智能电网下的中国路线

智能电网的建设投资巨大，如何从中寻找到合适的盈利模式，从而实现电力公司、设备制造商(或服务供应商)、电力用户多方共赢，这将对智能电网的建设起到决定性的作用

文/本刊记者 杨海霞

自2009年年初以来，智能电网研究热浪就席卷而来，世界各国的政府、科研机构以及电力公司纷纷卷入。智能电网已经不仅带给人们遐想，更将成为清洁能源政策推行的重要依靠，成为未来展示国际新技术竞争力的一个重要舞台。

“推动可再生能源应用是未来世界解决能源危机和环境危机的良方，而智能电网是大量间歇性可再生能源发展的依托，更重要的是智能电网的建设可以拉动一个巨大的高新技术产业链，这对急于摆脱经济危机影响的各国政府都是一个巨大的诱惑”，上海交大国家能源智能电网(上海)研发中心副主任金之俭在接受《中国投资》采访时表示。

事实上，电网与信息技术的结合有可能产生很多新的运行和服务模式，因此，很多人相信，如同互联网一样，智能电网也将给世界带来非凡的变革。

智能电网“革命”

尽管人们对智能电网这个名词已经并不陌生，但对它的内涵了解并不多。

金之俭介绍，智能电网(Smart Grid)是应用先进信息技术与传统电网结合而构成的安全、高效、环保的新一代电网，智能电网依靠获取的大量实时信息和快速数据处理技术可以将大量事故隐患解决于萌芽之中，而即使由于特殊原因发生了事故也能快速隔离故障并予以快速恢复，因此智能电网可以有效提高电网运行的安全可靠性。

此外，智能电网的建成还可以通过多种方式遏制目前电网峰谷差不断扩大的趋势，通过电力设备的状态监测技术和全寿命管理技术，有效提高电网资产的利用效率。

同时智能电网的建成可以保障间歇性可再生能源大量接入对电网的影响，从而实现清洁能源的大规模利用。

正是智能电网的诱人前景，令世界各国纷纷将其列入能源发展战略当中，并计划通过政府投资来推动其发展。

2001年美国人率先提出了智能电网的概念，美国总统奥巴马上任后将电网系统升级换代列为重要议题，并宣布由政府出资34亿美元启动智能电网建设，以促进清洁能源的发展。

在欧洲、韩国以及日本，智能电网也受到了同样的重视。在欧洲，智能电网是欧盟实现其能源发展目标(到2020年实现欧盟碳排放量减少20%，能源效率提高20%和可再生能源利用比例提高20%)的先决条件之一。

中国对于智能电网的重视并不亚于其他国家，今年智能电网也出现在了政府工作报告中。

2009年5月，国家电网公司提出了名为“坚强智能电网”的发展规划。提出要建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征的现代电网。

国家电网公司提出的建设计划分为3个阶段：2009-2010年将重点开展智能电网发展规划工作；2011-2015年为全面建设阶段；2016-2020年为引领提升阶段。

国家电网还提出，到2020年智能电网总投资规模接近4万亿元，也就是说智能电网将为中国相关产业带来4万亿元的巨大商机。

4万亿产业商机

金之俭认为，智能电网的建设对相关产业会起到明显的拉动作用，在他看来，至少有4个方面的产业拉动作用。

首先是电网设备的改造与提升方面的商机。传统的电力设备实现智能化将会对传感器、通讯技术设备以及后台数据处理专家分析软件的研发提出很多新的要求；特高压输电技术给输变电装备提供了新的机会；配网智能化涉及的产品除了原有的自动化产品外，还有诸如可再生能源并网接入设备、灵活交流输电设备、储能单元等众多产品；智能用户端技术涉及市场巨大的家用市场，产品从智能电表到智能家电都会形成重大需求。而微电网技术的普及将带动分布式可再生能源、储能以及相应的能源管理系统等产品的发展。

从另一个角度来看，很多新的技术将会在智能电网的建设中扮演重要角色。例如储能技术，智能电网中新能源的高效接入、电网运行的削峰填谷和安全运行、电动汽车的普及以及与电网的互动，储能电池都会起到关键作用，可以说没有储能电池的介入，很多智能电网的设想还不能完整地实现，因此国内外目前都高度关注储能电池产业。

再如信息安全技术和海量数据处理技术。智能电网中大量的信息传递需要有信息安全的支撑，目前信息安全技术已成为一个重要课题，而海量的信息数据存储、数据挖掘技术也会形成一个巨大的产业。

此外，信息创新服务也将成为一个新的产业。智能电网可以获取大量的信息数据，而国外已经在这些信息数据的基础上发展出了很多的服务项目，从家庭单位的能耗分析与节能建议，到利用电价波动实施的用户侧需求响应实现电网的削峰填谷，到采用合同能源管理推广节能技术不一而足。

目前，国家层面的智能电网规划尚未出台，但是相关研究已经在学术界和产业界广泛开展。上海交大的国家能源智能电网(上海)研发中心就是基于国家战略布局而成立的研究机构，该机构以智能电网的基础理论和前沿技术研究为主要方向，并得到了相关部委与企业的支持。

“中心目标是成为智能电网国际合作的平台，研究并引入新的国际化标准、新的运营模式、新的核心技术，与中国的国情相结合，推动中国智能电网的发展”，金之俭介绍说。

对智能电网感兴趣的不仅仅是学术界，中国国际工程咨询公司的能源专家朱宁表示，众多企业已经对智能电网表示了浓厚的兴趣，并在小范围内进行试验。

对此，上海交大也遇到过来与其合作的企业。如思源电气(25.83,0.51,2.01%)股份有限公司，该公司支持上海交大研究人员对智能电网的核心标准IEC61850进行了应用，研发出智能变电站系统，目前该系统已通过了验收，该公司也进入了国家电网试运行的主要设备提供商序列。

事实上，最大的动作来自于国家电网公司。6月29日，由国家电网公司编制的《智能电网技术标准体系规划》和《智能电网关键设备(系统)研制规划》在北京发布。

据国家电网公司智能电网部主任王益民介绍，《智能电网技术标准体系规划》是用于指导国家电网公司智能电网企业标准编制工作的纲领性文件和技术指南，也是我国智能电网行业标准和国家标准编制工作的重要参考资料；《智能电网关键设备(系统)研制规划》则是关键设备研制工作的行动纲领，可作为科研、制造企业的设备研制指南，同时也可作为制定相关产业化发展规划的指导依据。

关键在于盈利模式

在上海交大的国家能源智能电网(上海)研发中心，有一个重要的研究内容是“盈利模式”，而这恐怕是未来智能电网能否得到广泛应用的关键性问题。

“智能电网形成了一个巨大的推动力，有一系列的示范工程在全面展开，并且在理论研究、应用示范以及盈利模式等多方面取得了很大的进展。但智能电网目前并没有到达一个可以展开全面建设的阶段，这主要是几个原因造成的”。金之俭说。

首先是一些关键技术仍需要突破。例如信息安全技术、储能技术、海量数据处理等等。

其次是标准问题。标准问题若不能统一将严重影响智能电网的推广应用，也可能招致极大的投资浪费。目前美国国家标准技术研究院(NIST)是美国统筹智能电网标准的机构，他们初步讨论认为未来涉及智能电网的标准将达到数百个，而2009年该机构正式公布了最为紧迫的80个标准。

而最为关键的恐怕还是盈利模式问题。

金之俭表示，“智能电网的建设投资巨大，如何从中寻找到合适的盈利模式，从而实现电力公司、设备制造商(或服务供应商)、电力用户多方共赢，这将对智能电网的建设起到决定性作用”。

智能电网需要巨大的资金投入，只有通过各种运营模式收回成本乃至实现盈利，才能激发智能电网的建设热情。

“相对于其他因素，欧美国家更为关注盈利模式，他们智能电网的建设非常突出市场运作和服务创新，并且已经有了一些成功的案例。而国内由于体制原因，电力公司和用户的博弈使很多技术难以推广应用，前些年一哄而上的配网综合自动化改造投入了数百亿，但得到的回报严重不足，而电价也不能随意涨价，使电力公司最终放弃了大范围推广的计划。因此探索智能电网的盈利模式道路将是极为重要的，有了好的盈利模式必将形成对智能电网快速普及的一种强大推动力”，金之俭说。

在他看来，目前智能电网的发展阶段与互联网最初应用时期类似，有很多的技术和运行模式还在试验与探索中，显然，未来智能电网将会不断形成新的盈利模式，从而推动智能电网不断加快发展。

立足中国的技术路线

由于尚未推出国家规划，目前中国发展智能电网仍存在路线之争。最大的争议莫过于国家电网“路线”与欧美“路线”的差异。

国家电网规划中强调的坚强智能电网特征是以大型电网为基础的，就是以“特高压电网为骨干网架”，而欧美智能电网按一般的理解是以“分布式”的微电网为特征。

对此，金之俭认为，“我国与欧美智能电网研究侧重点有所不同，这些都是由各国的具体情况不同所决定的”。

在他看来，美国电网设施陈旧，多次大停电事件使美国各界对电网改造的迫切性日益强化，国家安全、环保等各方面政策也对美国电网的建设和管理提出了更高标准，为此美国电力行业构建的新世纪(28.63,-0.67,-2.29%)“智能电网”的架构，是利用日新月异的信息技术对电网进行彻底改造，以期建成一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。

美国智能电网的发展战略是先期突破智能电网用户端，推行可再生能源和分布式系统集成技术、电力储能技术，最终发展高温超导电网。而这个战略发展规划与美国长于IT技术、善于商业模式和用户服务模式创新的特点有关。

而欧洲的电网与美国相比技术先进，智能电网更加关注清洁能源的大范围利用，因此其重点在于分布式可再生能源的有效接入，实现每一个用户和节点的实时监控，保证从发电厂到用户端电器之间电力流和信息流的双向流动，实现电力市场交易的实时进行和各成员之间的实时互动。

金之俭认为，中国由于能源资源中心与负荷中心分布相距遥远，同时经济发展迅猛，电力增长远超欧美，因此国家电网公司提出了“坚强智能电网”的概念，并以建设“一特四大”(指以特高压电网促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发)为核心展开，通过试点和示范逐步向配电网和用户端推进。这个发展战略符合中国当前技术条件下国家电网面对的大容量、远距离输送电力的紧迫要求。

事实上，上海交大的国家能源智能电网(上海)研发中心一方面与国家电网公司进行互动合作，另一方面也拓展与国外大学和研究机构的交流与合作，力图探索适合于中国的智能电网发展模式，为国家的智能电网政策制定提供支持。

因此，该中心研究方向大多与国家电网的主要研究布局形成了互补，立足于基础理论创新与超前的新技术研发布局。

布局前沿技术

该中心的研发方向之一——智能电力设备技术，就是当前的产业热点。“这是传统的电力设备与先进传感器技术、信息通讯技术与专家分析系统相结合的产物，其与智能变电站的信息平台相结合将是未来智能电网输配电网络信息化的基础”，金之俭说。随着国家电网智能电网全面建设阶段的到来，智能化电力设备将会逐步成为主流。事实上，国家电网在今年开始的智能变电站试点项目中已经开始全面推广智能电力设备的应用。

再如智能电网的用户端技术。欧美的智能电网大多从用户端入手展开，主要目标是通过用户端控制技术实现家庭分布式可再生能源的有效接入，通过对家电的合理控制减少用电能耗，同时通过与电网的双向互动支持电网的削峰填谷，提高电网的运行效率。

但由于中国国情与欧美有很大差异，中国的居民用户用电量仅为欧美居民用户的1/10，因此无论从节能余地还是从与电网互动产生的效果都非常有限，加上国家电网尚没有支持供电的双向传输，用户端技术还难以在近期应用到居民用户中。

“但中国的企业用户单位GDP能耗远超欧美，节能技术有很大的发挥余地，对能耗的有效控制也可对电网的削峰填谷起到很大作用，在大用户中推行智能电网用户端技术很容易找到用户与电力公司的各自利益所在，同时在政府可再生能源政策以及节能降耗总目标的推动下，大用户特别是商业楼宇用户的智能用户端技术将可能进入一个快速发展的轨道”，金之俭说。

此外，随着电动汽车时代的临近，充电设施与充电控制模式的探索已成为国际上研究的热点。电动汽车大规模推行面临着最大的障碍是其充电问题，智能电网通过电动汽车与电网互动技术可以更好地利用电动汽车，将其作为一个分布式储能系统，从而可以大幅提高电网的运行效率，也可有效改善电网的运行安全。这项技术也是该中心的研究重点之一。

该中心还把智能配电技术作为研发方向。事实上，未来智能电网中将会出现大量分布式可再生能源、储能单元，特别是与用户双向互动的需求将会给电网带来很多新的变化，而目前国内电网重输轻配的现象使配电网的建设水平还不能很好地适应未来智能电网的需求，因此需要进一步研究。

金之俭指出，中国智能电网的模式很可能将是坚强主干网与众多灵活高效微电网节点的结合。微电网内可以集成各种分布式电源，这些微网电源与负荷的有机结合大大提高了供电效率，同时在外网由于故障发生停电时，微网可以实现脱网独立运行，大大提高了负荷的供电可靠性，因此微电网是未来智能电网运行的一个重要模式，这将是未来智能电网研发的又一重要领域。

对于一些前沿技术中心也保持了高度关注，第二代高温超导带材技术目前是国际上研究的热点，它克服了一代超导带材成本居高不下而载流量难以提升的弱点，采用的新技术在近几年取得了很大进展，成本快速下降，使人们对超导电力重新又充满了遐想，而美国将其2030智能电网规划最终定位于超导电力，在超导技术的研发上不遗余力。金之俭介绍说：“中心通过人才引进，已初步形成了从第二代高温超导带材到超导应用技术一个系统的布局。二代超导带材在国家科技部、上海市科委的支持下已掌握了动态制备带材的核心技术，占据了国内领先地位，今后将进一步加强该方向的研究，推动超导技术的发展。