积极研究智能电网用户端关键技术

    尹天文是我国低压电器行业的领军人物之一，也是我国新一代智能低压电器、智能网络通信和雷电防护技术领域的学科带头人。他所领导的上科所电器分所是我国低压电器行业的技术归口单位，长期引导我国低压电器行业科研和新产品开发的发展方向，为我国低压电器发展做出了突出的贡献。

    低压电器是一个量大面广的重要基础元件产品，承担着大部分电能的分配和控制任务。目前，随着广为注目的智能电网建设问题日益得到国家重视，与电力行业紧密相连的低压电器产业面临着怎样的发展机遇？低压电器怎样能满足智能电网的建设需要？带着这样的问题，记者专访了上海电器科学研究所（集团）有限公司总裁助理、电器分所所长尹天文。

    “智能电网与低压电器的关系是我们一直在探究的问题。”尹天文介绍，我国的智能电网是以特高压主干网为基础，包括特高压、超高压、输变电、高、低压配电，以及用户端，与我们关联度最高的是用户端配电，而用户端配电中最主要的控制与保护器件就是低压电器，因此智能电网与低压电器息息相关。据统计，80%的电能是通过用户端用电设备消耗掉的，用户端的重要性可见一斑，它是智能电网非常重要的组成部分。

    “在我国智能电网的发展规划中对低压配电以及用户端方面已经有些内容，但目前还不够具体。”尹天文指出，目前我们正在积极地研究智能电网用户端的关键技术，制订智能电网用户端实施路线图。

    “到目前为止上科所对智能电网用户端的工作进行了初步的研究，提出了设想，我们希望能够与有关单位开展合作，将智能电网低压领域的规划和标准纳入到总的规划和标准中去。”尹天文强调，“用户端的工作很关键，如果现在不做，将跟不上智能电网总体发展要求。”

    经过梳理，尹天文认为用户端整体架构主要分为三大系统：智能电器及系统、能源管理系统、智能楼宇系统。

    第一，智能电器及系统

    是指具有双向通信、故障预判和预警、负载监控、全电流范围选择性保护、电能质量监控，能实现区域联锁并可快速安全恢复等功能的高度智能化的电器设备及系统，是构成用户端智能配电网络乃至整个低压配电网的基础性电器设备及系统。

    “在三大系统中，我国智能电器及系统的基础工作是最好的，”尹天文介绍，我国从第三代低压电器产品研制起就着手发展智能化低压电器，其后又开发了可通信的低压电器，产品集成了基本的智能化与通信功能，能够基本满足智能电网的相关需求。虽然这些产品的一部分智能化功能已经得到应用，但是大部分功能尤其是通信功能并未真正利用起来，这与我国用户端发展缓慢不无关系。

    而现在，建设智能电网对用户端提出了新的技术要求，智能电网的互动、自愈、优化、集成、兼容等特征在新一代低压电器中都要体现出来。因此，今后用户端将越来越受重视，智能电器及系统要集成许多新的技术，如预警与区域联锁等新技术等，使低压电器更符合智能电网的要求。

    目前，在上科所主持领导下开发的我国第四代低压电器产品将陆续上市，“它们集成了很多新技术和新概念，完全能满足智能电网使用的需求，与智能电网结合的非常紧密，”尹天文讲，“第四代产品正赶上建设智能电网的市场契机，这些产品的诞生与应用将对构建我们的智能电器及系统提供强大的支撑。”

    第二，能源管理系统

    具有双向通信、负荷调节、能源系统分析、分布式可再生能源接入、分布式用户端储能充电、双向电量计费、节能管理等功能，可根据用户的不同用电需求采用具有个性化地节能、经济运行等方式对用户端进行能源管理的系统。

    从我国国情来看，居民用电量较小，因此能源管理系统在初期主要针对工业、楼宇等大用户。“目前能够实施能源管理的企业很少，因此我国的能源管理市场很可观。”尹天文指出，实施大用户的能源管理需要国家出台政策予以支持，通过实行分时电价来削峰填谷，引导电力消费。“这其中就会涉及一些新技术，如电力储能技术、负荷控制技术和新能源接入技术等。”据尹天文介绍，随着新能源的发展，储能、充电等相关技术都是下一步要加以攻克的课题，另外还有新能源发电涉及的预测与接入、切出等技术。

    而目前对于居民而言，最直接的联系就是智能电表的使用。“智能电表是能源管理系统中最主要的元件，过去我们将过多的注意力集中在远程抄表上，但是远程抄表仅仅是智能电表最基本功能之一。”尹天文讲，“从远期来看，智能电表在家庭用户中，它就是一个微型能源管理和信息管理的路由器，所有的信息都集中在这个表上，通过这个表来连接用户和供电企业。今后的智能电表可实现双向通信和双向计量，以实现用户与电力公司之间的电能买卖与应用管理。”

    第三，智能楼宇系统

    是指具有建筑照明自动控制、家电控制、远程监控、安全防范、情景控制等功能，可实现楼宇或家居智能化和高效能源管理的系统，主要包括节能型照明和空调管理系统、智能家电控制系统、火灾预警与报警系统、防入侵和防盗等系统。

    “智能楼宇系统目前有许多技术需要攻克，”尹天文指出，“智能楼宇系统最简单的实现单元就是智能家居。”智能家居系统就是将节能型的照明、空调、家电等系统集成在一个平台上，并且可以交互式远程监控。由若干智能家居单元可构成智能楼宇或智能化小区，其中要解决很多问题，比如海量数据的高速处理、各种系统的匹配和兼容，以及智能楼宇里分布式新能源发电系统的集成问题等。

    “由这三大系统构成的智能用户端是我们低压电器行业发展的方向，在智能电网的大力推动下，智能用户端今后会发展很快，因为过去我们在这些环节基础还非常薄弱。”尹天文强调，“基于智能电网的概念，上科所已经着手制定智能电网用户端的整体规划。”

    “如果没有整体的解决方案，实际能起到的作用是微乎其微的，”尹天文解释道，“因此对于之前提到的三大系统的构成、涉及的技术、要形成的系统与产品等都要进行整体规划。”

“之后，我们将根据规划搭建一个试验平台，也是演示平台。”尹天文进一步介绍说，“这一平台将有两大功能，一是测试与试验功能，检验研制出的产品是否满足智能电网的要求；二是演示功能，将我们对于智能电网的理解形成具体的演示平台，引导技术发展与市场推广。”

    据介绍，上科所将用户端三大系统中的每一部分都划分为三个阶段，进行实施智能用户端的建设：

    第一阶段的目标是开发一些简单的基础设备，在现有基础上，搭建基础性系统。智能电器及系统方面，符合智能电网要求的第四代产品将陆续进入市场，在此基础上，上科所将基于3S-Net搭建新一代的智能配电与控制系统。能源管理系统方面，将先攻克智能电表，然后建立一些小型的能源管理系统，重点实现有效的负荷控制。智能楼宇系统方面，第一阶段将先解决智能家居的问题。除上述系统建设外，上科所也将着手进行配套标准的制订，做好基础工作，并尽量多地进行示范工程的建设。

    第二阶段将上升一个层次，完善整个系统，使配电领域主要的低压电器产品与系统全面满足智能电网需求；能源管理系统将攻克新能源的接入切出与储能技术；智能楼宇系统方面则要实现智能楼宇、智能小区，并进一步加强智能用户端的市场推广。

    第三阶段将是完善应用期。根据上科所的整体思路，前五年是关键技术的攻关和示范应用阶段，后五年则是在此基础上不断完善产品与系统和市场推广与应用阶段，将使智能电网的整个系统从上到下全面贯通，全面实现智能电网总体目标。

    “我们在智能用户端上已经做了大量的准备工作，按照智能电网的要求，在不久的将来我们不仅可以提供智能配电网与用户端系统的整体解决方案，而且还能够提供具有国际先进水平的智能电器产品。”尹天文最后讲，“随着国家智能电网规划对用户端的逐步重视，并伴随着我国自主研发的第四代产品的不断推出，我认为我国的低压电器行业在智能电网建设中必将大有作为，前所未有的历史机遇将使低压电器的发展再次腾飞。”