前言

当今电网是经历了100多年才逐渐发展起来的，其基本形态没有根本性的变化，即电网以传统电力设备为网架基础、以可调度能源（如化石能源、水力和核能等）作为电力的主要一次能源和以交流为运行模式的基本形态没有发生根本性的变化。然而，电网的规模和结构形态发生了很大的变化，即从最初的局域小规模电网发展到区域中等规模电网，进而发展到今天的跨区互联大电网。以我国为例，2012年，我国发电总装机容量已经接近12亿kW，年总发电量接近5万亿kW·h，我国电网已经基本形成了“西电东送、南北互供、全国联网”的总体格局，已经覆盖了全国大部分地区。

现有大电网存在以下几个方面的重大问题：①电网结构不尽合理；②随着电网规模的扩大，电网的安全稳定性问题和不可预知因素日益突出；③大容量远距离输电能力有待于进一步提升；④电能质量和电网运行效率有待于进一步提高。

然而，更为根本性的挑战来自于能源结构的重大调整。随着可再生能源越来越多地接入电网，将对电网带来一系列新的严峻挑战，这主要是由可再生能源的特点决定的。主要挑战包括以下几个方面：①由于电力资源与负荷地理分布不一致，远距离输电和区域电网互联的大电网架构不会改变，且由于能源结构调整，电力在终端能源消费结构中所占比例将越来越大，电网的规模将进一步扩大。同时，可再生能源具有波动性和间歇性的特点。因此，如何维持电网的动态功率平衡和保障大电网安全稳定性将成为更为严峻的挑战；②由于太阳能和风能等可再生能源不能通过普通的交通工具输送，而只能通过电网输送，据预测，我国2050年将有大约6亿kW的电力需要从西部或北部向东部或南部输送，这对传统电力输送方式带来了很大的挑战；③由于可再生能源具有波动性和间歇性，使得电网中将出现功率的双向流动，合理地实现和控制功率的双向流动是十分必要的；④由于可再生能源具有分散性，因此分布式电网将会大量出现，实现分布式电网的大量接入以及电力用户和外部电网的供需互动将成为电网的新问题；⑤由于化石能源将逐渐被电能替代，电网中的负荷结构及其动态特性将发生重大变化，这对电网也将带来新的挑战；⑥与当今电网的一次能源资源结构相比，未来电网的一次能源具有多样性，其时空分布和电源动态特性也具有多样性，这对电网的运行也将带来新的挑战。

现有电网所存在的问题以及未来能源结构重大调整所带来的挑战，迫使人们去思考如何从整体上解决这些问题并应对未来的挑战，于是，智能电网的概念便应运而生。我们认为，智能电网的本质就是利用现代信息技术（如传感器及传感器网络、现代通信技术、超级计算与分布式计算等）、新型电力设备（如传统电力设备的数字化和智能化升级、电力电子器件及装备、超导电力装备等）、新材料技术（如储能材料、新型绝缘材料等）和新的电网结构模式（如可重构的网状结构和分布式电网等）等来运行和管理电网，使电网能够大规模地容纳可再生能源的接入，使电网中的各个环节（包括发电、输配电、储能、电力用户与分布式电网等）实现优化的自适应互动，并使电网更加高效、安全及可靠。由于能源结构将转变为以可再生能源为主，因而智能电网将是未来能源生产、传输、分配和利用的主要载体。

智能电网涉及多学科领域，智能电网的建设需要大量新技术的支撑，发展智能电网将带动一批新兴技术和产业的形成和发展。因此，智能电网无疑将是我国战略性新兴产业的重要组成部分。着眼于智能电网技术及产业的发展，本书将系统地阐述智能电网所涉及的新技术及产业，在兼顾智能电网技术体系的整体性的同时，重点介绍各种新技术的原理、国内外发展现状与未来发展前景，并给出了各技术领域的发展路线图。同时，结合国际国内形势提出相关建议与对策。

作为未来能源体系的主要组成部分，智能电网也将可能通过物联网技术与能源系统的其他组成部分（如燃气网和热力网等）构成一个统一的整体，并实现整个能源体系的优化及供需互动，从而形成智能能源网。因此，本书最后部分阐述了智能能源网的概念及其发展前景，并提出了我国智能能源网的发展政策建议。

全书共12章。参加各章编写的人员如下：第1章，肖立业；第2章，夏善红、韩立、陈贤祥、郑凤杰、任仁；第3章，毕天姝、陆超、薛安成；第4章，刘建明、赵丙镇、杨猛；第5章，齐智平、鲁宗相、周龙、邓卫；第6章，欧阳红、赵丙镇、王丽芳；第7章，李耀华、徐德鸿、肖湘宁、王正仕；第8章，廖瑞金、荣命哲、张国强、王有元、杜林、周湶、张晓星；第9章，来小康、屈慧、王松岑、齐智平；第10章，肖立业、林良真、戴少涛；第11章，裴玮；第12章，武建东。杜永红和秦洁为本书的文字编辑做了大量工作，杨哲在本书编写过程中做了大量的联络和组织工作。

希望本书的出版能够为我国智能电网的发展贡献微薄之力。本书可作为智能电网技术研究开发人员和相关专业学生的参考书，也可以为政策制定、企业发展等提供帮助。

本书涉及面广，且由多位作者共同完成，因此各章写作风格也有所差异，写作中也难以避免错误及疏漏，请各位读者包涵并批评指正。

2013年4月11日