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智能電網(wǎng)，聽起來陌生，但它很有可能改變我們當(dāng)前的用電方式。“家里的電價(jià)不再是一成不變，它會(huì)根據(jù)一天中不同時(shí)段自動(dòng)定價(jià)，人們也可以使用互動(dòng)式的智能電表根據(jù)電價(jià)的變化自由選擇何時(shí)購電何時(shí)賣出……”IBM(中國)公司能源業(yè)務(wù)拓展總經(jīng)理余紅光向記者描述著智能電網(wǎng)帶給人們的全新生活理念。作為智能電網(wǎng)技術(shù)解決方案在全球的積極推動(dòng)者之一，IBM希望有越來越多的人被納入到這張因智慧而令人憧憬的電網(wǎng)中來。
然而，智能電網(wǎng)能否經(jīng)受中國能源格局的現(xiàn)實(shí)考量？其背后的推動(dòng)力量是出于商業(yè)炒作還是代表未來發(fā)展方向？利益相關(guān)者又將經(jīng)歷怎樣一番博弈？這個(gè)被專家認(rèn)為“每年可節(jié)省5%到10%的電力資源，可節(jié)約2000億元人民幣，同時(shí)每年至少拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)一到兩個(gè)百分點(diǎn)”的喚醒中國財(cái)富計(jì)劃，似乎注定要在爭議中浮現(xiàn)。
智慧與夢想
從普通人的生活到電力工業(yè)本身，再到國家能源戰(zhàn)略層面，智能電網(wǎng)的概念無疑是對現(xiàn)有技術(shù)和理念的一場革新。余紅光向記者解釋說，在社會(huì)生活層面，電表作為電力系統(tǒng)的一個(gè)終端，目前只能實(shí)現(xiàn)單方面的交流，也就是只能達(dá)到自動(dòng)讀取的功能，而不是雙方互動(dòng)的交流；而智能電表的應(yīng)用則可以使用戶和電力系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。比如，電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)可以精確地了解用戶的用電規(guī)律，可以在電力供應(yīng)高峰期或需求大于供給時(shí)，適當(dāng)提高電價(jià)；而用戶此時(shí)可以把家里的替代能源設(shè)備打開，或者把熨衣服、燒熱水這些可調(diào)時(shí)間的家務(wù)挪到用電低谷的時(shí)候做，因?yàn)橛秒姷凸鹊碾妰r(jià)可能要便宜很多。
對于電力系統(tǒng)來說，智能電網(wǎng)則主要包含三個(gè)層面的內(nèi)容：先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合，最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。在這個(gè)過程中，包含了許多具體的解決方案，而這也正是IBM、谷歌、通用電氣等芯片公司所要搶占的市場。
當(dāng)然，智能電網(wǎng)的意義并不僅僅局限于優(yōu)化電力公司的管理。余紅光告訴記者，傳統(tǒng)化石能源緊缺的壓力以及各國政府對環(huán)境的日益重視，使得以太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)能為代表的清潔、高效的可再生能源有著廣闊的發(fā)展前景。而清潔能源發(fā)電、輸電，需要原有的電網(wǎng)更加智能化，使得能源從生產(chǎn)、傳送到最后使用的過程受到集中監(jiān)控和管理。
余紅光舉例說，中國農(nóng)村有很多小水電站，特點(diǎn)是有多余的電就賣給電網(wǎng)，但是由于政策的原因和定價(jià)的原因，他們把電低價(jià)賣給電網(wǎng)，然后電網(wǎng)又把這些電高價(jià)賣給農(nóng)村市場，使得清潔能源沒有帶來成本降低，沒能使當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民受益。如果能通過成本核算進(jìn)行更好的定價(jià)，清潔能源就能從中獲益，從而更快地發(fā)展；而要進(jìn)行更好的定價(jià)，就得依賴于更多的數(shù)據(jù)收集和更好的數(shù)據(jù)分析處理，智能技術(shù)將因此有了用武之地。
在我國力推智能電網(wǎng)發(fā)展的武建東教授用“互動(dòng)電網(wǎng)”一詞具體闡釋了智能電網(wǎng)的涵義。他在自己起草的《中國智能互動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告》中認(rèn)為，智能互動(dòng)電網(wǎng)就是在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。
“互動(dòng)電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代、兼容利用和互動(dòng)經(jīng)濟(jì)。”武建東說，從技術(shù)上講，互動(dòng)電網(wǎng)應(yīng)該是最先進(jìn)的通訊、IT、能源、新材料、傳感器等產(chǎn)業(yè)的集成，也是配電網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、儲能技術(shù)的合成，智能電網(wǎng)具有可靠、自愈、經(jīng)濟(jì)、兼容、集成和安全等特點(diǎn)。
路徑與選擇
“互動(dòng)電網(wǎng)將是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，中國應(yīng)該借此拉動(dòng)電網(wǎng)體系的革命，推動(dòng)電力產(chǎn)業(yè)從中低端電力供應(yīng)商的傳統(tǒng)模式提升為綜合能源、通訊和信息服務(wù)商的高端創(chuàng)新模式，電力系統(tǒng)的通訊和信息等服務(wù)的營業(yè)收入和盈利水平將完全可能等同或超過傳統(tǒng)的售電業(yè)務(wù)。”武建東提出，我國電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)應(yīng)從電網(wǎng)輸送方式的變革調(diào)整為電網(wǎng)的效率革命，即互動(dòng)電網(wǎng)變革。
“經(jīng)濟(jì)危機(jī)中受沖擊相對較輕的中國更需要占領(lǐng)智能互動(dòng)電網(wǎng)這個(gè)能源革命的制高點(diǎn)。”武建東表示，3到5年內(nèi)，我國應(yīng)該全面推進(jìn)互動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展，否則，一旦美歐經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇并實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)與電力結(jié)構(gòu)的升級轉(zhuǎn)型，我國不但將失去一次領(lǐng)跑世界經(jīng)濟(jì)的機(jī)會(huì)，也將再一次淪為國際分工的勞動(dòng)力角色。
據(jù)武建東初步估算，為推行國家互動(dòng)電網(wǎng)的戰(zhàn)略改造，我國需要更新百萬個(gè)以上變電站，將3000萬至5000萬塊電表更改為智能電表。根據(jù)政策開放程度，電網(wǎng)還可以開放寬帶、電視盒通訊等業(yè)務(wù)，而這將是一個(gè)比3G業(yè)務(wù)更宏大的產(chǎn)業(yè)空間，更能拉動(dòng)內(nèi)需。
一方面是國際芯片業(yè)巨頭的全力推動(dòng)和一些專家學(xué)者對中國積極發(fā)展智能電網(wǎng)的振臂高呼，另一方面，我國兩大電網(wǎng)公司也加緊了推進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的步伐。
記者了解到，早在2007年10月，國家電網(wǎng)公司華東電網(wǎng)就正式啟動(dòng)了智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，規(guī)劃了發(fā)展智能電網(wǎng)“三步走”戰(zhàn)略；今年2月28日，華北電網(wǎng)智能化電網(wǎng)建設(shè)成果———華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)通過專家組驗(yàn)收。
5月22日，國家電網(wǎng)公司正式公布了其“2020年全面建成以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展目標(biāo)，并將這一目標(biāo)細(xì)化為三個(gè)發(fā)展階段，即：2009年至2010年的規(guī)劃試點(diǎn)階段，重點(diǎn)開展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，開展各環(huán)節(jié)試點(diǎn)工作；2011年至2015年的全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，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年至2020年的引領(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)到國際先進(jìn)水平。屆時(shí)，電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力將得到大幅提升，清潔能源裝機(jī)比例有望達(dá)到35%，分布式電源實(shí)現(xiàn)“即插即用”，智能電表普及應(yīng)用。
“南方電網(wǎng)已經(jīng)在智能電網(wǎng)方面做了一些創(chuàng)新。”南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司通信中心副總工程師趙曼勇這樣告訴記者。她介紹說：“去年的冰雪災(zāi)害造成的大面積電力癱瘓，使得我們開始考慮將電力架空線與通訊用的電纜之間實(shí)現(xiàn)資源互相備用，而這實(shí)際上已經(jīng)是互動(dòng)電網(wǎng)所包含的‘一網(wǎng)多用，互聯(lián)互通’。”
據(jù)趙曼勇介紹，在電網(wǎng)的自動(dòng)化方面，南方電網(wǎng)對廣域的信息管理已經(jīng)采取了分布式建模管理。“各省的變電站維護(hù)都是獨(dú)立的，但通過一個(gè)拼接的平臺上，你可以看到任何一個(gè)變電站，從理論上，通過這個(gè)平臺就可以把模型建得無限大，而相應(yīng)的變電站信息都在掌握之中。”
考量與博弈
中國智能電網(wǎng)戰(zhàn)略看似已是呼之欲出，但記者采訪中發(fā)現(xiàn)，政府決策層對這一“全球電力發(fā)展新方向”的表態(tài)顯得十分謹(jǐn)慎。
“智能電網(wǎng)更像一個(gè)過程，我們的電網(wǎng)處在一個(gè)智能化的過程之中，這個(gè)過程一定會(huì)提高能源的使用效率，如果建設(shè)智能互動(dòng)電網(wǎng)能夠成為我國未來的戰(zhàn)略目標(biāo)，那將會(huì)有很快的推進(jìn)速度和發(fā)展。”國家電監(jiān)會(huì)政策研究室主任俞燕山向記者表示，目前的關(guān)鍵是發(fā)展智能電網(wǎng)能否上升到國家電力發(fā)展的戰(zhàn)略層面。
據(jù)了解，目前在我國已經(jīng)確定的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略是“一特四大”，即加快建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)，促進(jìn)大水電、大煤電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)和更大范圍的資源優(yōu)化配置。國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，也是在以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的電網(wǎng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步追求電網(wǎng)的智能化。
俞燕山說，除了政策走向尚不明確外，還需要考量發(fā)展智能電網(wǎng)制度上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。
“在國內(nèi)推動(dòng)互動(dòng)電網(wǎng)改造，目前還存在兩個(gè)問題：誰來投資？節(jié)能效率從何而來？”
曾于四年前赴美考察智能電網(wǎng)相關(guān)情況的俞燕山向記者介紹，按照當(dāng)時(shí)的物價(jià)水平，換一塊智能電表，單成本費(fèi)用就要143美元，當(dāng)時(shí)美國的情況是政府和企業(yè)都不負(fù)擔(dān)這筆費(fèi)用，而是分若干次從用戶電費(fèi)支出中扣除。“如果按每個(gè)電表143美元，我國一半人口約6億人計(jì)算，僅智能電表就將是5000多億元人民幣的投資，況且還不包括其他基礎(chǔ)設(shè)施投資。”俞燕山提出，智能電網(wǎng)的投資不是小數(shù)目，美國由用戶買單，中國又由誰來出錢？
此外，俞燕山對于智能電網(wǎng)是否真的可以節(jié)約那么多能源還持保留意見。俞燕山說：“從目前化石能源的轉(zhuǎn)化效率來看，100個(gè)能源單位中有38個(gè)單位轉(zhuǎn)化進(jìn)入電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)，然后3個(gè)單位被浪費(fèi)掉，最終只有22個(gè)單位進(jìn)入有效轉(zhuǎn)化，也就是說在用電環(huán)節(jié)損失了13個(gè)單位。而智能互動(dòng)電網(wǎng)不能解決發(fā)電環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，只能解決需求側(cè)的參與問題，也就是說，在13個(gè)單位中，互動(dòng)電網(wǎng)究竟能提高多少效率還有待進(jìn)一步研究。”
“最重要的還是體制問題如何解決。”俞燕山向記者表示，發(fā)展智能電網(wǎng)就要求現(xiàn)有的管理體制、價(jià)格機(jī)制、定價(jià)方式都要發(fā)生改變，還需要電力網(wǎng)、通信網(wǎng)的相互融合，“我國電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)‘三網(wǎng)合一’失敗的事實(shí)告訴我們，此次要推動(dòng)不同利益集團(tuán)的融合，難度可想而知。”
“發(fā)展智能電網(wǎng)不是幾家芯片企業(yè)所能單獨(dú)推動(dòng)的。一些IT廠商、通訊公司從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)那里找到了新的機(jī)遇，希望借助建造互動(dòng)電網(wǎng)的平臺賣設(shè)備、賣技術(shù)、賣解決方案。”俞燕山話鋒一轉(zhuǎn)，繼續(xù)說道：“智能電網(wǎng)不能淪為一個(gè)技術(shù)上的空架子，僅僅依靠硬件、技術(shù)和解決方案并不能解決中國能源領(lǐng)域所面臨的實(shí)質(zhì)問題。”
俞燕山的觀點(diǎn)得到了一些電力專家和從業(yè)者的認(rèn)同。國家電網(wǎng)公司一位不愿透露姓名的人士告訴記者：“一些國際知名芯片公司實(shí)際上是推動(dòng)中國智能電網(wǎng)發(fā)展最為活躍的力量，他們看到了中國潛在的市場，希望能在這場新的變革中搶占先機(jī)。而我國電網(wǎng)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急仍應(yīng)圍繞‘一特四大’進(jìn)行投資建設(shè)，現(xiàn)在上馬智能電網(wǎng)似乎有些為時(shí)尚早。”
國際幾大芯片公司力推智能電網(wǎng)技術(shù)
IBM公司目前被視作智能電網(wǎng)的開拓者和領(lǐng)先公司。2006年，IBM公司提出“智能電網(wǎng)”解決方案，主要解決電網(wǎng)安全運(yùn)行、提高可靠性。從其在中國發(fā)布的《建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運(yùn)營管理———中國電力發(fā)展的新思路》白皮書可以看出，解決方案主要包括以下幾個(gè)方面：一是通過傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備提高數(shù)字化程度；二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系；三是進(jìn)行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，以優(yōu)化運(yùn)行和管理。該方案提供了一個(gè)大的框架，通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售的各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運(yùn)行效率及可靠性、降低成本描繪了一個(gè)藍(lán)圖。
歐美智能電網(wǎng)戰(zhàn)略計(jì)劃
致力于推動(dòng)中國智能電網(wǎng)發(fā)展的中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心特約研究員、中國科學(xué)院科學(xué)時(shí)報(bào)社首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家武建東教授向記者介紹了歐美國家智能電網(wǎng)發(fā)展的模式和進(jìn)展。 |