中國(guó)能源供給及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不平衡催生智能電網(wǎng)的發(fā)展。智能電網(wǎng)是指一個(gè)可以把數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的傳感器連接到一個(gè)先進(jìn)的通信和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的龐大且完整的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的建設(shè)將成為今后三十年拉動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)建設(shè)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電及用電四大環(huán)節(jié)中都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。智能電網(wǎng)也是新能源和智能城市發(fā)展的必要條件。

一、中國(guó)高強(qiáng)度建設(shè)智能電網(wǎng)

中國(guó)能源供給及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不平衡催生智能電網(wǎng)的發(fā)展。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤炭資源為主，煤炭資源保有儲(chǔ)量的76%分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等北部和西部地區(qū)。而能源消費(fèi)需求主要集中在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的中東部地區(qū)。隨著中國(guó)能源開(kāi)發(fā)西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地與能源消費(fèi)地之間的輸送距離越來(lái)越遠(yuǎn)，能源輸送的規(guī)模越來(lái)越大。要滿足未來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)的電力需求，從根本上解決煤電運(yùn)力緊張的問(wèn)題，需要發(fā)展智能電網(wǎng)，實(shí)施電力的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、高效率輸送。

2009~2020年國(guó)家電網(wǎng)總投資3.45萬(wàn)億元，其中智能化投資3841億元，占電網(wǎng)總投資的11.1%，未來(lái)10年將建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。 2009~2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段，重點(diǎn)開(kāi)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、設(shè)備研制及各環(huán)節(jié)的試點(diǎn)工作。 2011~2015年為全面建設(shè)階段，加快建設(shè)華北、華東、華中"三華"特高壓同步電網(wǎng)。初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。2016~2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司目前正在推進(jìn)"一特四大"的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。以大型能源基地為依托，建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)，形成電力"高速公路"。促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時(shí)，將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

二、智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)?

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較

智能電網(wǎng)改變傳統(tǒng)電網(wǎng)單向輸送的模式，每一個(gè)終端用戶都成為電網(wǎng)上活躍的結(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)整體的智能化高效率的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)是電力網(wǎng)和信息技術(shù)的融合，利用現(xiàn)在使用的電力網(wǎng)，結(jié)合了現(xiàn)代信息技術(shù)。通過(guò)密布各個(gè)環(huán)節(jié)的傳感器，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)，將用戶的需求及時(shí)反映到電網(wǎng)的動(dòng)作中。智能電網(wǎng)將利用分散式計(jì)算系統(tǒng)來(lái)提供實(shí)時(shí)分析，其目的是在不斷降低成本和提高效率的同時(shí)，提高整個(gè)電網(wǎng)的可靠性及可用性。消費(fèi)者可有效利用電力供需系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)省電力資源的目的。

智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電及用電四大主要環(huán)節(jié)中都解決了傳統(tǒng)電網(wǎng)難以解決的難題。發(fā)電側(cè)智能電網(wǎng)將解決電廠生產(chǎn)電力并接入電網(wǎng)傳輸環(huán)節(jié)的難題。輸電環(huán)節(jié)中，智能電網(wǎng)的特高壓技術(shù)可以解決電力長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)碾y題。配電環(huán)節(jié)中智能電網(wǎng)將統(tǒng)籌優(yōu)化電力配送，提高整體電網(wǎng)的效率。用電環(huán)節(jié)智能電網(wǎng)將改變用戶用電習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)智能化家庭。

智能電網(wǎng)的建設(shè)可以帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。智能電網(wǎng)具有強(qiáng)大的兼容功能，有利于促進(jìn)清潔能源的開(kāi)發(fā)利用，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放。智能電網(wǎng)有利于推動(dòng)電動(dòng)汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加終端電能消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)減排效益。智能電網(wǎng)將提高中國(guó)電網(wǎng)大范圍配置能源資源的能力，優(yōu)化能源輸送方式，提高能源供應(yīng)的能力和靈活性(詳見(jiàn)圖1)。

智能電網(wǎng)與新能源新能源的發(fā)展是中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的必由之路。煤炭在中國(guó)一次能源消費(fèi)中占比高達(dá)70%，遠(yuǎn)高于29%的世界平均水平。中國(guó)政府承諾，為應(yīng)對(duì)氣候變化，到2020年中國(guó)單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。在當(dāng)前日益嚴(yán)峻的環(huán)保和減排壓力下，加快發(fā)展水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源，改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)已成中國(guó)當(dāng)務(wù)之急。

中國(guó)新能源的發(fā)展主要瓶頸為入網(wǎng)難及輸送線路長(zhǎng)。中國(guó)規(guī)劃到2020年在甘肅、新疆、河北、吉林、內(nèi)蒙古、江蘇6個(gè)省區(qū)建成7個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，僅這7個(gè)基地總裝機(jī)容量就將達(dá)到1.26億千瓦。瓶頸在于，風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電的間歇性、隨機(jī)性、可調(diào)度性低的特點(diǎn)，大規(guī)模接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的影響，需加大調(diào)峰電源建設(shè)。因?yàn)轱L(fēng)力屬于不可控的能源，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小，而要把風(fēng)電變?yōu)榉€(wěn)定的電源，就需要對(duì)它進(jìn)行調(diào)峰。調(diào)峰能力不足一直是中國(guó)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，而新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)進(jìn)一步增加了調(diào)峰難度。另一方面，中國(guó)風(fēng)電資源集中于西北地區(qū)，與集中在東部的電力市場(chǎng)逆向分布，需解決遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送問(wèn)題。

智能電網(wǎng)的建設(shè)將成為推動(dòng)新能源發(fā)展的惟一途徑。智能電網(wǎng)能夠最大限度地將新能源的發(fā)電量吸納、送出，并保證接入后電網(wǎng)的安全運(yùn)行和調(diào)度。智能電網(wǎng)的超高壓輸電線路建設(shè)能夠最大限度的減少長(zhǎng)距離電力輸送的損耗。智能電網(wǎng)的智能調(diào)度將更為合理的配送電力，大大提高用電效率。

三、智能電網(wǎng)發(fā)展的國(guó)際比較

美國(guó)將智能電網(wǎng)的發(fā)展作為拉動(dòng)未來(lái)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃》中提出，總計(jì)投資110億美元，建設(shè)可安裝各種控制設(shè)備的新一代智能電網(wǎng)。美國(guó)已開(kāi)始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表(SmartMeter)。智能電表以家庭為單位，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電力消費(fèi)和管理，更加有效地實(shí)現(xiàn)輸電和供電。政府將對(duì)企業(yè)及地方團(tuán)體實(shí)施的100個(gè)項(xiàng)目給予財(cái)政援助，計(jì)劃2013年前在2600萬(wàn)個(gè)家庭安裝智能電表，相當(dāng)于2009年的三倍。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所在2009年9月公布了智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化框架1.0版本，為智能電網(wǎng)的正式建設(shè)進(jìn)行了諸多準(zhǔn)備。

歐盟擬定建超級(jí)電網(wǎng)宏偉計(jì)劃。2009年初，歐盟有關(guān)圓桌會(huì)議進(jìn)一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)將北海和大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽(yáng)能融入歐洲電網(wǎng)。該智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成的跳躍式發(fā)展。以英法德為代表的歐洲北海國(guó)家今年1月正式推出了聯(lián)手打造可再生能源超級(jí)電網(wǎng)的宏偉計(jì)劃。該工程將把蘇格蘭和比利時(shí)以及丹麥的風(fēng)力發(fā)電、德國(guó)的太陽(yáng)能電池板與挪威的水力發(fā)電站連成一片。德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、丹麥、瑞典、愛(ài)爾蘭和英國(guó)希望制定新一輪規(guī)劃，在未來(lái)10年內(nèi)建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網(wǎng)。

到2030年，歐洲需要為電網(wǎng)升級(jí)改造投入約5000億歐元，其中智能電網(wǎng)的比重最高。英國(guó)目標(biāo)是2020年在全國(guó)所有2600萬(wàn)個(gè)家庭安裝智能電表。智能電表可適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的用電需求。英國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)Ofgem在2009年8月宣布了新的智能電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，將在5年內(nèi)投資5億英鎊建設(shè)4 個(gè)"智能城市"。法國(guó)2009年秋天也發(fā)布了將再生能源納入智能電網(wǎng)的計(jì)劃，并開(kāi)始征集相關(guān)企業(yè)參與。

德國(guó)制定了"E—Energy"計(jì)劃，總投資1億4千萬(wàn)歐元，2009年至2012年4年時(shí)間內(nèi)，在全國(guó)6個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行智能電網(wǎng)實(shí)證實(shí)驗(yàn)。德國(guó)西門(mén)子、 SAP及瑞士ABB等大企業(yè)均參與了這一計(jì)劃。西門(mén)子公司預(yù)測(cè)2014年智能電網(wǎng)年度市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)300億歐元，并計(jì)劃搶占20%市場(chǎng)份額，每年確保60 億歐元訂單。意大利已有一大半的傳統(tǒng)電表改換為智能電表。丹麥電力的近20%來(lái)自風(fēng)力發(fā)電，已開(kāi)發(fā)出世界上最智能的電網(wǎng)。

韓國(guó)已經(jīng)開(kāi)展智能電網(wǎng)示范城市。韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部決定在2009～2012年間，投入2547億韓元推進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)的商用化。計(jì)劃至2030年投資 27.5萬(wàn)億韓元用于智能電網(wǎng)建設(shè)，其中政府和企業(yè)各投資2.7萬(wàn)億韓元和24.8萬(wàn)億韓元。至2011年在示范城市建設(shè)200個(gè)電動(dòng)汽車充電站，至 2030年在機(jī)關(guān)、大型超市、停車場(chǎng)和加油站設(shè)立2.7萬(wàn)個(gè)電動(dòng)汽車充電站。美國(guó)OSI軟件公司將與韓國(guó)SAP公司合作，在韓國(guó)濟(jì)州島開(kāi)展一個(gè)1.91億美元的智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目將采用各種智能電表、家用顯示器、電動(dòng)車充電基礎(chǔ)設(shè)施和其他設(shè)備的原型，以實(shí)現(xiàn)其成為世界上第一個(gè)"綜合式"智能電網(wǎng)試驗(yàn)平臺(tái)的目標(biāo)。LG電子、綠貓鋼鐵廠(POSCO)、現(xiàn)代重工、SK電信等大型企業(yè)一同參與此項(xiàng)目的測(cè)試。

日本東京電力和關(guān)西電力等電力公司開(kāi)始投資構(gòu)建第二代智能電網(wǎng)(SmartGrid)，其目標(biāo)：為所有家庭安裝智能電表(SmartMeter)外，加強(qiáng)送變電設(shè)施及蓄電裝置建設(shè)。日本智能電表主要功能除測(cè)量每個(gè)家庭電力消費(fèi)情況外，還可隨時(shí)掌握太陽(yáng)能發(fā)電量等信息。東京電力2010年起主要面向家庭安裝2000萬(wàn)部，關(guān)西電力2010年3月底前在40萬(wàn)個(gè)家庭安裝，并計(jì)劃更換1200萬(wàn)部。預(yù)計(jì)2020年前日本智能電表需求量約5000萬(wàn)部，每部成本近2萬(wàn)日元，共計(jì)約1萬(wàn)億日元(詳見(jiàn)圖2)。

四、中國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略建議

可參照高鐵發(fā)展戰(zhàn)略

中國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展和高鐵的發(fā)展對(duì)于中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略意義極為相似，將成為支撐中國(guó)未來(lái)三十年發(fā)展的基礎(chǔ)建設(shè)。

中國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展可以參考高鐵發(fā)展的戰(zhàn)略模式(詳見(jiàn)表1)。高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略非常成功，已經(jīng)通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術(shù)輸出階段，中國(guó)成為引領(lǐng)高鐵技術(shù)的世界強(qiáng)國(guó)。智能電網(wǎng)整體技術(shù)的發(fā)展處于初期階段，特高壓線路建設(shè)剛剛啟動(dòng)，但其階段性的發(fā)展戰(zhàn)略也呈現(xiàn)出和高鐵極為類似的發(fā)展模式。今后智能電網(wǎng)其他模塊的發(fā)展也完全可以借鑒高鐵發(fā)展的戰(zhàn)略模式(詳見(jiàn)表2)。

智能電網(wǎng)初期建設(shè)可以采取分地區(qū)試點(diǎn)，成熟后以點(diǎn)連面的方式大規(guī)模推進(jìn)。根據(jù)中國(guó)國(guó)情，東西部地區(qū)發(fā)展極不平衡，智能電網(wǎng)的建設(shè)可以分別在發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)挑選典型地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)。一二三線城市、農(nóng)村地區(qū)、人群密集地區(qū)等不同地區(qū)有各自的用電特點(diǎn)和突出需要解決的問(wèn)題。示范區(qū)做成功后，將其成功經(jīng)驗(yàn)推廣到相同情況地區(qū)。最后，以點(diǎn)連面，完成整體智能電網(wǎng)的建設(shè)。

智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)將決定最后的贏家

智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)將成為各國(guó)爭(zhēng)搶技術(shù)先機(jī)的關(guān)鍵?；ヂ?lián)網(wǎng)、3G、智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的共同特點(diǎn)是，技術(shù)本身的開(kāi)發(fā)很重要，但更為重要的是將已開(kāi)發(fā)的技術(shù)推廣為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能成為市場(chǎng)的領(lǐng)跑者。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推廣有著極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，由于技術(shù)研發(fā)部門(mén)各不相同，各個(gè)國(guó)家推行的技術(shù)之間很可能不具有兼容性，誰(shuí)能夠率先成為標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)成為今后市場(chǎng)的主導(dǎo)。技術(shù)一旦推廣為標(biāo)準(zhǔn)，由于網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，將會(huì)有越來(lái)越多的公司加入。

美國(guó)經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和3G的發(fā)展累計(jì)了豐富的"標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)"經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)開(kāi)始智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中搶占先機(jī)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)提出將分三個(gè)階段建立智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。在2009年9月，美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)駱家輝在GridWeek大會(huì)上宣布了NIST在第一階段的最新進(jìn)展報(bào)告。該報(bào)告選取了近80項(xiàng)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)和支撐當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展，明確了14個(gè)需要優(yōu)先研究和解決的方面，并特別分析了信息安全方面的標(biāo)準(zhǔn)。

美國(guó)GE公司發(fā)起了電動(dòng)汽車插頭標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并得到業(yè)內(nèi)其他公司的積極響應(yīng)和支持。其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)插頭有5個(gè)觸頭，可以支持最高240伏電壓和70安培電流，還能夠支持電力載波通信。?

日本已經(jīng)開(kāi)始搶占用電市場(chǎng)中的技術(shù)先機(jī)，正在試圖將其擴(kuò)為世界標(biāo)準(zhǔn)。日本東京電力公司、富士集團(tuán)以及三菱公司聯(lián)合制定了電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，為電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)打下了良好基礎(chǔ)。日本在大型鋰離子蓄電池的研發(fā)方面技術(shù)領(lǐng)先，正在聯(lián)合美國(guó)，將其技術(shù)推廣為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始在早期著手制定智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，在特高壓標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)中已經(jīng)取得階段性勝利。

國(guó)家電網(wǎng)公司已發(fā)布特高壓交流國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)(修訂1項(xiàng))、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)73項(xiàng)。中國(guó)特高壓交流試驗(yàn)示范工程獲得"國(guó)家重大工程標(biāo)準(zhǔn)化示范"稱號(hào);率先建立了特高壓直流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布特高壓直流技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)62項(xiàng)。國(guó)際電工委員會(huì)成立了"直流電壓100千伏以上高壓直流輸電"新技術(shù)委員會(huì)，并將秘書(shū)處設(shè)在中國(guó)。

中國(guó)的巨大市場(chǎng)將使得其在智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)役中取得優(yōu)勢(shì)，從而引領(lǐng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。對(duì)比3G的標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)，中國(guó)由于具有極大的市場(chǎng)容量，一旦制定國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)國(guó)際市場(chǎng)產(chǎn)生巨大的影響。智能電網(wǎng)的建設(shè)主力是國(guó)家電網(wǎng)等央企，在整個(gè)中國(guó)市場(chǎng)中具有決定性的影響力，通過(guò)市場(chǎng)的助力，可以很輕易地制定自己的標(biāo)準(zhǔn)。