中國(guó)儲(chǔ)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(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物理電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化控制。智能電網(wǎng)的智能呈現(xiàn)四個(gè)主要的特征：信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。其中，信息化指實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息高度集成、共享與利用；數(shù)字化是指電網(wǎng)對(duì)象、結(jié)構(gòu)及狀態(tài)的定量描述和各類(lèi)信息的精確高效采集與傳輸；自動(dòng)化指電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動(dòng)恢復(fù)等；互動(dòng)化則將實(shí)現(xiàn)電源、電網(wǎng)、用戶的互動(dòng)協(xié)調(diào)[1]。對(duì)于電力供應(yīng)商而言，智能電網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、輸電、配電和電力儲(chǔ)存等方面，從而提高電力系統(tǒng)在能源轉(zhuǎn)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(duì)于電力用戶而言，利用智能電網(wǎng)所提供的實(shí)時(shí)信息以及動(dòng)態(tài)議價(jià)等服務(wù)，用戶可自行調(diào)整用電計(jì)劃，減少支出，達(dá)到節(jié)能減排的目的。隨著智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，世界各國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)全面啟動(dòng)，本文旨在研究智能電網(wǎng)各國(guó)發(fā)展進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分析智能電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中存在的潛在負(fù)面效應(yīng)，并相應(yīng)的提出對(duì)策，供智能電網(wǎng)相關(guān)政策制定提供參考。
1 國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展
歐美各國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究開(kāi)展較早，已經(jīng)形成強(qiáng)大的研究群體。韓國(guó)以及日本，也同樣重視智能電網(wǎng)。由于各國(guó)的具體情況不同，智能電網(wǎng)的建設(shè)動(dòng)因和關(guān)注點(diǎn)也存在差異。表1中列出了美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)以及中國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展時(shí)間以及發(fā)展內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)等的比較。
美國(guó) 智能電網(wǎng)最早由美國(guó)EPRI(電力研究院)于2001年提出，EPRI也在通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)中提出了一系列標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指引。在此之后，美國(guó)政府在國(guó)家層面制訂了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)預(yù)算和研究項(xiàng)目規(guī)劃用于支持智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年初，美國(guó)將智能電網(wǎng)提升為美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略，以促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。2009年2月，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃》中提出投資110億美元，建設(shè)可安裝各種控制設(shè)備的新一代智能電網(wǎng)。2011年6月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)發(fā)布了“21世紀(jì)電網(wǎng)的政策框架：確保未來(lái)的能源安全”報(bào)告，綜合美國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，解讀了美國(guó)最新的智能電網(wǎng)政策的4個(gè)支柱：促進(jìn)智能電網(wǎng)投資、促進(jìn)電力部門(mén)創(chuàng)新、增加消費(fèi)者自主權(quán)并促進(jìn)知情決策、電網(wǎng)安全[2]。此外，美國(guó)的很多企業(yè)也紛紛加入了智能電網(wǎng)的技術(shù)研發(fā)中，2006年，美國(guó)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(lǐng)先水平。
歐洲 基于歐洲各國(guó)不同的能源環(huán)境，歐洲重點(diǎn)關(guān)注可再生能源和分布式能源的發(fā)展，并帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變。歐盟從第五次科技框架計(jì)劃中就開(kāi)始納入了智能電網(wǎng)的研究計(jì)劃(表2)。2005年開(kāi)始，歐洲啟動(dòng)了智能電網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)，并提出了開(kāi)發(fā)歐洲2020年的電力網(wǎng)絡(luò)的愿景。2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書(shū)《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》明確強(qiáng)調(diào)，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2007年，歐洲提出了“超級(jí)智能電網(wǎng)”的構(gòu)想。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃(SET Plan)路線圖，旨在加速低碳技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動(dòng)的六個(gè)重點(diǎn)研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術(shù)、規(guī)劃架構(gòu)、需求側(cè)參與和市場(chǎng)設(shè)計(jì)四個(gè)方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線[3]。2011年4月，歐盟委員會(huì)發(fā)布《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到部署》報(bào)告，在原有的“超級(jí)智能電網(wǎng)”構(gòu)想基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行了全面的部署規(guī)劃，這標(biāo)志著歐洲智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)構(gòu)想到具體實(shí)踐的過(guò)渡，預(yù)計(jì)2010—2018年期間，歐盟對(duì)智能電網(wǎng)的總投資額將達(dá)到20億歐元[4]。到2020年，在歐盟總的能源消耗量中，預(yù)期20%將來(lái)自可再生能源，并且能效將提高20%。目前，英、法、意等國(guó)都在加快推動(dòng)智能電網(wǎng)的應(yīng)用和變革，意大利已于2001年率先實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)智能化。丹麥一些研究機(jī)構(gòu)參與了歐盟超級(jí)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(xiàng)目對(duì)電力系統(tǒng)新構(gòu)架、概念、框架和最優(yōu)整合可再生能源進(jìn)行精確的確定、評(píng)估和執(zhí)行。
日本 日本政府通過(guò)深入比較本國(guó)的電力工業(yè)特征與美國(guó)的不同，結(jié)合自身自然資源貧瘠的國(guó)情，決定構(gòu)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(huì)發(fā)表了“日本版智能電網(wǎng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃”。2010年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布了邁向智能電網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的路線圖，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省認(rèn)為，蓄電池控制系統(tǒng)、送電、配電控制裝置等技術(shù)日本在世界占據(jù)優(yōu)勢(shì)。日本計(jì)劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)，同時(shí)官民一體全力推動(dòng)在海外建設(shè)智能電網(wǎng)，環(huán)境能源領(lǐng)域是日本政府2012年7月推出的《日本再生戰(zhàn)略》的重點(diǎn)。目前，日本開(kāi)展了由政府主導(dǎo)的日美間的“智能電網(wǎng)”試驗(yàn)，同時(shí)在東京工業(yè)大學(xué)、日本電力中央研究所等開(kāi)設(shè)了智能電網(wǎng)的研究團(tuán)體，并與企業(yè)合作開(kāi)展示范工程。
韓國(guó) 2005年，韓國(guó)政府提出了韓國(guó)版智能電網(wǎng)的初步構(gòu)想“PowerIT”計(jì)劃。2010年1月，韓國(guó)智能電網(wǎng)協(xié)會(huì)公布了韓國(guó)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(gè)階段和五個(gè)領(lǐng)域[5]。五個(gè)領(lǐng)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(wù)；三個(gè)階段分別為試點(diǎn)階段(2009—2012)、在大城市建設(shè)智能電網(wǎng)(2012—2020)和完成全國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)(2030年)。
中國(guó) 由于我國(guó)礦產(chǎn)資源分布不均，電力能源分布與電力負(fù)荷分布嚴(yán)重不平衡，圍繞大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗、高性能能源調(diào)度的目標(biāo)，國(guó)家電網(wǎng)提出了建設(shè)“一特四大”的發(fā)展口號(hào)，即通過(guò)建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，促進(jìn)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(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)能源資源優(yōu)化配置，并設(shè)立了信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能電網(wǎng)目標(biāo)。該目標(biāo)將分階段實(shí)施，初期智能電網(wǎng)的建設(shè)主要體現(xiàn)在為加快特高壓和跨區(qū)輸電工程建設(shè)，用電端采集系統(tǒng)的鋪開(kāi)以及智能化，新能源并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)字化變電站試點(diǎn)的建設(shè)等方面。從國(guó)家電網(wǎng)公司的建設(shè)規(guī)劃來(lái)看，2020年之前特高壓和智能電網(wǎng)將是中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，實(shí)施重點(diǎn)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(gè)環(huán)節(jié)。
2 智能電網(wǎng)發(fā)展的潛在負(fù)面效應(yīng)
縱觀國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)展，不難看出，構(gòu)成促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的主要因素包括政策支持、市場(chǎng)監(jiān)管、投資規(guī)模、技術(shù)發(fā)展等，并且這幾個(gè)方面相輔相成。但是，在推進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，這幾個(gè)方面都存在一些潛在的負(fù)面效應(yīng)。
2.1 政策引導(dǎo)和監(jiān)管過(guò)程中的負(fù)面效應(yīng)
1)市場(chǎng)壟斷與濫用導(dǎo)致缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在世界各國(guó)的電力工業(yè)原來(lái)大多采取政府主導(dǎo)的垂直壟斷性體制。不過(guò)20世紀(jì)90年代以來(lái)，在多種因素的推動(dòng)下，一些主要國(guó)家的電力工業(yè)開(kāi)始了市場(chǎng)化改革。我國(guó)電力工業(yè)也進(jìn)行了改革并取得了一定的進(jìn)展，目前已實(shí)現(xiàn)了政企分開(kāi)、廠網(wǎng)分開(kāi)，但是由于電力供需關(guān)系緊張，我國(guó)電力體制改革仍然存在一定的欠缺。有報(bào)道指出我國(guó)智能電網(wǎng)計(jì)劃中，提出的建設(shè)以“長(zhǎng)距離、大容量輸電”為特征的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，將打破既有的電力區(qū)域市場(chǎng)，從而使得全國(guó)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(wù)社會(huì)，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。但是智能電網(wǎng)發(fā)展非常需要起到促進(jìn)和刺激作用的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，只有政策層面合理的主導(dǎo)和協(xié)調(diào)，更多地引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，才能保證智能電網(wǎng)的有效推進(jìn)。
