智未能來電經網濟增：長的新引擎

文/畢夫

當人類在黑暗之中苦苦摸索時，電力技術為人類帶來了光明；當智能電網即將問世時，電能又會為寰宇創造更多的福音。作為繼互聯網之后又一張可能覆蓋全球的網絡，智能電網帶給人們的是追夢般的神奇和無限的想象空間。

電網2.0時代

對于許多人來說，智能電網還是一個并不熟悉甚至倍感陌生的詞匯。實際上，智能電網如同互聯網一樣，也是一張真正互聯、互通、互動的網絡，只不過除了數據的傳輸與運算外，智能電網還傳遞實實在在的能量。與傳統電網相比，業界往往將智能電網稱為第二代電網或電網2.0時代。

從字面上理解，智能電網就是電網的“智能化”，其關鍵就是電力的供給與需求、電能的配給與使用同電子信息技術的聯接。如同互聯網引起了人類生活與生產方式的顯著變化一樣，智能電網也將引發現實世界與日常生活中電力配置與使用的全新革命。

對于發電企業和輸電系統而言，智能電網意味著實時在線監測系統，他們不僅可以輕松了解用戶用電情況，還能遠程監視和控制各種電力設施。如當一根大電力動脈發生故障，電能就能立刻從備選線路傳輸，保證永遠不會發生停電。還有，傳統的輸電系統發生事故后，通常需要消費者打電話去電力公司報修，然后電力公司再進行檢查并維修，這種被動的局面在智能電網中是不會發生的。因為，智能電網系統能夠實時采集電網輸電信息，經過計算、處理、分析之后識別事故隱患，從而提前發出報警，確保系統的安全運行。另外，由于電網公司、住宅、企業間的網絡是互聯的，智能電網建成后，電力公司再也不會上門或委托他人查電表，這樣就可以大大降低客服成本。

對于消費者而言，智能電網所創造的神奇則遠遠超出了人們的想象。首先，家用電的電價會根據一天中不同時段來自動定價，居民可以避開用電高峰期的高價電力，降低用電費用；其次，消費者可以看到整個城市、不同地區的用電情況，實現異地買電，如果對當地電價或者服務不滿意，居民完全可以選擇千里之外的異地供電；再次，居民還可以通過計算機網絡了解家庭或個人的電力消費狀況以及實時的價格與服務信息；最后，居民可以像買賣股票一樣買進和拋售電量，普通家庭和小型商業用戶富余的電能通過智能電網可以賣給鄰居或是電網的其他用電方。更加令人關注和驚喜的是，由于智能電網的投入運營意味著所有電動車都可以入網，因此，在智能電網模式下，人們在馬路兩邊就可以看到很多的充電站，它們就如同現在的汽車加油站一樣，可以為電動汽車、油電混合動力車進行充電。駕駛這兩種新能源汽車的人們，完全可以避免因無法及時充電而不能長途駕駛的苦惱。

為此，我們可以梳理出智能電網的基本特征：（1）堅強，即在電網發生大擾動和故障時，電網仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積的停電事故；在自然災害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網的安全運行。（2）自愈，即通過強大的實時預警控制系統和預防控制能力，自動故障診斷、故障隔離和系統的自我恢復。（3）兼容，即能支持可再生能源的正確、合理地接入。（4）互動，即實現與用戶的交互和高效互動。（5）經濟，即支持電力市場和電力交易的有效開展，實現資源的合理配置。（6）集成，即實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精細化的管理。

國家的戰略追逐

傳統電網已在世界各國運行了100多年，而人們對于智能電網的關注與研究只是最近幾年才發生的事。2006年，美國IBM公司與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這一方案被形象地比喻為電力系統的“中樞神經系統”。在這一系統中，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這一結果可以看作是智能電網概念正式誕生的標志。

在全球范圍內，美國政府對于智能電網的重視非其他國家所能比擬。2007年，布什政府制定和頒布了《美國能源獨立和安全法》，首次把美國國家電網輸配系統的現代化與智能電網的概念直接掛鉤。奧巴馬上臺后，首先簽署《美國復蘇和重新投資法》，該法明確規定將為智能電網發展提供45億美元的啟動資金；無獨有偶，在白宮出臺的經濟刺激方案中，用于智能電網研究和建設的政府直接投資資金達到了110億美元；同時，奧巴馬政府聲稱，將投入大量的財力集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代。而就在不久前，美國商務部與能源部聯合宣布了美國智能電網建設的第一批標準，這被認為標志著美國智能電網建設已正式邁步。

實際上，作為美國政府對智能電網建設的一個重要步驟，美國科羅拉多州的博爾德市在2008年已經成為了全球第一個智能電網城市。該市的每個家庭都安裝了智能電表，人們可以直觀地了解即時電價，優先使用風電和太陽能等清潔能源，而安裝的變電站又可以收集到每家每戶的用電情況，一旦有問題出現，便可以重新配備電力。

與美國幾乎同時，歐洲也開始了一項超級智能電網工程，歐盟理事會在能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。而就在前不久，歐盟進一步明確，將依靠智能電網技術，將北海和大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網，以實現可再生能源大規模集成。

在亞洲，日本政府已從2010年開始在孤島進行大規模的構建智能電網試驗，韓國成立了具有官方性質的智能電網協會。特別是在中國，官方高層和企業推進智能電網的工作風生水起。目前，中國國家電網公司正在抓緊制定智能電網建設規劃，實踐中的中國智能電網建設分三步走：2009～2010年為規劃試點階段；2011～2015年為全面建設階段；2016～2020年為引領提升階段。

值得注意的是，對于智能電網的稱呼各國可能并不一樣，如中國傾向于用“互動智能電網”，歐洲的說法是“超級智能電網”，美國使用的是“統一智能電網”。另外，有些國家智能電網所依托的資源也有差異，如中國的智能電網以特高壓電網為核心環節，而美國則以高溫超導電網為核心；與此同時，美國的智能電網更多的是從終端客戶入手，注重智能電表等配件產品和服務，而中國的智能電網是一個涉及配電和用戶需求兩側更全面的管理方案，即包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度六個環節。

能源新革命

如果說電力技術的發明是人類對能源開發與利用的一次標志性革命，那么智能電網在能源領域所引發的變革也不亞于前者。

實現對清潔能源的穩定而有效使用是智能電網的最顯著的功用。智能電網的本質就是能源替代和兼容，而從利用角度看，清潔能源只有轉化為電力，才能實現更有效的利用。但是，與化石能源不同，太陽能和風力發電具有不穩定、不連續的特性，而且并網會引起電能質量的下降，這樣，風電入網的效率就低，從而制約了風能的開發和利用。而在智能電網的基礎上，太陽能和風力發電的弱點得到了有效的消除屏蔽，實現了能源資源的有效優化配置。以中國為例，到2020年，中國風電裝機將分別達到3500萬千瓦和1.5億千瓦，太陽能發電裝機分別達到100萬千瓦和2000萬千瓦，核電裝機分別達到1050萬千瓦和8600萬千瓦，3項裝機容量占電力總裝機的16%左右。如果有了智能電網的支持，這部分新能源電能將得到最大程度的利用。

傳統電網所造成能源浪費與流失是不爭的事實。據IBM公司的研究報告稱，由于很少或完全未使用智能設備來平衡負載并監控電力，全球每年損失的電力足夠印度、德國和加拿大使用。無獨有偶，中國國家電網公司的分析報告指出，由于中國全社會用電量約80%來自煤電，以每千瓦平均損失20克計算，相當于每年浪費7676萬噸原煤。但是，在美國，智能電網的投入和使用將使該國能耗降低10%，并每年節省800億美元新建電廠的費用。同時，美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究結果表明，僅使用數字工具設定家庭溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。若推廣使用需求側監控系統20年，則在建設、維護、運營電廠、變電站和電網方面節省700億美元。同樣，如果中國實現了智能電網的轉型，每年可以節省2.26億噸原煤。

不僅如此，在節約能耗的基礎上，智能電網對于有效地控制和減少溫室氣體排放具有明顯的功效。應當說智能電網的推廣是提高能源獨立性的重要步驟，它可以降低人類對化石燃料的依賴，減少溫室氣體的排放量。據美國“智能電網聯盟”的研究結果顯示，美國國家電網的使用效率每提高5%，就相當于減少5300萬輛汽車的燃料消耗和碳排放。而在中國，到2020年，智能電網技術預計將幫助電力企業減少14%的二氧化碳排放量。

經濟強引擎

傳統能源的有限性與開發使用過程的不經濟極大地制約了全球經濟的正常增長腳步，而智能電網實現了能源的替代，不僅拓展了人類能源利用的空間，而且也帶來了相關產業的勃興，其對經濟的牽引力不言而喻地催發和拉動的是新能源產業。除了能夠拉動電力、通訊等傳統產業發展外，智能電網在構建過程中將發展衍生出新興技術并推進新興產業如風電產業、太陽能產業以及新能源汽車產業的演化形成。因此，圍繞智能電網建設的未來新能源產業將成為各國經濟競爭的焦點。

經濟發展節奏的快速提升是智能電網的必然結果。美國政府的智囊機構信息技術創新基金會與IBM公司共同提交的研究報告指出，如果一年投資100億美元建設可提高供電效率的智能電網和密切監控電力行業輸變電設備，可創造23.9萬個工作崗位。而另一個類數據表明，目前美國大約有1.3億塊電表，倘若包括計算機、傳感器和網絡系統的投資在內，實現市場轉型，這項改革將拉動超過萬億美元以上的投資。如果美國大力發展智能電網產業，8～10年內產業規模將超過5萬億美元；如果美國發展超導電網產業，8～10年內產業規模將超過30萬億美元。同樣，由于特高壓和智能電網的需要，預計今后幾年中國每年電網投資都將在2000億元以上，如果2009年就啟動智能電網的改造，每年有可能拉動國民經濟增長一個百分點左右。

具體到市場而言，智能電網無疑為企業創造了新的經營與競爭空間。應當說，智能電網第一次為互聯網時代的巨頭們提供了參與工業時代最大遺產改造的機會，也正因如此，國際IT巨頭都已披掛上陣。如IBM公司已領先開發出了智能電表，該電表可實時進行用電量和電費的計算；谷歌公司已開發成功利用電表節約電費的應用軟件，并且開始在公司員工家庭中試用。當然，傳統產業在智能電網的商機面前也不甘示弱。如通用電氣（GE）正在開發利用無線通信技術將各地電力消耗的信息傳輸給供電公司的先進技術，同時，GE即將在年底推出配合智能電網的電器產品，包括干衣機、燒水壺、烤爐等。據悉，這些產品都可以在三種耗電模式下工作：當整個電網用電量處在高峰的時候，會自動選擇低耗電模式工作。洗碗機的顯示面板上，更會顯示當前電費價格，讓用戶選擇電價便宜的時候洗碗。

難題有待破解

鑒于對能源領域的革命性作用以及對經濟發展的強大牽引，智能電網在全球走紅已不成問題。然而，從目前來看，智能電網的許多環節基本處于構想階段，某些關鍵性技術還沒有完全解決，因此，單就美國而言，實現智能電網的普及至少需要10到20年時間，其他國家所花費的時間可能更長。

——投資方式問題。智能電網既牽涉到原有電路網絡的改造與升級，又必須對新的設備進行投入，是一項耗資巨大、耗時長久的工程。鑒于所需要資本的龐大和回報周期漫長，完全由企業投資可能性不大，而由政府單方面投入也會受到財政資金的制約，甚至會對民間資本形成“擠出效應”。因此，即使在美國，不同的城市也采取不同的投資方式，有的由政府完全投入，有的部分引進民間資本。不過，無論采取那種方式，對于一些發展中國家而言，智能電網所需要的巨大資本將是一個不小的壓力，智能電網的“全球化”也可能因為資金的約束而止步。

——商業模式問題。即使投資問題解決了，智能電網建成后采取怎樣的商業運營模式也是一個棘手的難題。在美國，80%的智能電網準備由私人部門擁有并運營，而博爾德市的電力供應從發電、輸電到零售的企業都是由市政府所有的。至于其他國家是采取政府所有統一運營還是主要由企業管理運營、抑或是政府與企業聯手運營，既要取決于前期投資方式，又要具體分析市場環境狀況。在沒有統一的商業運營模式前提下，可以通過各種不同的示范項目和工程尋找可行的操作模式。

——統一標準問題。智能電網具有全球化特征，因此應該擁有一套國際化的標準。但是，目前不同的國家對于智能電網標準的制定存在諸多分歧，而且智能電網涉及許多電氣產品和技術、供應商的利益，不同產品供應商會采用不同的技術、標準，選用某種產品有時會出現不同的發展方向和走勢。基于此，美國“智能電網聯盟”目前正與聯合國15家機構和國際標準組織（ISO）進行合作，致力于制定一套智能電網的標準和互通原則，同時，中國與美國也在積極聯合制定一項國際化的智能電網技術標準。

——關鍵技術問題。無論電網技術還是基礎材料技術環節，目前還不能完全說都能達到智能電網的要求，甚至有些技術的安全性還有待論證。如同美國采用高溫超導電網作為智能電網的支撐不同，中國采用的特高壓輸電盡管可以減少輸電過程中的損失，還能降低導線成本，但由于電壓等級越高，電流越大，這種電網因而極易受到強惡劣氣候的影響。據美國宇航局的一份報告警告說，如果1859年曾經襲擊地球的太陽風暴重演，將有可能對現代高壓輸電系統造成嚴重沖擊，大多數變電站很可能會熔化，整個電力供應恢復的時間可能長達4～10年。

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