中國儲能網(wǎng)訊：智能電網(wǎng)(The Smart Grid)，是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)物理電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度各個環(huán)節(jié)的智能化控制。智能電網(wǎng)的智能呈現(xiàn)四個主要的特征：信息化、數(shù)字化、自動化和互動化。其中，信息化指實時和非實時信息高度集成、共享與利用；數(shù)字化是指電網(wǎng)對象、結構及狀態(tài)的定量描述和各類信息的精確高效采集與傳輸；自動化指電網(wǎng)運行實現(xiàn)自動控制、自動監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動恢復等；互動化則將實現(xiàn)電源、電網(wǎng)、用戶的互動協(xié)調(diào)[1]。對于電力供應商而言，智能電網(wǎng)技術廣泛應用于發(fā)電、輸電、配電和電力儲存等方面，從而提高電力系統(tǒng)在能源轉換效率、供電質(zhì)量和供電可靠性等方面的性能，降低電力公司能源成本；對于電力用戶而言，利用智能電網(wǎng)所提供的實時信息以及動態(tài)議價等服務，用戶可自行調(diào)整用電計劃，減少支出，達到節(jié)能減排的目的。隨著智能電網(wǎng)時代的到來，世界各國的智能電網(wǎng)建設已經(jīng)全面啟動，本文旨在研究智能電網(wǎng)各國發(fā)展進展的基礎上，分析智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中存在的潛在負面效應，并相應的提出對策，供智能電網(wǎng)相關政策制定提供參考。
1 國內(nèi)外智能電網(wǎng)的研究進展
歐美各國對智能電網(wǎng)的研究開展較早，已經(jīng)形成強大的研究群體。韓國以及日本，也同樣重視智能電網(wǎng)。由于各國的具體情況不同，智能電網(wǎng)的建設動因和關注點也存在差異。表1中列出了美國、歐洲、日本、韓國以及中國智能電網(wǎng)的發(fā)展時間以及發(fā)展內(nèi)容的側重點等的比較。
美國 智能電網(wǎng)最早由美國EPRI(電力研究院)于2001年提出，EPRI也在通信和計算機技術中提出了一系列標準和技術指引。在此之后，美國政府在國家層面制訂了相關的經(jīng)濟預算和研究項目規(guī)劃用于支持智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年初，美國將智能電網(wǎng)提升為美國國家戰(zhàn)略，以促進清潔能源的發(fā)展。2009年2月，美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟復蘇計劃》中提出投資110億美元，建設可安裝各種控制設備的新一代智能電網(wǎng)。2011年6月，美國國家科學和技術委員會發(fā)布了“21世紀電網(wǎng)的政策框架：確保未來的能源安全”報告，綜合美國電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，解讀了美國最新的智能電網(wǎng)政策的4個支柱：促進智能電網(wǎng)投資、促進電力部門創(chuàng)新、增加消費者自主權并促進知情決策、電網(wǎng)安全[2]。此外，美國的很多企業(yè)也紛紛加入了智能電網(wǎng)的技術研發(fā)中，2006年，美國IBM公司與電力廠商宣布攜手研發(fā)智能電表。目前，IBM、GM、Google等公司在智能電網(wǎng)方面的研發(fā)已處于世界領先水平。
歐洲 基于歐洲各國不同的能源環(huán)境，歐洲重點關注可再生能源和分布式能源的發(fā)展，并帶動整個行業(yè)發(fā)展模式的轉變。歐盟從第五次科技框架計劃中就開始納入了智能電網(wǎng)的研究計劃(表2)。2005年開始，歐洲啟動了智能電網(wǎng)技術平臺，并提出了開發(fā)歐洲2020年的電力網(wǎng)絡的愿景。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》明確強調(diào)，智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。2007年，歐洲提出了“超級智能電網(wǎng)”的構想。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術計劃(SET Plan)路線圖，旨在加速低碳技術發(fā)展和大規(guī)模應用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動的六個重點研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術、規(guī)劃架構、需求側參與和市場設計四個方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術發(fā)展路線[3]。2011年4月，歐盟委員會發(fā)布《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到部署》報告，在原有的“超級智能電網(wǎng)”構想基礎上進一步對智能電網(wǎng)建設進行了全面的部署規(guī)劃，這標志著歐洲智能電網(wǎng)實現(xiàn)了從基礎構想到具體實踐的過渡，預計2010—2018年期間，歐盟對智能電網(wǎng)的總投資額將達到20億歐元[4]。到2020年，在歐盟總的能源消耗量中，預期20%將來自可再生能源，并且能效將提高20%。目前，英、法、意等國都在加快推動智能電網(wǎng)的應用和變革，意大利已于2001年率先實現(xiàn)了電網(wǎng)智能化。丹麥一些研究機構參與了歐盟超級智能電網(wǎng)框架的研究，其中由丹麥輸電公司發(fā)起的EcoGrid.dk研究項目對電力系統(tǒng)新構架、概念、框架和最優(yōu)整合可再生能源進行精確的確定、評估和執(zhí)行。
日本 日本政府通過深入比較本國的電力工業(yè)特征與美國的不同，結合自身自然資源貧瘠的國情，決定構建以新能源為主的智能電網(wǎng)。2009年，日本電氣事業(yè)聯(lián)合會發(fā)表了“日本版智能電網(wǎng)開發(fā)計劃”。2010年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布了邁向智能電網(wǎng)國際標準化的路線圖，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省認為，蓄電池控制系統(tǒng)、送電、配電控制裝置等技術日本在世界占據(jù)優(yōu)勢。日本計劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)，同時官民一體全力推動在海外建設智能電網(wǎng)，環(huán)境能源領域是日本政府2012年7月推出的《日本再生戰(zhàn)略》的重點。目前，日本開展了由政府主導的日美間的“智能電網(wǎng)”試驗，同時在東京工業(yè)大學、日本電力中央研究所等開設了智能電網(wǎng)的研究團體，并與企業(yè)合作開展示范工程。
韓國 2005年，韓國政府提出了韓國版智能電網(wǎng)的初步構想“PowerIT”計劃。2010年1月，韓國智能電網(wǎng)協(xié)會公布了韓國的智能電網(wǎng)發(fā)展路線圖，智能電網(wǎng)的發(fā)展分為三個階段和五個領域[5]。五個領域分別是智能電網(wǎng)、智能用戶、智能交通、智能可再生能源、智能電力服務；三個階段分別為試點階段(2009—2012)、在大城市建設智能電網(wǎng)(2012—2020)和完成全國智能電網(wǎng)建設(2030年)。
中國 由于我國礦產(chǎn)資源分布不均，電力能源分布與電力負荷分布嚴重不平衡，圍繞大容量、遠距離、低損耗、高性能能源調(diào)度的目標，國家電網(wǎng)提出了建設“一特四大”的發(fā)展口號，即通過建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)，促進大水電、大煤電、大核電、大型可再生能源發(fā)電基地的集約化發(fā)展，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)能源資源優(yōu)化配置，并設立了信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)目標。該目標將分階段實施，初期智能電網(wǎng)的建設主要體現(xiàn)在為加快特高壓和跨區(qū)輸電工程建設，用電端采集系統(tǒng)的鋪開以及智能化，新能源并網(wǎng)技術的應用，數(shù)字化變電站試點的建設等方面。從國家電網(wǎng)公司的建設規(guī)劃來看，2020年之前特高壓和智能電網(wǎng)將是中國電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，實施重點工程包含了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)。
2 智能電網(wǎng)發(fā)展的潛在負面效應
縱觀國內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展進展，不難看出，構成促進智能電網(wǎng)發(fā)展的主要因素包括政策支持、市場監(jiān)管、投資規(guī)模、技術發(fā)展等，并且這幾個方面相輔相成。但是，在推進智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，這幾個方面都存在一些潛在的負面效應。
2.1 政策引導和監(jiān)管過程中的負面效應
1)市場壟斷與濫用導致缺乏市場競爭在世界各國的電力工業(yè)原來大多采取政府主導的垂直壟斷性體制。不過20世紀90年代以來，在多種因素的推動下，一些主要國家的電力工業(yè)開始了市場化改革。我國電力工業(yè)也進行了改革并取得了一定的進展，目前已實現(xiàn)了政企分開、廠網(wǎng)分開，但是由于電力供需關系緊張，我國電力體制改革仍然存在一定的欠缺。有報道指出我國智能電網(wǎng)計劃中，提出的建設以“長距離、大容量輸電”為特征的“堅強智能電網(wǎng)”，將打破既有的電力區(qū)域市場，從而使得全國分散電網(wǎng)重新變?yōu)橐粡埥y(tǒng)一的電網(wǎng)。在資源缺乏階段，這種做法可以集中有限的資源發(fā)展生產(chǎn)力，服務社會，推動社會發(fā)展。但是智能電網(wǎng)發(fā)展非常需要起到促進和刺激作用的市場競爭，只有政策層面合理的主導和協(xié)調(diào)，更多地引入市場競爭機制，才能保證智能電網(wǎng)的有效推進。
