智能電網(wǎng)與新能源

　　新能源的發(fā)展是中國能源產(chǎn)業(yè)的必由之路

　　煤炭在中國一次能源消費(fèi)中占比高達(dá)70%，遠(yuǎn)高于29%的世界平均水平，中國政府承諾，為應(yīng)對(duì)氣候變化，到2020年中國單位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、太陽能等清潔能源，改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)已成中國當(dāng)務(wù)之急。

　　中國新能源的發(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。調(diào)峰能力不足一直是中國電力系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的問題，而新能源大規(guī)模開發(fā)進(jìn)一步增加了調(diào)峰難度。另一方面，中國風(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)模輸送問題。

　　智能電網(wǎng)的建設(shè)將成為推動(dòng)新能源發(fā)展的唯一途徑，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)的智能調(diào)度將更為合理的配送電力，大大提高用電效率。

　　智能家庭的概念起源較早，在發(fā)達(dá)國家快速發(fā)展智能家庭（Smart Home）是指那些采用信息技術(shù)來控制各項(xiàng)功能，并能夠與外界進(jìn)行通信聯(lián)系的住宅。 首先要建立家居通訊網(wǎng)絡(luò)，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制、監(jiān)控功能；其次要通過一定的媒介，構(gòu)成與外界的通訊通道，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)和交換信息的需求。1984年，美國聯(lián)合科技公司實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用，此后，智能家居概念在美國、加拿大、歐洲、澳大利亞、東南亞等國家快速發(fā)展。1998 年 5 月，新加坡召開 98 亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國際展覽會(huì)，提出模擬未來居家的概念，包括三表抄送、安防報(bào)警、可視對(duì)講、監(jiān)控中心、家電控制、有線電視接入、家庭智能控制面板等等。

　　中國智能家庭發(fā)展初期并不理想，但依然是未來住宅建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)。自1999年-2000年，開發(fā)商以智能化新居為賣點(diǎn)，開始了智能化小區(qū)的建設(shè)。據(jù)上海統(tǒng)計(jì)，智能化系統(tǒng)發(fā)揮作用的僅占 20%，運(yùn)行不正常、尚可使用的占45%，其余35%被廢棄，業(yè)主對(duì)安防系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的投訴率居高不下，國家“十一五規(guī)劃”中提出“到 2010 年，中國大中城市 60%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化”，與智能電網(wǎng)相關(guān)的智能家庭功能主要包括智能用電、智能化監(jiān)控管理等。智能用電通過電力線寬帶通信或光纖通信技術(shù)，在家庭配置智能終端，實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)互動(dòng)，降低電網(wǎng)運(yùn)營成本。

　　居民用電更加節(jié)能并享受到電網(wǎng)帶來的多種服務(wù)

　　智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)將家電等各種家庭終端連接在一起，隨時(shí)進(jìn)行信息交換和遠(yuǎn)程控制。智能用電家庭服務(wù)平臺(tái)：通過無線通信技術(shù)延伸到水表、電表、氣表等，進(jìn)行數(shù)據(jù)抄收；通過智能插座實(shí)現(xiàn)空調(diào)、電飯煲等電器的用電數(shù)據(jù)采集和控制；通過智能電視、電腦、手機(jī)等各種智能終端設(shè)備進(jìn)行家庭能源管理；隨時(shí)監(jiān)控家中單個(gè)電器的用電、總體的用電情況和隨時(shí)的費(fèi)用清單，并通過數(shù)據(jù)分析，給用戶提出合理的用電、節(jié)電建議；給居民提供了階梯電價(jià)或分時(shí)電價(jià)等功能，可以隨時(shí)根據(jù)用電政策啟用這些功能。未來三年，成都家庭智能電表改造率將達(dá) 100%，有望全部使用智能電表。

　　智能電器：符合智能電網(wǎng)管理需求的低碳節(jié)能型家用電器。智能電器不但節(jié)能高效，可以根據(jù)電價(jià)自動(dòng)分時(shí)工作，而且給電網(wǎng)干擾最小。海爾 U-home 與中國電力科學(xué)研究院聯(lián)手制定智能電器標(biāo)準(zhǔn)，為在“智能電網(wǎng)”時(shí)代企業(yè)生產(chǎn)、用戶選擇智能家電提供參考依據(jù)。海爾 U-home 以海爾智能家電系統(tǒng)為載體，通過無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) 3C 產(chǎn)品、智能家居系統(tǒng)的互聯(lián)和管理，以及數(shù)字媒體信息的共享。

　　智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家庭范疇的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用 RFID 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)共享，任何物品通過信息傳感設(shè)備，將按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能化家居監(jiān)控管理系統(tǒng)能為用戶提供全新生活方式，家庭安防、家庭醫(yī)療、老人幼兒監(jiān)護(hù)、購物、資訊、娛樂等功能均可實(shí)現(xiàn)。例如，可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)、打電話、發(fā)短信與智能家電對(duì)話，了解家庭各種電器的運(yùn)行狀態(tài)，可以獲得家電維修服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)關(guān)照，從而始終保持家用電器的最佳狀態(tài)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能家居系統(tǒng)等科技元素融入現(xiàn)代住宅，已經(jīng)成為未來住宅發(fā)展的方向之一。海爾 U-home 智能家居平臺(tái)已在青島東城國際、濟(jì)南全運(yùn)村、呼和浩特東岸國際等多個(gè)小區(qū)獲得應(yīng)用。

　　智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的國際比較

　　世界主要國家智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃

　　美國將智能電網(wǎng)的發(fā)展作為拉動(dòng)未來美國經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一，美國總統(tǒng)奧巴馬提出，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)。美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表（Smart Meter），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2600萬個(gè)家庭安裝智能電表，相當(dāng)于 2009 年的三倍。美國國家標(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、德國的太陽能電池板與挪威的水力發(fā)電站連成一片，德國、法國、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、丹麥、瑞典、愛爾蘭和英國希望制定新一輪規(guī)劃，在未來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。英國目標(biāo)是2020年在全國所有2600萬個(gè)家庭安裝智能電表，英國監(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09年秋天也發(fā)布了將再生能源納入智能電網(wǎng)的計(jì)劃，并開始征集相關(guān)企業(yè)參與。德國制定了“E—Energy”計(jì)劃，總投資1億4千萬歐元，09年至2012年4年時(shí)間內(nèi)，在全國6個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行智能電網(wǎng)實(shí)證實(shí)驗(yàn)。德國西門子、SAP及瑞士ABB等大企業(yè)均參與了這一計(jì)劃，西門子公司預(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%來自風(fēng)力發(fā)電，已開發(fā)出世界上最智能的電網(wǎng)。

　　韓國已經(jīng)開展智能電網(wǎng)示范城市，韓國知識(shí)經(jīng)濟(jì)部決定在2009～2012年間，投入2.5億美元推進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)的商用化，計(jì)劃至2030年投資265億美元用于智能電網(wǎng)建設(shè)，其中政府和企業(yè)各投資25億美元和240億美元至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27000個(gè)電動(dòng)汽車充電站。美國OSI軟件公司將與韓國SAP公司合作，在韓國濟(jì)州島開展一個(gè)1.9億美元的智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，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始投資構(gòu)建第二代智能電網(wǎng)（Smart Grid），其目標(biāo)：為所有家庭安裝智能電表（Smart Meter）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)掌握太陽能發(fā)電量等信息。東京電力2010年起主要面向家庭安裝2千萬部，關(guān)西電力2010年3月底前在40萬個(gè)家庭 安裝，并計(jì)劃更換1200萬部。預(yù)計(jì)2020年前日本智能電表需求量約5千萬部，每部成本近2萬日元，共計(jì)約1萬億日元。

　　美國智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略分析

　　美國智能電網(wǎng)美國主要側(cè)重于加大現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，積極發(fā)展清潔能源。美國智能電網(wǎng)的四個(gè)孿生兄弟分別是：高溫超導(dǎo)電網(wǎng)、電力儲(chǔ)能技術(shù)、可再生能源與分布式系統(tǒng)集成(RDSI)和實(shí)現(xiàn)傳輸可靠性及安全控制系統(tǒng)。其戰(zhàn)略的核心是先期突破智能電網(wǎng)，之后營建可再生能源和分布式系統(tǒng)集成(RDSI) 與電力儲(chǔ)能技術(shù)，最終集成發(fā)展高溫超導(dǎo)電網(wǎng)，美國智能電網(wǎng)發(fā)展將借鑒互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略。

　　美國互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的成功使得美國成為信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代的全球領(lǐng)路人，對(duì)比美國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，不難發(fā)現(xiàn)其指導(dǎo)策略相似度極高，其主要發(fā)展戰(zhàn)略為：第一步、政府直接投資；第二步、政府推進(jìn)基礎(chǔ)研究；第三、盡快制定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并推廣為世界范圍內(nèi)的通用標(biāo)準(zhǔn)；第四布、相關(guān)企業(yè)的快速介入。

　　電力公司、IT企業(yè)、高科技企業(yè)都已經(jīng)意識(shí)到智能電網(wǎng)將成為未來二十年最重要的戰(zhàn)略項(xiàng)目，紛紛加入智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目。從事IT咨詢業(yè)務(wù)的美國埃森哲公司承擔(dān)了科羅拉多州博爾德智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目“智能電網(wǎng)城市”與荷蘭阿姆斯特丹、日本橫濱智能城市項(xiàng)目的項(xiàng)目管理。美國IBM公司的“智慧地球”計(jì)劃旨在為世界各地的主要城市提供智能城市咨詢與IT服務(wù)。美國銀泉網(wǎng)絡(luò)公司為電力公司提供面向智能電網(wǎng)的高級(jí)電表架構(gòu)(AMI)搭建與運(yùn)用的解決方案。美國加州能源巨頭太平洋燃?xì)夂碗娏�公�?PG＆E)已經(jīng)在加州北部部署了大約 700 萬部智能電表，預(yù)計(jì)在 2012 年前完成對(duì)服務(wù)區(qū)域內(nèi)所有消費(fèi)者的安裝工作。

　　中國智能電網(wǎng)發(fā)展和高鐵的發(fā)展對(duì)于中國宏觀經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略意義極為相似，將成為支撐中國未來30年發(fā)展的基礎(chǔ)建設(shè)。

　　中國智能電網(wǎng)的發(fā)展可以參考高鐵發(fā)展的戰(zhàn)略模式。高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略非常成功，已經(jīng)通過引進(jìn)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術(shù)輸出階段，中國成為引領(lǐng)高鐵技術(shù)的世界強(qiáng)國。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。

　　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)中國國情，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)”

　　智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)將成為各國爭(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)本身的開發(fā)很重要，但更為重要的是將已開發(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)部門各不相同，各個(gè)國家推行的技術(shù)之間很可能不具有兼容性，誰能夠率先成為標(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)有越來越多的公司加入。

　　美國經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)和3G的發(fā)展累計(jì)了豐富的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)開始智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中搶占先機(jī)。美國標(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)發(fā)面技術(shù)領(lǐng)先，正在聯(lián)合美國，將其技術(shù)推廣為國際標(biāo)準(zhǔn)。

　　中國已經(jīng)開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。國家電網(wǎng)公司已發(fā)布特高壓交流國家標(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)。中國特高壓交流試驗(yàn)示范工程獲得 “國家重大工程標(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)，并將秘書處設(shè)在中國。

　　中國的巨大市場(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)，中國由于具有極大的市場(chǎng)容量，一旦制定國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)國際市場(chǎng)產(chǎn)生巨大的影響。智能電網(wǎng)的建設(shè)主力是國家電網(wǎng)等央企，在整個(gè)中國市場(chǎng)中具有決定性的影響力，通過市場(chǎng)的助力，可以很輕易的制定自己的標(biāo)準(zhǔn)。