智能电网上升战略层面尚待时日
经济参考报/2009年/6月/3日/第013版
能源资源
智能电网上升战略层面尚待时日
本报记者王莉实习生张君莉
智能电网，听起来陌生，但它很有可能改变我们当前的用电方式。“家里的电价不再是一成不变，它会根据一天中不同时段自动定价，人们也可以使用互动式的智能电表根据电价的变化自由选择何时购电何时卖出……”IBM(中国)公司能源业务拓展总经理余红光向记者描述着智能电网带给人们的全新生活理念。作为智能电网技术解决方案在全球的积极推动者之一，IBM希望有越来越多的人被纳入到这张因智慧而令人憧憬的电网中来。
然而，智能电网能否经受中国能源格局的现实考量？其背后的推动力量是出于商业炒作还是代表未来发展方向？利益相关者又将经历怎样一番博弈？这个被专家认为“每年可节省5%到10%的电力资源，可节约2000亿元人民币，同时每年至少拉动国民经济一到两个百分点”的唤醒中国财富计划，似乎注定要在争议中浮现。
智慧与梦想
从普通人的生活到电力工业本身，再到国家能源战略层面，智能电网的概念无疑是对现有技术和理念的一场革新。余红光向记者解释说，在社会生活层面，电表作为电力系统的一个终端，目前只能实现单方面的交流，也就是只能达到自动读取的功能，而不是双方互动的交流；而智能电表的应用则可以使用户和电力系统之间实现互动。比如，电力供应机构可以精确地了解用户的用电规律，可以在电力供应高峰期或需求大于供给时，适当提高电价；而用户此时可以把家里的替代能源设备打开，或者把熨衣服、烧热水这些可调时间的家务挪到用电低谷的时候做，因为用电低谷的电价可能要便宜很多。
对于电力系统来说，智能电网则主要包含三个层面的内容：先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。在这个过程中，包含了许多具体的解决方案，而这也正是IBM、谷歌、通用电气等芯片公司所要抢占的市场。
当然，智能电网的意义并不仅仅局限于优化电力公司的管理。余红光告诉记者，传统化石能源紧缺的压力以及各国政府对环境的日益重视，使得以太阳能、风能和生物质能为代表的清洁、高效的可再生能源有着广阔的发展前景。而清洁能源发电、输电，需要原有的电网更加智能化，使得能源从生产、传送到最后使用的过程受到集中监控和管理。
余红光举例说，中国农村有很多小水电站，特点是有多余的电就卖给电网，但是由于政策的原因和定价的原因，他们把电低价卖给电网，然后电网又把这些电高价卖给农村市场，使得清洁能源没有带来成本降低，没能使当地的农民受益。如果能通过成本核算进行更好的定价，清洁能源就能从中获益，从而更快地发展；而要进行更好的定价，就得依赖于更多的数据收集和更好的数据分析处理，智能技术将因此有了用武之地。
在我国力推智能电网发展的武建东教授用“互动电网”一词具体阐释了智能电网的涵义。他在自己起草的《中国智能互动电网发展战略报告》中认为，智能互动电网就是在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。
“互动电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。”武建东说，从技术上讲，互动电网应该是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、
通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成，智能电网具有可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。
路径与选择
“互动电网将是下一代全球电网的基本模式，中国应该借此拉动电网体系的革命，推动电力产业从中低端电力供应商的传统模式提升为综合能源、通讯和信息服务商的高端创新模式，电力系统的通讯和信息等服务的营业收入和盈利水平将完全可能等同或超过传统的售电业务。”武建东提出，我国电网发展目标应从电网输送方式的变革调整为电网的效率革命，即互动电网变革。
“经济危机中受冲击相对较轻的中国更需要占领智能互动电网这个能源革命的制高点。”武建东表示，3到5年内，我国应该全面推进互动电网发展，否则，一旦美欧经济复苏并实现了经济与电力结构的升级转型，我国不但将失去一次领跑世界经济的机会，也将再一次沦为国际分工的劳动力角色。
据武建东初步估算，为推行国家互动电网的战略改造，我国需要更新百万个以上变电站，将3000万至5000万块电表更改为智能电表。根据政策开放程度，电网还可以开放宽带、电视盒通讯等业务，而这将是一个比3G业务更宏大的产业空间，更能拉动内需。
一方面是国际芯片业巨头的全力推动和一些专家学者对中国积极发展智能电网的振臂高呼，另一方面，我国两大电网公司也加紧了推进智能电网发展建设的步伐。
记者了解到，早在2007年10月，国家电网公司华东电网就正式启动了智能电网可行性研究项目，规划了发展智能电网“三步走”战略；今年2月28日，华北电网智能化电网建设成果———华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统通过专家组验收。
5月22日，国家电网公司正式公布了其“2020年全面建成以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的统一的坚强智能电网”发展目标，并将这一目标细化为三个发展阶段，即：2009年至2010年的规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节试点工作；2011年至2015年的全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016年至2020年的引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。届时，电网优化配置资源能力将得到大幅提升，清洁能源装机比例有望达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电表普及应用。
“南方电网已经在智能电网方面做了一些创新。”南方电网有限责任公司通信中心副总工程师赵曼勇这样告诉记者。她介绍说：“去年的冰雪灾害造成的大面积电力瘫痪，使得我们开始考虑将电力架空线与通讯用的电缆之间实现资源互相备用，而这实际上已经是互动电网所包含的‘一网多用，互联互通’。”
据赵曼勇介绍，在电网的自动化方面，南方电网对广域的信息管理已经采取了分布式建模管理。“各省的变电站维护都是独立的，但通过一个拼接的平台上，你可以看到任何一个变电站，从理论上，通过这个平台就可以把模型建得无限大，而相应的变电站信息都在掌握之中。”
考量与博弈
中国智能电网战略看似已是呼之欲出，但记者采访中发现，政府决策层对这一“全球电力发展新方向”的表态显得十分谨慎。
“智能电网更像一个过程，我们的电网处在一个智能化的过程之中，这个过程一定会提高能源的使用效率，如果建设智能互动电网能够成为我国未来的战略目标，那将会有很快的推进速度和发展。”国家电监会政策研究室主任俞燕山向记者表示，目前的关键是发展智能电网能否上升到国家电力发展的战略层面。
据了解，目前在我国已经确定的电网发展战略是“一特四大”，即加快建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，促进大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和更大范围的资源优化配置。国家电网公司提出建设统一的坚强智能电网，也是在以特
高压电网为骨干网架的电网基础上，进一步追求电网的智能化。
俞燕山说，除了政策走向尚不明确外，还需要考量发展智能电网制度上的可行性和经济上的合理性。
“在国内推动互动电网改造，目前还存在两个问题：谁来投资？节能效率从何而来？”
曾于四年前赴美考察智能电网相关情况的俞燕山向记者介绍，按照当时的物价水平，换一块智能电表，单成本费用就要143美元，当时美国的情况是政府和企业都不负担这笔费用，而是分若干次从用户电费支出中扣除。“如果按每个电表143美元，我国一半人口约6亿人计算，仅智能电表就将是5000多亿元人民币的投资，况且还不包括其他基础设施投资。”俞燕山提出，智能电网的投资不是小数目，美国由用户买单，中国又由谁来出钱？
此外，俞燕山对于智能电网是否真的可以节约那么多能源还持保留意见。俞燕山说：“从目前化石能源的转化效率来看，100个能源单位中有38个单位转化进入电网输电环节，然后3个单位被浪费掉，最终只有22个单位进入有效转化，也就是说在用电环节损失了13个单位。而智能互动电网不能解决发电环节的浪费，只能解决需求侧的参与问题，也就是说，在13个单位中，互动电网究竟能提高多少效率还有待进一步研究。”
“最重要的还是体制问题如何解决。”俞燕山向记者表示，发展智能电网就要求现有的管理体制、价格机制、定价方式都要发生改变，还需要电力网、通信网的相互融合，“我国电信网、计算机互联网、有线电视网‘三网合一’失败的事实告诉我们，此次要推动不同利益集团的融合，难度可想而知。”
“发展智能电网不是几家芯片企业所能单独推动的。一些IT厂商、通讯公司从传统产业那里找到了新的机遇，希望借助建造互动电网的平台卖设备、卖技术、卖解决方案。”俞燕山话锋一转，继续说道：“智能电网不能沦为一个技术上的空架子，仅仅依靠硬件、技术和解决方案并不能解决中国能源领域所面临的实质问题。”
俞燕山的观点得到了一些电力专家和从业者的认同。国家电网公司一位不愿透露姓名的人士告诉记者：“一些国际知名芯片公司实际上是推动中国智能电网发展最为活跃的力量，他们看到了中国潜在的市场，希望能在这场新的变革中抢占先机。而我国电网发展的当务之急仍应围绕‘一特四大’进行投资建设，现在上马智能电网似乎有些为时尚早。”本报记者王莉欧美智能电网战略计划
致力于推动中国智能电网发展的中国国际经济交流中心特约研究员、中国科学院科学时报社首席经济学家武建东教授向记者介绍了欧美国家智能电网发展的模式和进展。
美国的智能电网计划叫做Unified National Smart Grid，译为统一智能电网，是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系。
这个体系主要包括：通过统一智能电网实现美国电力网格的智能化，解决分布式能源体系的需要，以长短途、高低压的智能网络联结客户电源；在保护环境和生态系统的前提下，营建新的输电电网，实现可再生能源的优化输配，提高电网的可靠性和清洁性；这个系统可以平衡整合类似美国亚利桑那州的太阳能发电和俄亥俄州的工业用电等跨州用电的需求，实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制，从而实现美国整体的电力需求管理，实现美国跨区的可再生能源提供的平衡。
这个体系的另一个核心就是解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储，它可以帮助用户出售多余电力，包括解决电池系统向电网回售富裕电能。实际上，这个体系就是以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。而且美国的这个计划也考虑了将加拿大、墨西哥等地电力整合的合作。
2008年4月，美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。今年1月，美国新总统奥巴马发布了《经济复兴计划进度报告》，宣布将铺设或更新3000英里输电线路，并在未来三年内为美国家庭安装
4000万个智能电表。2009年4月16日，奥巴马政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后，美国能源部长朱棣文表示，奥巴马总统宣布向美国企业提供24亿美元，用于制造混合动力车和车用电池，美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具，电池可以更大体量地创造智能电网的应用运转空间。
欧洲智能电网计划名为Super Smart Grid，译为超级智能电网。它是将广域电力输送网络与智能电网结合起来的广域智能网络，可能的使用范围涉及到欧盟、北非、中东等国家和地区。
由于石油价格的不稳定、石油资源的有限性、能源需求的爆炸性和欧盟减少温室气体排放的计划，可再生能源有限的欧洲必须建立跨区能源交易和输送体系以解决其战略生存，也就是通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风能等可再生能源发展满足欧洲的能源需要，完善未来的欧洲能源系统。
2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调，欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的局部电网2001年已经率先实现了智能化。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。本报记者王莉实习生张君莉
国际几大芯片公司力推智能电网技术
IBM公司目前被视作智能电网的开拓者和领先公司。2006年，IBM公司提出“智能电网”解决方案，主要解决电网安全运行、提高可靠性。从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理———中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。
2008年10月，谷歌公司与通用电气公司发表联合宣言，强调双方正在共同合作推进将美国电网改造为智能电网的商业计划。
2009年2月4日，马耳他公布了和IBM公司达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程造价高达9100万美元，其中包括在电网中建立一个传感器网络。这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。IBM提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会、降低成本以及监测该国碳密集型发电厂的排放量。
2月10日，谷歌公司再次表示，公司内部已经开始测试名为谷歌电表的用电监测软件，这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施，其运行流程是：谷歌电表将对用户家中电器和照明设备进行智能分析，然后把相应结果返回到客户家用电脑中，客户便可即时查看到相应耗电数据，获取电力消费的实时信息，谷歌电表将成为一个免费、开源的应用程序。谷歌同时表示，客户如果能够及时了解家用电器的耗电数据，可能导致自身电费开支下降5%到10%左右，美国每年因此可节省电费500亿美元。
2月中旬，IBM总裁兼首席执行官彭明盛也向奥巴马提出了发展高科技与增加知识型就业的战略建议。他认为，美国应集中发展医疗信息化、智能电网、教育和宽带等领域，建造起更为先进、更具竞争力、面对未来的基础设施。
3月3日，谷歌公司向美国议会进言，要求在建设智能电网时采用非垄断性标准。本报记者王莉实习生张君莉