我國智能電網的發展機遇與前景

華東電網公司 遲 峰

智能電網是當前國際能源工業領域的熱點問題，受到國內外的廣泛關注。美國、歐洲等國家正在結合各國經濟社會發展特點，在智能電網研究和實踐工作方面重點關注可再生能源、分布式電源發展和用戶服務，提升用戶服務水平和節約用電。在電源建設方面，發展低碳發電（如核電、風電、太陽能等）和化石替代燃料（如生物燃料、沼氣、電動車等）。在用電側方面，引導用戶更多地了解相關信息，并控制自身的能源消費，由此產生了節約能源和提高效率的新技術（如智能建筑、智能電表、需求響應等）。2009年5月，國家電網公司在國際特高壓技術大會上首次提出了要建設中國的“堅強智能電網”，提出了立足自主創新，加快建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的統一堅強智能電網的發展戰略。

1 國外智能電網的發展方向

上世紀末，美國部分大型電力企業和研究機構提出智能電網概念并分別開展研究及實踐。2008年以來，美國奧巴馬政府對智能電網重視程度不斷提高，并將智能電網作為美國新能源戰略的基礎和國家經濟、能源政策的重要組成部分，美國智能電網建設逐漸過渡到政府主導的模式，對智能電網的愿景構想逐步清晰統一，建設實施也更加有序。目前，美國對智能電網的理解已逐步清晰，其定義的智能電網的6個方面的特點是：1）基于充分信息的用戶參與；2）能夠容納所有的發電和儲能裝置；3）允許新產品、新服務和新市場的引入；4）根據用戶需求提供不同的電能服務質量；5）優化資產利用效率和電網運行效率；6）電網運行更具柔性能夠應對各類擾動襲擊和自然災害。

歐洲的智能電網發展主要是促進并滿足風能、太陽能和生物質能等可再生能源快速發展的需要。綠色環保與低碳經濟始終是歐洲智能電網發展的主線。2005年，在歐洲可再生能源和分布式發電技術發展基礎上，“智能電網（SmartGrid）歐洲技術論壇”成立，目標是把電網轉換成用戶和運營者互動的服務網，提高歐洲輸配電系統的效率、安全性及可靠性，并為分布式和可再生能源發電的大規模整合掃除障礙。2006年，論壇提出了SmartGrids愿景，之后制定了戰略研究議程(SRA)，指導歐盟及其各國開展相關項目，促成智能電網的實現。

在智能電網實踐領域，國外智能電網當前的工作包括“3個重點領域，1個核心支撐”。三個重點領域分別是：分布式可再生能源和分布式發電、需求側管理及用戶互動響應、電動汽車接入及其作為儲能元件支撐電網運行；上述支撐三個領域的核心是高級量測架構AMI，包括智能電表及其相應的通信平臺和信息架構，因此，歐洲美國等國家和地區都將AMI建設作為智能電網建設的基礎。此外，國外智能電網還包括電網自動化及動態增容等內容，提高電網安全穩定運行水平和利用效率。

2 智能電網相關產業的發展機遇及其前景

未來的智能電網的發展，其實質是為風電、太陽能等新能源接入提供平臺，為電動汽車等新服務提供信息和基礎設施，為定制電力等新的用戶需求提供支撐。智能電網的快速發展，為電子、信息、通信、控制等相關產業的發展帶來了重大機遇。未來智能電網將孕育9大產業機遇。

2.1 智能電表。智能電表是各類用戶側服務的基礎，是國外智能電網應用的必要條件。理論上，智能電表應當具有雙向的信息通信能力和雙向電力計費用能力，并根據電力企業和用戶要求具有部分控制響應能力。但根據需求不同，各個企業應用的智能電表的功能也有所區別。從當前發展來看，歐洲、美國對智能電表的需求較大，而國內也將在近期內大量應用。目前，我國智能電表市場較為分散，華立、威勝、科陸、華隆、林洋等領先企業份額僅占30%；歐洲等國際市場對我國智能電表也有一定需求。

2.2 家域網。包括可實現用戶互動的智能家電、家庭能源顯示器、可編程溫控等。其關鍵技術元件是各類電力電子元器件和相關的控制系統。該產業屬新興產業，國內尚屬空白，且在近期內主要應用于國外市場。

2.3 智能輸配電。包括各類電網自動化技術，以及應用于電網的電力電子技術。在電網自動化技術領域，國內外廠商水平相差不大，但國內電網企業在自動化系統應用上遠超過國外電網。電力電子技術（靈活輸電技術）應用方面，國內外各有所長，國內外相關產業的發展前景都相當廣闊。

2.4 超導電纜。領先企業以美國和日本為主。我國處于試驗階段，也沒有大規模應用的計劃。但國外對超導電纜的應用可以形成一個相當廣闊的市場。

2.5 特高壓技術。中國在交流特高壓輸電技術方面處于領先地位。未來10年，將重點發展交直流特高壓輸電以實現全國范圍內能源資源的優化配置。我國的領先制造企業有西電、平高等制造商；應用領域的研究測試方面，國家電網公司所屬的電力科學院所技術優勢明顯。

2.6 可再生能源（分布式）接入。是當前研究發展的熱點，國內外應用前景廣闊。各類解決方案、技術路線共存，涉及電力電子、儲能、設備及零配件制造、風電預測與控制系統、電網自動化等技術領域，未來預計將對上述領域適用技術和產品有極大的需求。

2.7 儲能。儲能技術也是智能電網依賴的重要技術之一。根據容量需求不同，可選擇不同的技術路線，如鈉硫電池、超導儲能、抽水蓄能、空氣壓縮儲能等。其主要涉及的技術領域包括新材料、電力電子、控制等技術。鈉硫電池是目前性能較好、價格適中的大容量儲能技術，日本等已有34MW容量電池組并網運行。國內，上海電力公司與硅酸鹽研究所合作的研究項目處于領先地位。

2.8 IT/通信。智能電網的發展將對IT/通信產業產生極大的影響。用戶及配電側的大量應用都是以雙向通信架構為前提，而電網自動化系統也將對通信網絡產生大量的新建和改造需求。

2.9 增值服務。結合智能電表、家域網以及智能輸配電的應用，電網企業及其他服務提供商將有能力為各類用戶提供差異化服務和增值服務，并將成為企業新的盈利來源。

3 我國智能電網的發展應當關注的問題

2009年，我國智能電網發展已經取得了良好開局。堅強智能電網進入研究試點階段，電網智能化規劃編制工作已基本完成，風光儲聯合示范、上海世博園智能電網綜合示范工程及發、輸、變、配、用、調度等環節的試點工程也穩步推進。但與此同時，堅強智能電網建設過程中存在一些必須要關注的問題。

3.1 當前我國智能電網的建設目標并不明確，缺少對基本建成、全面建成等目標的定量描述。智能電網是一項系統性的長期任務，需要10年或更長時間來實現。在這樣長的建設期內，必須時時找準方向，避免偏離原定的目標。

3.2 在2011年開始的智能電網全面建設階段前，要找到我國智能電網的資源重點投入方向，最大限度發揮有限資源的效用。智能電網的建設領域廣泛，項目眾多，全面鋪開的做法無法確保有限資源發揮足夠的效率。從當前發展看，調度和發電側對可再生能源的支撐以及抽蓄、水電及儲能系統的研發與建設等對可再生能源發展具有重大意義的環節，電動汽車充電、光纖入戶等對戰略性新興產業具有推動作用的工程，節能建筑、負控裝置、用戶信息采集等對于節能減排行業有重要價值的應用，應當是我國智能電網當前發展的重點。而配電自動化、智能變電等邊際效用不大且資金占用較多的環節可以選擇以點代面的方式逐步推動，不適宜全面鋪開。具體的資源投入方式則有待于建立相應的智能電網協調性發展評估體系后確定。

3.3 要盡快找到智能電網可持續發展的新模式。未來10年，為適應向綠色低碳經濟轉型需要，電網企業將投入巨額資金建設堅強智能電網。我國電網發展傳統上是通過電網建設—提高售電量的模式來驅動的。而在未來新型的能源利用方式下，舊有的盈利模式空間是相當有限的?？稍偕茉吹拇罅堪l展實際上是改變了能源結構，不能實現提高售電量，反而會降低電網利潤。上海的節能建筑，通過儲能裝置（蓄電池）在夜晚充低谷電，在白天提供給用戶使用，通過節能建材實現保溫降低生活取暖用電等，這些用戶側的智能電網建設實際上只起到削峰填谷和節能作用，今后不會增加——甚至可能會大大減少企業的營業收入。電動汽車的電量增長空間也非常有限，根據估算，2020年電動汽車將增加用電量，但仍不足總用電量的1%。在我國當前的形勢下，電力企業還承擔了大量的社會責任，提高電價的空間也已經不大。因此，電力企業為保持可持續發展的后勁，必須不斷提升企業經營管理方式和企業服務水平，積極研究探索新的管理服務和商業盈利模式，不斷為智能電網的可持續發展提供資金和資源。在這一點上，國外企業已開展了大量的探索，并提出了各種新穎的增值服務方式——如以色列、丹麥等國的電動汽車網絡運營模式，值得我國電力行業研究借鑒。

3.4 對于東部發達地區，要充分關注未來可再生能源對經濟的約束作用。目前，亞太地區四個重要城市上海、曼谷、東京、悉尼不同程度地呈現出氣溫上升趨勢，其中上海的碳排放總量最高，單位GDP碳排放量達到其他城市的三倍以上。我國計劃到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，在近期，碳約束將成為經濟發展的關鍵因素。因此，東部發達地區要充分關注未來可再生能源對于經濟發展的戰略性作用，積極依托輸電網，確保并力爭擴大中西部水電份額，積極推動沿海、海上風電開發，并為江蘇等地區大風電接入和本地區分布式可再生能源發展做好準備。