。智能电网吸收军工领域相关成果应首先关注以下两方面：一是安全防护技术领域。智能电网重要设施应采用适应战时防护需求的特种材料，如石墨炸弹的防护材料。二是传感器与测量技术领域。主要考虑采用军工产业中应用于远距离侦查的传感器技术以及应用于“北斗”系统的远程测量技术，用以实现智能电网实时感知与可控系统的技术升级。通过科技领域的军民融合，能够有效降低智能电网技术研发成本，提升智能电网军民融合发展效益。

3.3在建设标准上考虑军民通用性

国家电网公司公布了《智能电网技术标准体系规划》，该标准体系分为8个专业分支、26个技术领域、92个标准系列。其中8个专业分支为：综合与规划、智能发电、智能输电、智能变电、智能配电、智能用电、智能调度及通信信息。在智能电网标准建设上考虑军民设施兼容问题，制定统一标准，能够有效提升智能电网军民通用性，更好地发挥军民资源深度融合发展效益。

为更好地解决电网建设中的军民兼容问题，应着重统一智能电网建设标准中两个主要问题：一是在智能电网用电端预置军事接口的问题。国家在对智能电网进行用电端规划建设时，应与制定军事标准的有关单位明确其军事需求，主要确定军用设施和军用装备的电力接入标准，以便在建设智能电网用