從宏光意義上看，中國智能電網(wǎng)和高鐵的發(fā)展路徑有著極其相似。在未來發(fā)展中對中國的基礎建設所帶來的影響也是不盡相同的。

    中國能源供給及能源消費結構的不平衡催生智能電網(wǎng)的發(fā)展

    智能電網(wǎng)是指一個可以把數(shù)以百萬計的傳感器連接到一個先進的通信和數(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)的建設將成為今后30年拉動中國經(jīng)濟發(fā)展的基礎建設。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，也是新能源和智能城市發(fā)展的必要條件。

    我國發(fā)展智能電網(wǎng)幾個問題不可忽視：第一，智能電網(wǎng)發(fā)展可以參照高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)引進技術、實現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術輸出三階段轉換；第二，智能電網(wǎng)初期建設可以采取分地區(qū)試點，成熟后以點連面的方式大規(guī)模推進；第三，標準將成為制勝關鍵。  

    世界各國都已經(jīng)開始搶跑智能電網(wǎng)這一巨大市場。美國將智能電網(wǎng)的發(fā)展作為拉動未來經(jīng)濟的重要支柱之一。歐盟擬定建設超級電網(wǎng)宏偉計劃。德國、法國、比利時、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)。韓國已經(jīng)開展智能電網(wǎng)示范城市建設。日本也開始投資構建第二代智能電網(wǎng)(Smart Grid)。 

    參考發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)驗，美國發(fā)展智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略為：第一，政府直接投資；第二，政府推進基礎研究；第三，盡快制定基礎標準，并推廣為世界范圍內(nèi)的通用標準；第四，相關企業(yè)的快速介入。 

    對于中國發(fā)展智能電網(wǎng)幾個問題不可忽視：第一，智能電網(wǎng)發(fā)展可以參照高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)引進技術、實現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術輸出三階段轉換；第二，智能電網(wǎng)初期建設可以采取分地區(qū)試點，成熟后以點連面的方式大規(guī)模推進；第三，標準將成為制勝關鍵。 

    中國高強度建設智能電網(wǎng) 

    中國能源結構以煤炭資源為主，煤炭資源保有儲量的76%分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等北部和西部地區(qū)。而能源消費需求主要集中在經(jīng)濟較為發(fā)達的東、南部地區(qū)。隨著中國能源開發(fā)西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地與能源消費地之間的輸送距離越來越遠，能源輸送的規(guī)模越來越大。要滿足未來持續(xù)增長的電力需求，從根本上解決煤電運力緊張的問題，需要發(fā)展智能電網(wǎng)，實施電力的大規(guī)模、遠距離、高效率輸送。 

    2009~2020年國家電網(wǎng)總投資3.45萬億元，其中智能化投資3841億元，占電網(wǎng)總投資的11.1%，未來10年將建成堅強智能電網(wǎng)。2009~2010年為規(guī)劃試點階段，重點開展堅強智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發(fā)、設備研制及各環(huán)節(jié)的試點工作。2011~2015年為全面建設階段，加快建設華北、華東、華中“三華”特高壓同步電網(wǎng)。初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應用。2016~2020年為引領提升階段，全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，技術和裝備全面達到國際先進水平。 

    中國國家電網(wǎng)公司目前正在推進“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。以大型能源基地為依托，建設由1000千伏交流和±800千伏直流構成的特高壓電網(wǎng)，形成電力“高速公路”。促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)，在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時，將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新堅強智能電網(wǎng)。 

    智能電網(wǎng)的集成優(yōu)勢 

    智能電網(wǎng)改變傳統(tǒng)電網(wǎng)單向輸送的模式，每一個終端用戶都成為電網(wǎng)上活躍的節(jié)點，形成一個整體的智能化高效率的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)是電力網(wǎng)和信息技術的融合，利用現(xiàn)在使用的電力網(wǎng)，結合了現(xiàn)代信息技術。通過密布各個環(huán)節(jié)的傳感器，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的互動，將用戶的需求及時反映到電網(wǎng)的動作中。智能電網(wǎng)將利用分散式計算系統(tǒng)來提供實時分析，其目的是在不斷降低成本和提高效率的同時，提高整個電網(wǎng)的可靠性及可用性。消費者可有效地利用電力供需系統(tǒng)，達到節(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)的特高壓技術可以解決電力長距離運輸?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)將改變用戶用電習慣，實現(xiàn)智能化家庭。 

    此外，智能電網(wǎng)具有強大的兼容功能，有利于促進清潔能源的開發(fā)利用，優(yōu)化電源結構，減少溫室氣體排放。智能電網(wǎng)有利于推動電動汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加終端電能消費，實現(xiàn)減排效益。智能電網(wǎng)將提高中國電網(wǎng)大范圍配置能源資源的能力，優(yōu)化能源輸送方式，提高能源供應的能力和靈活性。 

    未來，智能電網(wǎng)的建設還將成為推動新能源發(fā)展的惟一途徑，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)的安全運行和調度。智能電網(wǎng)的超高壓輸電線路建設能夠最大限度的減少長距離電力輸送的損耗，更為合理的配送電力，大大提高用電效率。 

    智能電網(wǎng)與智能家庭 

    智能家庭的概念起源較早，在發(fā)達國家快速發(fā)展。智能家庭(Smart Home)是指那些采用信息技術來控制各項功能，并能夠與外界進行通信聯(lián)系的住宅。首先要建立家居通訊網(wǎng)絡，通過相應的硬件和執(zhí)行機構，實現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡上的家電和設備的控制、監(jiān)控功能。其次要通過一定的媒介，構成與外界的通訊通道，滿足遠程控制、監(jiān)測和交換信息的需求。1984年，美國聯(lián)合科技公司實現(xiàn)了建筑設備信息化、整合化概念應用，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品國際展覽會，提出模擬未來居家的概念，包括三表抄送、安防報警、可視對講、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。這個模擬未來居家的理念，奠定了此后全世界智能家居理念發(fā)展的基礎。 

    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發(fā)展的趨勢。自1999~2000年，開發(fā)商以智能化新居為賣點，開始了智能化小區(qū)的建設。據(jù)上海統(tǒng)計，智能化系統(tǒng)發(fā)揮作用的僅占20%，運行不正常、尚可使用的占45%，其余35%被廢棄，業(yè)主對安防系統(tǒng)、自動抄表系統(tǒng)、停車場管理系統(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%的住宅要實現(xiàn)智能化”，給予智能家居行業(yè)廣闊的發(fā)展空間。 

    與智能電網(wǎng)相關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，在家庭配置智能終端，實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)互動，降低電網(wǎng)運營成本，居民用電更加節(jié)能并享受到電網(wǎng)帶來的多種服務。包括：智能用電服務平臺、智能電表、智能電器等。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，隨時進行信息交換和遠程控制。 

    智能用電家庭服務平臺。通過無線通信技術延伸到水表、電表、氣表等，進行數(shù)據(jù)抄收。通過智能插座實現(xiàn)空調、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、手機等各種智能終端設備進行家庭能源管理。隨時監(jiān)控家中單個電器的用電、總體的用電情況和隨時的費用清單，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或分時電價等功能，可以隨時根據(jù)用電政策啟用這些功能。 

    智能電表：家庭用電大管家。智能電表能將太陽能、風能等生產(chǎn)的電流直接接入到家庭用電負荷或并入大電網(wǎng)，并擔當“家庭用電大管家”，自動調節(jié)家用電器在不同電價時段的運行。智能電表的主要優(yōu)勢包括：節(jié)省電費開支，消費自主透明，避免欠費停電，有效防止電表故障等等。用戶可利用峰、谷電價的差異自主定制用電方案。用戶在自家電表上就可以實時查詢當前電價和剩余電費金額。余額不足時，智能電表會自動報警提醒用戶繳費充值。通過智能電表的遠程信息傳送功能，電力工作人員可以實時監(jiān)控電表工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)電表故障，避免給用戶帶來損失。未來3年，成都家庭智能電表改造率將達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。完善的功能、便利的操作以及智能化一直是家電技術發(fā)展的重要課題。智能電器不但節(jié)能高效，可以根據(jù)電價自動分時工作，而且給電網(wǎng)干擾最小。海爾U-home與中國電力科學研究院聯(lián)手制定智能電器標準，為在“智能電網(wǎng)”時代企業(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，實現(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)技術在智能家庭范疇的應用。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用RFID等技術，實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)共享。例如，可以隨時隨地通過網(wǎng)絡、打電話、發(fā)短信與智能家電對話，了解家庭各種電器的運行狀態(tài)。可以獲得家電維修服務網(wǎng)絡的主動關照，從而始終保持家用電器的最佳狀態(tài)。不用去醫(yī)院便可享受到醫(yī)療網(wǎng)絡的主動關懷。將物聯(lián)網(wǎng)技術、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智能家居平臺已在青島東城國際、濟南全運村、呼和浩特東岸國際等多個小區(qū)獲得應用。 

    智能電網(wǎng)發(fā)展的國際比較 

    美國將智能電網(wǎng)的發(fā)展作為拉動未來美國經(jīng)濟的重要支柱之一。美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟復蘇計劃》中提出，總計投資110億美元，建設可安裝各種控制設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，隨時監(jiān)測電力消費和管理，更加有效地實現(xiàn)輸電和供電。政府將對企業(yè)及地方團體實施的100個項目給予財政援助，計劃2013年前在2600萬個家庭安裝智能電表，相當于2009年的3倍。美國國家標準技術研究所在2009年9月公布了智能電網(wǎng)標準化框架1.0版本，為智能電網(wǎng)的正式建設進行了諸多準備。 

    歐盟擬定建超級電網(wǎng)宏偉計劃。2009年初，歐盟有關圓桌會議進一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術將北海和大西洋的海上風電、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電網(wǎng)的宏偉計劃。該工程將把蘇格蘭和比利時以及丹麥的風力發(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、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。英國目標是2020年在全國所有2600萬個家庭安裝智能電表。智能電表可適應風力發(fā)電等可再生能源的用電需求。英國監(jiān)管機構Ofgem 在2009年8月宣布了新的智能電網(wǎng)建設計劃，將在5年內(nèi)投資5億英鎊建設4個“智能城市”。法國2009年秋天也發(fā)布了將再生能源納入智能電網(wǎng)的計劃，并開始征集相關企業(yè)參與。 

    德國制定了“E—Energy”計劃，總投資1.4億歐元，2009～2012年4年時間內(nèi)，在全國6個地點進行智能電網(wǎng)實證實驗。德國西門子、SAP及瑞士ABB等大企業(yè)均參與了這一計劃。西門子公司預測2014年智能電網(wǎng)年度市場規(guī)模將達300億歐元，并計劃搶占20%市場份額，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。韓國知識經(jīng)濟部決定在2009～2012 年間，投入2547 億韓元推進智能電網(wǎng)技術的商用化。計劃至2030年投資27.5萬億韓元用于智能電網(wǎng)建設，其中政府和企業(yè)各投資 2.7萬億韓元和24.8萬億韓元。至2011年在示范城市建設200個電動汽車充電站，至2030年 在機關、大型超市、停車場和加油站設立27000個電動汽車充電站。 

    美國OSI軟件公司將與韓國SAP公司合作，在韓國濟州島開展一個1.91億美元的智能電網(wǎng)試點項目。該項目將采用各種智能電表、家用顯示器、電動車充電基礎設施和其他設備的原型，以實現(xiàn)其成為世界上第一個“綜合式”智能電網(wǎng)試驗平臺的目標。LG電子、綠貓鋼鐵廠 (POSCO)、現(xiàn)代重工、SK電信等大型企業(yè)一同參與此項目的測試。 

    日本東京電力和關西電力等電力公司開始投資構建第二代智能電網(wǎng)(Smart Grid)，其目標：為所有家庭安裝智能電表(Smart Meter)外，加強送變電設施及蓄電裝置建設。日本智能電表主要功能除測量每個家庭電力消費情況外，還可隨時掌握太陽能發(fā)電量等信息。東京電力2010年起主要面向家庭安裝2000萬部，關西電力2010年3月底前在40萬個家庭 安裝，并計劃更換1200萬部。預計2020年前日本智能電表需求量約5000萬部，每部成本近2萬日元，共計約1萬億日元。 

    中國智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略建議 

    中國智能電網(wǎng)發(fā)展和高鐵的發(fā)展對于中國宏觀經(jīng)濟的戰(zhàn)略意義極為相似，將成為支撐中國未來30年發(fā)展的基礎建設(詳情見智能電網(wǎng)與高速鐵路對中國經(jīng)濟的影響對比)。 

    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)通過引進技術、實現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術輸出階段，中國成為引領高鐵技術的世界強國。智能電網(wǎng)整體技術的發(fā)展處于初期階段，特高壓線路建設剛剛啟動，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)初期建設可以采取分地區(qū)試點，成熟后以點連面的方式大規(guī)模推進。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)的建設可以分別在發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)挑選典型地區(qū)進行試點。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)驗推廣到相同情況地區(qū)。最后，以點連面，完成整體智能電網(wǎng)的建設。 

    智能電網(wǎng)“標準之戰(zhàn)” 

    智能電網(wǎng)的標準之戰(zhàn)將成為各國爭搶技術先機的關鍵。互聯(lián)網(wǎng)、3G、智能電網(wǎng)技術發(fā)展的共同特點是，技術本身的開發(fā)很重要，但更為重要的是將已開發(fā)的技術推廣為業(yè)界標準，這樣才能成為市場的領跑者。技術標準的推廣有著極強的網(wǎng)絡效應，由于技術研發(fā)部門各不相同，各個國家推行的技術之間很可能不具有兼容性，誰能夠率先成為標準就會成為今后市場的主導。技術一旦推廣為標準，由于網(wǎng)絡效應，將會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)展累計了豐富的標準戰(zhàn)的經(jīng)驗，已經(jīng)開始智能電網(wǎng)標準中搶占先機。美國標準與技術研究院(NIST)提出將分三個階段建立智能電網(wǎng)標準。在2009 年9 月，美國商務部長駱家輝在GridWeek 大會上宣布了NIST 在第一階段的最新進展報告。該報告選取了近80 項現(xiàn)有標準，用于指導和支撐當前智能電網(wǎng)發(fā)展，明確了14 個需要優(yōu)先研究和解決的方面，并特別分析了信息安全方面的標準。 

    美國GE 公司發(fā)起了電動汽車插頭標準制定工作，并得到業(yè)內(nèi)其他公司的積極響應和支持。其設計的標準插頭有5 個觸頭，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)開始搶占用電市場中的技術先機，正在試圖將其擴為世界標準。日本東京電力公司、富士集團以及三菱公司聯(lián)合制定了電動汽車接入電網(wǎng)標準，為電動汽車接入電網(wǎng)打下了良好基礎。日本在大型鋰離子蓄電池的研發(fā)發(fā)面技術領先，正在聯(lián)合美國，將其技術推廣為國際標準。 

    中國已經(jīng)開始在早期著手制定智能電網(wǎng)的標準，在特高壓標準戰(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準16項(修訂1項)、行業(yè)標準1項、企業(yè)標準73項。中國特高壓交流試驗示范工程獲得 “國家重大工程標準化示范”稱號；率先建立了特高壓直流技術標準體系，發(fā)布特高壓直流技術行業(yè)標準8項、企業(yè)標準62項。國際電工委員會成立了“直流電壓100千伏以上高壓直流輸電”新技術委員會，并將秘書處設在中國。 

    中國的巨大市場將使得其在智能電網(wǎng)標準戰(zhàn)役中取得優(yōu)勢，從而引領智能電網(wǎng)的發(fā)展。對比3G的標準之戰(zhàn)，中國由于具有極大的市場容量，一旦制定國內(nèi)標準，將對國際市場產(chǎn)生巨大的影響。智能電網(wǎng)的建設主力是國家電網(wǎng)等央企，在整個中國市場中具有決定性的影響力，通過市場的助力，可以很輕易的制定自己的標準。■