智能电网 扬帆待航

    编者语：随着近期奥巴马访华及哥本哈根气候大会的召开，环保、低碳、节能、智能电网等成为人们最关注的话题之一。在经济发展越来越受到资源和环境约束的今天，如何应对气候变化、坚持可持续发展、走绿色复苏之路，是我们必须深思及解决的一个问题。如今，“低碳经济”已经不再是新鲜词儿，节能减排风气渐盛，风电、核电、光伏电等新能源大行其道，智能电网也提上了各国日程……

    所谓智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能电网的核心内涵就是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化，即“坚强智能电网”。

智能电网：全球性的大合唱

    智能电网的经济价值和新能源的高利用率，已引起各国政府的重视。以欧美发达国家为代表，上至欧盟委员会、美国能源部，下至各种类型的电力企业与组织，纷纷投入相当的精力，研究“智能电网”，力图尽早取得突破。日本、加拿大、澳大利亚等国家也开始注意到电网的这一新发展动向，正在积极跟进。

    4月份，美国奥巴马政府公布了总投资高达45亿美元的智能电网计划，奥巴马随后要求美国国会尽快通过相关立法。但市场预测，智能电网规模估计将远远超过这个数目。一份来自摩根士丹利的报告预测说，到2030年，智能电网的市场规模将从2010年的200亿美元直线上升至1000亿美元。而欧洲的计划则走得更远。2005年开始，欧洲就启动了智能电网技术平台，目标是提出开发欧洲2020年的电力网络的远景。今年，欧盟亦公布了它的超级智能电网（Super　Smart　Grid）计划。

    中国幅员辽阔，电网长度居世界前列，但是长期以来电网设施落后，因此，国家在未来几年之内将投入巨资进行电网改造。

    早在今年5月21日，国家电网就宣布将投资4万亿元。分三步走，于2020年全面建成坚强智能电网。首先，2009年至2010年为规划试点阶段；2011年至2015年为全面建设阶段；2016年至2020年建成统一坚强智能电网。

    近期，国内对于智能电网的利好消息不断。一是发改委上调了非居民电价2.8分，行业分析师认为，此举将有利于智能电网的投资资金落实。二是十一月下旬，国网正式启动2009年第一次智能电表招标，招标量在394只。这标志着智能电网招标工作正式启动，智能电网投资进入试点期。国家电网表示，试点工程将于2010年3月至2011年底陆续建成。并将于今年底或2010年初出台智能电网标准。

    智能电网将掀动一波前所未有的产业投资巨浪。2020年，若坚强智能电网全面建成，将使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率、以及电网与电源、用电客户之间的互动性显著提高。届时，我国清洁能源装机将达到5.7亿kW，占总装机容量的35%，每年可减少消耗4.7亿吨标准煤，减排二氧化碳13.8亿吨。

    从产业链层面看，智能电网与普通电网一样，依次分为发电、输电、变电、配电、用电、调度6个环节。每个环节都将应用大量的新技术，电网的升级改造无疑将惠及分布在这6个环节上的不同行业，给他们带来发展的新机遇。

    根据国家电网特高压建设部的统计，国家电网每年2000多亿元的投资中，70％以上要转化为设备和材料。目前我国中压、低压、高压输配电设备基本实现了国产化，一些智能开关也已投入批量生产。由于开关的制造和应用水平提高较快，已基本可以满足国内电网市场需求。在目前的国内输变电及供配电设备市场中，国产设备已经占到70%以上。虽然外商在国内的市场份额只占30%，但西门子、ABB和施耐德等知名公司生产的产品比较高端，这就要求国内企业要不断加强创新。

    业内人士认为，中国的装备制造企业不仅要立足国内市场，也应积极开拓前景看好的国外市场。据了解，比利时准备拿出1000亿美元改造电网。而美国电网70%的设备运行超过20年和30年，已经接近老化。2009年1月，美国总统奥巴马发布《复苏计划报告》宣布，将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表。随后公布的新能源计划，则提出将着重对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代。

    分布式电源是指建在用户端的能源供应方式，包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。而现有的集中式能源则包括特高压网络需解决的大煤电、大火电、大水电和大核电等能源。一般而言，分布式能源更为清洁、高效，所以欧洲和美国在分布式能源方面有更广泛的应用。

    然而，我国的特殊国情让国家电网选择了一条不同于欧美国家的发展路线，国家电网称，电网安全主要取决于合理的电网结构。欧洲国家建设分布式电网是在电网快速发展之后，在电力电量总体平衡且增长较慢的情况下，在现有电网的基础上进行分布式电网的研究和建设，这与中国国情不同。我国正处于快速发展时期，能源资源与生产力逆向分布，煤炭资源保有储量的７６％分布在西部与北部地区；８０％的水能资源分布在西部地区，但７５％以上的能源需求集中在东中部地区，因此采用特高压输电技术，提高全国范围内电力资源优化配置的能力已成为当务之急。

表1：中美两国建设智能电网比较

    在未来发展上，智能电网仍有许多路要走。一方面，国内的新能源政策和配套一直未跟上发展的需要。由于传统能源和新能源接入标准不一，维护成本不一致(一般后者略高)，且新能源发电份额会相应减少传统能源份额，电网公司通常缺乏接入新能源的动力。另一方面，将更多的技术引入到电网中，会给能源基础设施带来了更多的连接点，人们对基础设施保护的担忧也就由此不断升级。再者，智能电网未来的的消费者还没有做好准备，电网的改造必须以不直接影响消费者的方式进行。

    电力电气行业资深专家周鹤良认为，智能电网建设不是一家企业就能完成的，涉及面非常广泛，应该是国家行为，必须做好几个方面结合的工作。

    传统电网和智能电网相结合。要研究中国的传统电网和智能电网是什么样的情况，不是说建设智能电网就不要传统电网了。

    分布式电源和大电网输送相结合。分布式电源可以减少对电网的依赖，同时可以提高供电的可靠性和电能质量，特别是应对突发事件的发生有重大意义。如果大电网出现故障，分布式电网就将发挥作用，所以不能完全依赖大电网，还需要各种分布式的电源作为支撑。

    电网的优化和装备的创新性相结合。前段时间，成都双流国际机场停电的原因仅仅是一个小开关的起火，足见可靠性和智能化程度都不高的电网，不能成为智能电网。

    近距离和远距离输电结合。西北的地区用电负荷很小，并具有风电的资源优势，向东南沿海输送电量就需要特高压和超高压。如向上海输送，就需要上海要有一定比重的电厂作为技术支撑，而万一远距离输电出现问题，发不出来或输送不出去，就需要本地预备容量。

    电源的结构优化和电网发展相结合。电源结构要优化，同时电厂机组容量的选择配置要合理。如在风电有几百万千瓦的基础上，可以用抽水蓄能来调峰。晚上刮风可能不需要用电，但需要用电时可能又不刮风。因此，要求风电能发得出、送得出、还要用得上，这就对装备提出了要求，需研究解决高性能大容量储能装置。

    国家统一网和区域主干网架结合。大城市、中等城市城网的建设和改造首先要实行智能电网，包括新农村小城镇电网建设。

    电网常规技术和信息技术相结合。当前已经进入网络时代，通信网络发展实际上是智能技术的基础。

    发达地区和西部地区相结合。虽然用电量主要在东南沿海发达地区，但西部资源比较丰富，可以建立强大的电网，把电力输送到沿海，把西部的资源优势转化为经济优势，实现东部和西部共同富裕。

    编后语：智能电网是当今世界电力系统发展变革的风向标，是21世纪电力科技创新与发展的重要趋势。当前智能电网的发展如同微电子技术、电力电子技术、控制技术的发展一样迫在眉睫，势在必行。全方位的产业带动，巨大的投资空间，让我们完全有理由相信，这场轰轰烈烈的能源革命将将超越3G，成为拉动世界经济的新引擎。■