從能源這一熱門話題說起，闡述國內外智能電網的研究現狀、悉聽工業化融合信息化的足音。以水口發電公司為例，回顧企業信息化建設歷程，展望數字化水電廠創新之路。
一、能源、新能源、綠色能源
能源是人類賴以生存的物質基礎，是現代經濟社會發展的重要保障。專家認為，在能源領域，新的科技革命的焦點，一是新能源的利用，二是將信息技術用于能源產業。美國總統奧巴馬就職后，打出振興經濟的王牌，就是新能源計劃，用信息技術對電網進行徹底改造，優化電網的運行和管理。
能源發展面臨的第一挑戰，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的創新體系，以信息技術改造現有的能源利用體系，最大限度地開發電網體系的能源效率。
當前，節能減排、綠色能源、可持續發展成為各國關注的焦點。報載：全球協力向綠色能源領域進發。諸如：美國加利福尼亞州洪堡灣即將興建全美首個大型海浪發電站;蘇格蘭計劃開發潮汐發電為數據中心供電;以色列開發高效低價碟式太陽能系統;韓國建設最大生物氣體發電設施;而英國宣布新建燃煤電廠須“填埋二氧化碳”。基于全球能源短缺及人類對環保的渴望，各國政府對綠色電力的開發給予大規模的投資支持，科學家們更是絞盡腦汁，設想了許多非同尋常的發電招數。一方面想方設法降低傳統發電方式的污染，一方面加快對那些過去在人們視線中非主流發電領域的研發，包括提高發電效率并同時降低成本，最終將其送入商業化運營的軌道。同時，道路發電、綠葉發電、體溫發電……，這些少有所聞的發電方式，如今也一步一步地悄悄走向人們的生活。
中國是世界能源消費的第二大國，但能源利用效率比世界水平低10個百分點。資料顯示，2008年我國全社會用電總量近35000億千瓦時，輸電、配電和用戶端損耗約9%，每年線路損耗約3000億千瓦時，折合1.5億噸原煤，相當7000萬千瓦裝機容量、3000億元的電源投資和3000億元的電網投資。實現電網信息化之后，每年在輸、配、用電等環節即可節約5%-10%的電力資源，節省價值近2000億元。在可再生能源發電方面，我國也啟動了多項863高技術研究發展計劃項目，如：以煤氣化為基礎的多聯產示范工程，兆瓦級并網光伏電站系統，太陽能熱發電技術及系統示范等項目。
新一輪能源產業革命的號角業已吹響，可持續能源已經進入產業化競爭階段。其中，智能電網是新能源發展的重要技術支點。
二、智能電網，蓄勢待發
電網是國民經濟和社會發展的重要基礎設施。隨著經濟社會的快速發展以及信息、通信等技術的進步和廣泛應用，智能化已成為世界電網發展的一個新趨勢。智能電網的核心技術是數字化電網、分布式能源系統、信息化家電和儲能式混合動力交通工具。無疑，美國在這方面進行了大量技術準備。
1美國的研究及實踐
鑒于發展智能電網對保障能源安全、提高能源效率、改善能源結構、提升服務水平都具有重要作用，有些國家已將其納入國家能源戰略，有的將其作為應對當前國際金融危機的重要舉措。在美國總統奧巴馬簽署的高達7870億美元的經濟刺激計劃中，就安排了1200億美元用于基礎設施建設，包括大規模建設智能電網。
歐美各國對智能電網的研究開展較早，且已形成強大的研究群體。美國主要關注電力網絡基礎架構的升級更新，同時最大限度地利用信息技術，實現系統智能對人工的替代。奧巴馬總統復蘇經濟的計劃有6方面重點,綠色能源中的智能電網和智能建筑、以電子健康檔案為中心的現代醫療保健體系、21世紀教室試驗室和下一代寬帶網等,都貫穿一條思路：以信息化投入帶動當前緊迫問題的解決,促進經濟復蘇，同時又著眼于長遠國家競爭力的提升。
僅就能源利用而言，智能電網和智能建筑是開源節流的兩方面。據估計，現代化的數字電網將使美國能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節省800億美元新建電廠的費用。《紐約時報》刊文稱，有研究結果表明：僅使用數字工具設定居家溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。根據建筑節能原理測算，只需要1/4的能量，就能達到現在的舒適程度，而且自然環境會變得更好。可以說，“能源效率和能源節約是未來能源發展的關鍵，智能電網技術將更好地管理、節約和監控能源使用。”
2中國的步伐舉足輕重
隨著我國特高壓電網的建設和電力體制改革的不斷深化，智能電網也將成為我國電網發展的一個新方向。
我國智能電網由IT和特高壓輸電“雙劍合壁”而成。以堅強網架為基礎，以信息通信平臺為支撐，以智能控制為手段，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合。智能的基本特征是能夠實現信息化、數字化、自動化、互動化，主要依靠信息平臺的建設和信息通信技術實現。目前，我國大電網安全運行控制能力和調度技術裝備水平居于國際領先地位;形成了以光纖通信為主，微波、載波等多種通信方式并存的通信網絡格局，以SG186工程為代表的國家電網信息系統建設取得階段性成果。這些為智能電網的發展奠定了技術基礎。
引入特高壓輸電后，電網控制中心需要專門技術進行安全和經濟目標的協調：需要更長時間來優化經濟目標，還需要在更廣泛的空間范圍來考慮安全約束目標。隨著進行安全分析的電網規模擴大，為滿足實時應用的要求，就需要更高性能的計算機、更多計算機組成集群、更智能的多代理技術來實現。智能電網不僅要求物理電網本身智能化，也要求電網企業的管理實現智能化。智能電網不僅是單純的技術問題，其建設還需要大量的基礎設施投入，這能夠帶動信息技術等相關產業發展。
智能電網也并非神秘事物，而是對數字化、信息化等高科技技術的綜合應用。在中國，工業和信息化整合已成趨勢，電子信息產業振興計劃將提升各行業信息化水平。整合和集成企業資產管理和電網生產運行管理資源，從而為電網發展提供全方位的信息服務，這是發展智能電網的內在動力。通過建設堅強智能電網，實現各類電源和用電設施并網接入標準化和電網運行控制智能化，提高電力系統資產的運營效益，提高電能質量和供電可靠性，創新商業服務模式，提升電網與客戶增值服務水平。
電力行業需要滿足建設資源節約型和環境友好型社會的要求。到2020年，中國將全面建成統一的堅強智能電網，使電網的資源配置能力、安全穩定水平、以及電網與電源、用戶之間的互動性得到顯著提高。堅強智能電網在服務經濟社會發展中將發揮更加重要的作用。然而，堅強智能電網目標宏大，決不可能一蹴而就。在智能電網的探索之路上，中國的步伐舉足輕重。
三、江河之上，璀璨明珠
水，最古老的能源之一，也是最早用來發電的能源之一。水電是最具規模發展的清潔可再生能源，在維護國家能源安全、優化能源結構、保障電力供給、提高供電質量、減少污染物排放、保護生態環境、發展區域經濟等方面，水電具有不可替代的作用。我國水能資源得天獨厚，總量居世界第一;從2004年起水電裝機容量就雄居世界首位。那奔騰不息的江河世世代代造福人類，而聳立在江河上的大壩猶如一座座豐碑，銘記中國水電建設的輝煌。
福建水口水電廠裝機容量140萬千瓦，是國家“七五”期間興建的華東地區最大的常規水電廠，工程概算總投資85億元。截止2008年年底，累計發電788億千瓦時，創產值213.6億元，為推動福建電力發展、服務海西經濟區建設做出了巨大貢獻。
1水電廠智能化
1.1持續改進，不斷提升裝備能力，夯實安全生產基礎
投產初期，水口水電工程遺留的缺陷比較多，經逐年大修、技改和科技投入，提高了設備健康水平，運行環境明顯改善，高可靠性、高自動化程度、少維護、少干預的現代化裝備水平初具規模。
本著優質、先進、求實的原則，大膽地選用國內外先進成熟的設備和新技術。充分發揮、利用科研機構和高等院校的技術優勢，以多種形式加快先進技術的應用。設備更新改造與整治完善并舉，堅持安全性和可靠性第一、先進性和實用性相結合的原則(優化配置)，不斷提高設備健康水平和電廠綜合自動化水平。投產12年期間，水口水電廠共投入科技、技改兩項費用愈4億元。
1.2總結經驗，積極推行無人值班，開創水電廠現代化管理模式
水口水電廠運行管理模式走過了從“分散值班”到“集中值班”、“機電合一”、“無人值班”(少人值守)的發展之路。
投產發電以來，電廠依靠科技進步，對機電設備進行了大量有針對性的改造和完善，全廠設備可靠性和綜合自動化水平有很大提高。計算機監控系統基本滿足了電廠運行和電網調度的要求;大壩自動觀測系統、水情自動測報與水庫調度自動化系統以及工業電視監視系統都比較完善;水電廠管理信息系統已實用化;對設備狀態監測、診斷與狀態檢修也有一定的實踐和探索，這些都為“無人值班”(少人值守)打下了良好的基礎，同時在人員培訓和管理制度建設方面也取得了顯著的成效。2000年5月，水口水電廠通過國家電力公司“無人值班”(少人值守)驗收。在實現“無人值班”(少人值守)近10年的基礎上，進一步實現水電廠無人值班的各項要求，開創常規水電廠無人值班的現代化管理新模式。
1.3在線監測，逐步開展設備狀態檢修，提高水電廠綜合實力
水口水電廠率先應用在線監測技術，已達12年之久。產學研聯合構建的PSTA2003狀態監測與診斷分析系統，以實用性和先進性為基本設計思想，以技術創新為手段，側重工程實際和降低對使用者的專業能力要求，針對現場需求，全新設計了軟件模塊和用戶功能界面。PSTA2003系統的建立和成功應用，為狀態監測行業和水電機組的狀態檢修工作，提供一個更完善和簡捷的實現思路，其強大的網絡化結構和自動狀態報告制作能力也為狀態監測系統的實用化指明了設計方向。
必須總結經驗，充分利用監測設備和診斷技術，收集和積累設備的狀態信息進行系統分析、診斷，結合設備實際情況，科學合理地制定檢修計劃，以提高設備安全性、可用性、經濟性，進一步提高水電廠運行檢修的綜合管理水平。
2開源節流
智能電廠的首要作用是節能。創建“能效機組”，促進節能工作。通過節水多發電，包括水庫汛限水位動態控制、按最大出力運行等先進技術，以及采取各種節能措施降低廠用電率，以其多發的或節省的電能“計算”為該虛擬機組的發電量。
水口水電廠水能利用提高率多年平均為14%，即每年節能電量約6.5億千瓦時。其次，7臺20萬千瓦機組按最大出力(23萬千瓦)運行，可增容15%，年增發電量約2億千瓦時。這不僅能充分利用水能資源，增加發電效益，而且能提高系統調峰、調頻和事故備用容量。再者，基于全廠電能集中管理系統，搞好電量平衡，促進節電降耗工作，采取一些綜合措施后，主變壓器冷卻器的節能效果初見端倪。
3水電廠仿真系統
水口水電廠仿真系統的研究開發，始于二十世紀末，應用于二十一世紀初。該系統是目前國內水電廠唯一建設的仿真系統。除了滿足深層次的培訓要求，實現水電站的全范圍仿真和高效的全工況培訓，又可以在一定程度上作為原型運行狀態的參照，為電廠的安全經濟運行服務，還將拓展為大型水電廠仿真培訓中心。
系統具有以下主要特點：
a.逼真度。采用動態數學模型，計及水輪發電機組及其調速器、勵磁調節器的實際參數和慣性環節，按照傳遞函數以不同的階次構成描述系統機電過程的精確數學模型，可以計算各種運行狀態下引水系統、機組系統的實時物理參數，逼真地反映受到各種大小干擾后的過渡過程，全面仿真電站運行中的系統狀態。
b.實時性。在各種運行狀態下，從儀表或顯示器上觀察到的全部操作或故障(事故)的響應時間，與原型系統同樣行為的時間相一致。
c.魯棒性。仿真系統的拓撲變化，停、送電部分的不同，以至電力系統的解列不會影響仿真機運行的連續性，不會中途中斷，更不需要重新啟動;故障設置不以必須恢復至正常工況為前提，即使所仿真的系統崩潰也不會造成“死機”。
四、工業化融合信息化
電力工業是一個技術密集型、資金密集型的行業。欲趕上和達到世界發達國家電力工業的現代化水平，必須通過電力行業信息化應用水平，提升我國電力企業產業水平。在電力生產、經營管理和服務用戶的各個領域，實施電力行業信息化發展戰略，把信息技術和理念密切地與電力工業結合起來，實現信息化與工業化的融合。
1電力信息化
電力信息化是利用現代信息技術對傳統電力工業的生產過程、管理流程以及企業經營和服務方式等進行技術改造、流程優化和管理方式的現代化改造的過程。其主要任務是：建設信息網絡、開發利用企業信息資源，改造生產工藝和提升電力工業現代化技術水平，改進企業管理流程、提高企業管理水平和領導決策能力，降低企業經營和生產成本、提高企業經濟效益，提高企業對社會的服務水平和質量，提高企業市場競爭力和國際競爭力。通過信息化，推動電力企業的現代管理水平和現代技術水平的提升，使企業在技術裝備和管理水平達到國際先進、國內領先的水平，建立“數字化電廠”、“數字化電網”和“信息化企業”。
電力信息化建設分為戰略決策層、中間管理層和生產經營層等三個層次。
⑴企業戰略決策層。
首先是制定企業信息化發展的規劃，使之服務于和服從于企業整體發展戰略。確定企業信息化建設的整體路線圖，獎勵企業信息化的完整體系。從企業發展方向和改革走向以及企業管理模型的變化，制定企業信息化戰略戰略規劃和實施計劃，并根據企業決策的需要建立企業決策分析系統和輔助決策系統，為領導集團決策服務。
⑵業務職能管理層。
主要涉及電力企業各級管理部門的業務管理模型的優化，管理流程再造，實現管理的現代化和規范化。當前，電力企業重在建設企業級一體化平臺上的企業門戶系統、數據中心、協同辦公環境下的MIS、OA系統建設，以企業經濟運行為核心的財務管理系統、企業資源規劃(ERP)以及企業資產管理(EAM)等項目建設。
⑶生產經營操作層。
主要是解決電力企業生產、經營過程中的流程化、標準化和信息化，提高電力生產、經營的網絡化和自動化水平。以水口水電廠為例，該層次包括計算機監控系統、機組狀態監測系統、“無人值班”(少人值守)和遠程監控，以及設備管理、安全管理、物資管理等系統。管控一體化，生產實時系統和管理信息系統結合，實現對生產過程的動態管理。
總之，電力信息化建設必須從自身實際出發，必須要有行業的高度和視野。信息化已經不僅是技術問題，還是管理問題，更是戰略問題，固有管理理念的轉變、管理流程的梳理優化以及管理水平的提高是其成功的強大支撐。
2企業信息化
據國家信息化測評中心的調查，我國信息化500強企業整體信息化水平進步明顯，其中1/3達到世界中等發達國家水平。大部分企業信息化基礎設施建設基本完成，開始以信息系統應用為重點，更加關注如何通過信息化構建企業能力。
水口發電公司由水口水電廠改制成立，是國家電網的大型發電企業。公司在其發展歷程中，始終堅持科學發展觀，也探索出一條利用信息系統支撐電廠基礎管理、以信息化推動生產自動化和管理現代化的成功之路。
1996年初，開始籌建管理信息系統(MIS)。在信息化建設的10年中，水口發電公司基本形成了面向不同部門、面向生產、面向職能的16個信息化子系統。但是由于信息化工作起步較早，信息化建設過程采取以部門職能為導向的信息化建設方式，多年積累下來就形成了以部門和職能為中心的諸多信息“孤島”。
隨著公司信息化建設的深入，進一步做好企業信息化整合工作。認真執行信息化規劃所制定的實施計劃，理順信息化建設、運行、維護和安全保障體制，提高專業人員信息技術能力，建立服務和管理常態機制，提升信息化服務、運行和管理水平，努力打造一個“系統安全、管理規范、服務優質”的信息化專業技術管理體系。企業信息化建設與國家電網公司“SG186”工程一脈相承，業務體系數據交換順暢。公司開發了多種應用系統，企業管理各種業務基本上經信息網絡方式來完成。近年來，加快了信息化建設步伐，安全高效地完成公司總部網絡建設及遷移、數據中心存儲升級及容災中心建設，建立了支撐信息基礎安全的網絡管理、安全管理、機房監控等系統，使公司的信息化水平又上新臺階。
加快信息化建設是提高企業核心競爭力的有效途徑。必須繼續拓展信息系統應用的深度和廣度，優化管理流程，調動生產、管理兩大信息資源，以各層次的可視化展現促進信息的互通與利用，消除信息“孤島”，促進企業的高效配合與協作，建成“縱向貫通、橫向集成”的一體化企業級信息系統。
五、結語
150年前馬克思曾論證信息將是一種資源。新能源產業革命就是要把信息變成資源。IT產業的數字革命和新能源熱潮正成為孿生兄弟，而智能電網的橫空出世將推動新能源革命的深度變革。由于各個國家能源和用戶分布及電網情況各不相同，各國對智能電網的認識和理解并不統一，但利用信息技術、控制技術實現電網的智能化已形成共識。發展智能電網是一項長期的系統性工程。目前，智能電網尚處于起步階段。
與時俱進。綜合應用現代信息技術、現代控制技術和現代管理技術，全面提升水電廠“自愈、安全、經濟、清潔、優質”水平，將傳統水電廠轉變為智能水電廠，是當代水電廠必由之路。水口發電公司躋身國內一流水力發電企業，見微知著，任重而道遠。
