武建東：中國智能互動電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略報告

　　一、互動電網(wǎng)釋源和界定

　　1.正確界定智能電網(wǎng)、智能網(wǎng)的概念

　　智能電網(wǎng)，即SmartGrid，原意為智能網(wǎng)格或智能網(wǎng)，這個概念又包括智能電子網(wǎng)格、智能電力網(wǎng)格、聰明網(wǎng)格（包括各種電、水、熱、醫(yī)、冷、數(shù)據(jù)等網(wǎng)格）和未來網(wǎng)格等涵義，具有商業(yè)流行語的特征。其原意是建立新的電力客戶服務信息管理體系，其核心是推動調(diào)度體系優(yōu)化，有限度地加強電網(wǎng)的可靠性，節(jié)約支出，提高能源效率。這是一個狹義的電網(wǎng)信息化升級概念，是對傳統(tǒng)電網(wǎng)部分或特定系統(tǒng)的提升和改造。

　　2.從我國電網(wǎng)的實際情況出發(fā)，我們把互動電網(wǎng)稱為互動電力網(wǎng)絡，簡稱為互動電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的含義已涵蓋其中

　　互動電網(wǎng)的定義為：在開放和互聯(lián)的信息模式基礎上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理，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。它將再造電網(wǎng)的信息回路，構(gòu)建用戶新型的反饋方式，推動電網(wǎng)整體轉(zhuǎn)型為節(jié)能基礎設施，提高能源效率，降低客戶成本，減少溫室氣體排放，創(chuàng)造電網(wǎng)價值的最大化。

　　3.互動電網(wǎng)既是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，也是中國電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心

　　與以往的產(chǎn)業(yè)變革不同，這個革命是跨越式、跨產(chǎn)業(yè)、跨地區(qū)、多主體聯(lián)合參與的革命。互動電網(wǎng)既是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，也是中國電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心。

　　實際上，互動電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代、兼容利用和互動經(jīng)濟。從技術(shù)上講，互動電網(wǎng)應是最先進的通訊、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，對于推動新技術(shù)革命具有直接的綜合效果。由此，智能電網(wǎng)具備可靠、經(jīng)濟、兼容、集成和安全等特點。

　　4.互動電網(wǎng)的本質(zhì)與運轉(zhuǎn)功效

　　互動電網(wǎng)學說的本質(zhì)，就是以信息革命的造法性標準和技術(shù)手段大規(guī)模推動工業(yè)革命的最重要資產(chǎn)——電網(wǎng)體系的革新和升級，建立消費者和電網(wǎng)管理者之間的互動?；与娋W(wǎng)的功效包括：

　　一是互動電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向互動的數(shù)據(jù)傳輸，實行動態(tài)的浮動電價制度；

　　二是可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，遇到電力供應的高峰期之時，能夠在不同區(qū)域間進行及時調(diào)度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理；

　　三是互動電網(wǎng)能夠?qū)⑿滦涂商娲茉唇尤腚娋W(wǎng)，比如太陽能、風能、地熱能等，實現(xiàn)分布式能源管理；

　　四是可以提高供電效率，減少能量損耗，改善供電質(zhì)量，解決電網(wǎng)商業(yè)化運轉(zhuǎn)；

　　五是智能電表可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、寬帶業(yè)務或傳播電視信號。

　　二、互動電網(wǎng)再造創(chuàng)新中國

　　（一）正確認識中美兩國能源效率改革不同的發(fā)展路徑

　　1.奧巴馬發(fā)展可再生能源的創(chuàng)新舉措是啟動美國電網(wǎng)互動變革的根本動力

　　奧巴馬總統(tǒng)要集中發(fā)展可再生能源，由此美國電網(wǎng)體系就必須改革，制造新的能源高速公路，以有效地將美國愛荷華州、俄亥俄州等地的太陽能、風能、海洋能和地熱能等電力供應連接起來。這個奧巴馬發(fā)展可再生能源的創(chuàng)新舉措實際上是啟動美國電網(wǎng)互動變革的根本動力，這樣，美國雖然沒有從體制上建立一個國家壟斷電網(wǎng)，但是卻可以構(gòu)造一個比中國的統(tǒng)一電網(wǎng)更加宏大的電網(wǎng)統(tǒng)一活性，即標準統(tǒng)一、高端轉(zhuǎn)型、兼容替代的統(tǒng)一智能電網(wǎng)，借此美國就可以實現(xiàn)電網(wǎng)神經(jīng)系統(tǒng)的合成，造就全球最大規(guī)模的信息化資源和最偉大的機會。雖然，奧巴馬能源變革也不過才百日左右，但這個革命的作用早已超過了革命的進展，其概念拉動作用已促使美國的能源變革有了新的用武之地。

　　奧巴馬已將智能電網(wǎng)的發(fā)展催化為一個人類的創(chuàng)新運動，也可能將其演變?yōu)槭澜绯绷?。但是，奧巴馬并不是思想家，目前，美國的智能電網(wǎng)發(fā)展并沒有占領全球的能源效率的制高點，無論大國、抑或小國都可能在這場競賽中獲得王冠，締造人類新的生產(chǎn)方式。對中國而言，這應該是一個巨大的機會。

　　2.較之歐美國家，經(jīng)濟危機中受沖擊相對較輕的中國更需要占領智能互動電網(wǎng)這個能源革命的制高點

　　目前，我國應對國際電力產(chǎn)業(yè)危機轉(zhuǎn)型的大戰(zhàn)略還在探索之中，其先期試驗戰(zhàn)略就是國家電網(wǎng)公司目前正在推進“一特四大”和“四化一智”的配套電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。即以大型能源基地為依托，建設由1000千伏交流和正負800千伏直流構(gòu)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。

　　盡管這個電網(wǎng)骨架的統(tǒng)一與美國電網(wǎng)中樞系統(tǒng)的統(tǒng)一發(fā)展的本質(zhì)都指向能源效率的現(xiàn)代化，但是一個沒有健全中樞機制的電網(wǎng)體系很難與一個智能化的電網(wǎng)體系相比擬。美國智能電網(wǎng)的四個孿生兄弟分別是：高溫超導電網(wǎng)、電力儲能技術(shù)、可再生能源與分布式系統(tǒng)集成(RD-SI）和實現(xiàn)傳輸可靠性及安全控制系統(tǒng)，這個電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的本質(zhì)是開發(fā)并轉(zhuǎn)型進入“下一代”的電網(wǎng)體系，其戰(zhàn)略的核心是先期突破智能電網(wǎng)，嗣后營建可再生能源和分布式系統(tǒng)集成（RD-SI）與電力儲能技術(shù)，最終集成發(fā)展成為低纜線損耗的超導電網(wǎng)。而國家電網(wǎng)提出的信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)，其四化概念上存在著相互交叉，互動化實際上是這個四化的靈魂和本質(zhì)，完全可以直接統(tǒng)一稱謂為互動電網(wǎng)；其運轉(zhuǎn)體系存在著建立分布式系統(tǒng)和電力儲能技術(shù)的弱項，堅強的智能電網(wǎng)還不能清晰地表達行將而致的全球電網(wǎng)的現(xiàn)代化革命。因此，這個體系一定要進一步完善。

　　中美發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)形相似、神相異，這就需要中國電網(wǎng)體系盡快調(diào)整戰(zhàn)略，在這場世界電網(wǎng)體系的轉(zhuǎn)型之中靈活應對，并成為最終的贏家。

　　3.需要認真反思我國的能源戰(zhàn)略、特別是電力發(fā)展戰(zhàn)略的合理

　　我國需要占領智能互動電網(wǎng)這個能源革命的制高點，并借此全面拉動電網(wǎng)體系的革命。電網(wǎng)體系的信息化是我國在能源革命中最有可能執(zhí)世界之牛耳的大業(yè)，不但應該成為我國營建內(nèi)需經(jīng)濟的重大轉(zhuǎn)折性機遇，也應該成為我國能源革命的優(yōu)先突破產(chǎn)業(yè)。這意味著中國電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略有必要進行大規(guī)模調(diào)整，其首要發(fā)展目標應從電網(wǎng)輸送方式的變革，即特高壓計劃調(diào)整為電網(wǎng)的效率革命，也就是互動電網(wǎng)的變革。這個目標也是國際電網(wǎng)變革的戰(zhàn)略制高點，目前還沒有哪個國家完全占有它，中國與其他國家處于一個起跑區(qū)內(nèi)。

　?。ǘ┱_把握發(fā)展互動電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標和轉(zhuǎn)型意義

　　1.電網(wǎng)信息化革命與升級，將把我國電力生產(chǎn)水平提升到世界新技術(shù)革命的高端水平

　　2008年我國社會用電總量近35000億KW.h，倘若實現(xiàn)電網(wǎng)信息化體系創(chuàng)新，每年可節(jié)省5%～10%左右的電力資源，接近2000億元人民幣的水平，相當于營建一組半投資1200億元并于2009年開工的福建福清、浙江方家山、廣東陽江三個核電站；如果推行更大規(guī)模的信息化電網(wǎng)改造工程，電網(wǎng)體系可以創(chuàng)造更加巨大的市場價值。由此，在全球，特別是我國能源發(fā)展面臨的第一個挑戰(zhàn)就是以信息技術(shù)徹底改造傳統(tǒng)能源體系，將傳統(tǒng)電網(wǎng)體系升級為信息社會水平，最大限度地開發(fā)電網(wǎng)體系的能源效率，造就一個與傳統(tǒng)電網(wǎng)體系規(guī)模相當?shù)膭?chuàng)新架構(gòu)，這個轉(zhuǎn)變就需要我們高屋建瓴地把握互動電網(wǎng)革命的靈魂以圖大業(yè)。

　　2.中國發(fā)展互動電網(wǎng)的根本目的

　　我國發(fā)展互動電網(wǎng)就是實現(xiàn)世界電力產(chǎn)業(yè)的跨越式轉(zhuǎn)型，推動電力產(chǎn)業(yè)從中低端電力供應商的傳統(tǒng)模式提升為綜合能源、通訊和信息服務商的高端創(chuàng)新模式，這將推動電力基礎設施通過加載數(shù)字設備和芯片技術(shù)升級為人類創(chuàng)新生產(chǎn)和生活的重要設施，電力系統(tǒng)的通訊和信息等服務的營業(yè)收入和盈利水平完全可能等同或超過傳統(tǒng)的售電業(yè)務，電力產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)工業(yè)革命以來最重要的大跨度轉(zhuǎn)型。與此同時，也將實現(xiàn)有插座的地方就有能源，有插座的地方就有信息互動。消費者既可以是電力客戶，也可能成為風能、太陽能、氫電池、生物沼氣等小型電力供應商，這個轉(zhuǎn)變將使人類消費能源的方式發(fā)生歷史性革命。

　　3.實現(xiàn)有別于歐美模式的中國互動電網(wǎng)超越戰(zhàn)略的八大突破口

　　發(fā)展中國互動電網(wǎng)要達到事半功倍的效果，就必須推進有別于歐美的超越戰(zhàn)略，出其不意方可制勝。尋找這個戰(zhàn)略突破口是我們所處的時代能源革命的智慧制高點。我將其歸納為八個方面：

　　一是集成化。

　　互動電網(wǎng)的本質(zhì)是最大限度地與創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，包括發(fā)展電力產(chǎn)業(yè)與綠色交通的結(jié)合產(chǎn)業(yè)。比如發(fā)展電動車、中低速超導磁懸浮城市快車、混合動力車等交通工具，電力行業(yè)需要構(gòu)造新的產(chǎn)業(yè)鏈，向電力交通項目投資或者建立產(chǎn)業(yè)銜接關系。

　　二是通訊化。

　　這需要我國實行與歐美有別、甚至超越歐美的技術(shù)路線，即營建復合電力光纖電纜電網(wǎng)。自中國伊始，此后世界電網(wǎng)應該進入金屬電纜和復合電力光纖電纜電網(wǎng)雙網(wǎng)的時代，并逐步實現(xiàn)以復合電力光纖電纜電網(wǎng)為主的時代，中國光纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎應該成為互動電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎。

　　三是國際化。

　　中國需要進入單獨、共同、甚至資助國際組織創(chuàng)建電網(wǎng)現(xiàn)代化標準的時代，實際上就是需要我們進入電力體系國際化的時代。過往的危機不斷將全球的能源商品投送到全球定價時代，這次能源革命將實現(xiàn)電力開發(fā)和交易的國際化和區(qū)域化的轉(zhuǎn)變。越是以國際化標準推動互動電網(wǎng)的發(fā)展，這個革命越具有生命力。

　　四是實現(xiàn)主力能源的替代化、兼容化。

　　中國需要加快實現(xiàn)由以煤為主的傳統(tǒng)能源向可再生能源為主的能源體系的轉(zhuǎn)變，而我們的互動電網(wǎng)必須能夠兼容這個復雜的新能量來源，比如水利發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電、生物質(zhì)原料發(fā)電等。

　　五是實現(xiàn)分布式能源管理的現(xiàn)代化和體系化。

　　所謂分布式能源系統(tǒng)，就是為終端用戶提供靈活、節(jié)能型的綜合服務的系統(tǒng)，在中國農(nóng)村和邊遠地區(qū)有廣大的需求，也是中國村鎮(zhèn)實現(xiàn)互動電網(wǎng)應用的基本途徑。

　　六是實現(xiàn)電力儲能技術(shù)的實用化。

　　電能可以轉(zhuǎn)換為物理、電磁、電化學和相變儲能四類方式存儲。電化學儲能包括鏗離子、鉛酸、鎳氫、鎳鎬、鈉硫和液流等電池儲能，其中鏗離子儲能是中國市場迫切需要的。

　　七是實現(xiàn)互動電網(wǎng)升級的芯片技術(shù)和兼容標準的擇優(yōu)化。

　　例如：復費率電表所用的計量芯片、驅(qū)動芯片、微處理器芯片及時鐘芯片，電力載波通訊PLC（英文Powerlinecommunication）系統(tǒng)所需的電力載波調(diào)制解調(diào)器芯片，其他如高頻化、大功率化、智能化和模塊化的電力半導體器件，以及實現(xiàn)互動電網(wǎng)所需的其他芯片。

　　八是實現(xiàn)巨量計算機管理系統(tǒng)、能源衛(wèi)星和電力中央信息管理平臺的體系管理高端化。

　　以期實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的即時、雙向、趨勢的安全管理。

　　以上八個體系既是我國實施互動電網(wǎng)的戰(zhàn)略起點，也是我國電網(wǎng)現(xiàn)代化的薄弱點，更是我們可以站在全球能源變革制高點推動互動電網(wǎng)革命的戰(zhàn)略精髓。

　　三、互動電網(wǎng)超越戰(zhàn)略

　　(一)推行洲際能源互動網(wǎng)絡計劃

　　面對歐美加快發(fā)展智能電力網(wǎng)這個殘酷的競爭現(xiàn)實，我國應該集一切可能的力量，充分利用我們的需求和資源，加快啟動國際電網(wǎng)的互動大轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。

　　我們可以將這個計劃稱為“洲際能源互動網(wǎng)絡”。這個計劃體系框架包括如下：以一個全球電網(wǎng)互動升級標準為基礎，革命性實現(xiàn)我國互動電網(wǎng)大踏步的轉(zhuǎn)型，同時這個體系并蓄洲際互動電網(wǎng)體系的革命，將東亞、東南亞、中亞、俄羅斯等地的發(fā)電、輸電、供電、用電的電力產(chǎn)業(yè)互聯(lián)集成起來，重組全球能源體系。這個體系也有必要與北美、歐盟的超大型、區(qū)域性智能電力網(wǎng)建立體系通道，實現(xiàn)電力能源的全球化互動整合，大力推動體系間的聯(lián)通和電力國際化交易。并根據(jù)全球氣候、環(huán)境、社會和能源的變化不斷擇優(yōu)升級。

　　(二)營建與歐美兩大電力體系不同的“電力光纖復合電纜電網(wǎng)”改變世界電纜電網(wǎng)運轉(zhuǎn)的現(xiàn)有模式

　　以化石能源為主的中國的大體量能源體系不具備快速轉(zhuǎn)入可再生能源的基礎，盲目追隨歐美國家智能電網(wǎng)的改革路線，將使我們電網(wǎng)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型陷入東施效顰之路。中國應該推行超越式戰(zhàn)略，采用大規(guī)模突破性手段進行電網(wǎng)的組織革命，推行一網(wǎng)（電力網(wǎng)）多線（添附光纖線）的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，即在現(xiàn)有電力線的基礎上，添加二、三條光纖線纜，通過電力光纖復合電纜電網(wǎng)的模式解決民用網(wǎng)、政府網(wǎng)和軍用網(wǎng)三網(wǎng)捆綁電纜線互動運行的問題。為此，我國電網(wǎng)現(xiàn)代化的擇優(yōu)技術(shù)路線應明確為跨越式、跨產(chǎn)業(yè)的變革方式；其發(fā)展目標應明確為主體營建互動電網(wǎng)，推動電力產(chǎn)業(yè)從中低端的電力提供商提升為綜合能源、通訊和信息服務商，實現(xiàn)有插座的地方就可以高速上網(wǎng)，由此，中國的農(nóng)村將在這個變革中直接進入高速互聯(lián)網(wǎng)，這也是我國電網(wǎng)現(xiàn)代化的最小代價和最理想捷徑。

　　在我國電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略中，應支持在現(xiàn)有電力線的基礎上，添加二、三條光纖線纜，解決民用網(wǎng)、政府網(wǎng)和軍用網(wǎng)三網(wǎng)捆入電纜線運行的問題，最大限度地利用好中國電力網(wǎng)的資源，這實際上是通過對我國電力主網(wǎng)改造的機遇，實現(xiàn)多通道主輔線纜捆綁的合成。與此同時，可以建立多通道共享的系統(tǒng)網(wǎng)絡管理技術(shù)和中央信息管理平臺、數(shù)字變電站體系和滿足不同客戶需要的智能終端，有效解決電力數(shù)據(jù)采集、傳輸、集成、優(yōu)化和表達的流程運轉(zhuǎn)。由此，可將我國電網(wǎng)一步投送到全球新技術(shù)革命的最高端，將我國電網(wǎng)營造為綜合性、多層次的服務網(wǎng)絡。

　　(三)推進與歐美模式不同的可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略

　　奧巴馬政府就任伊始，基于美國超導公司（AMSC）為美國海軍成功研發(fā)了超導艦船推進電機和發(fā)電機的技術(shù)，2009年2月10日美國國家能源部的國家可再生能源實驗室（NREL）和國家風能技術(shù)中心(NWTC)就與美國超導公司(AMSC)簽署了為期12個月的共同合作研發(fā)10MW級超導風機的協(xié)議。

　　美國超導公司分析，采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的10MW級直驅(qū)式風力發(fā)電機，其重量將達到300噸左右，而利用超導技術(shù)制造的10MW級風力發(fā)電機重量系統(tǒng)只有120噸左右。高溫超導直驅(qū)式風力發(fā)電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)電機和齒輪箱相比，體積更小、重量更輕、成本更低，同時效率提高，可靠性增強。它將打破單機風力發(fā)電容量的瓶頸，降低發(fā)電成本。應該說，美國這個安排是非常值得我們關注的。

　　因此我國應該發(fā)展海洋人工島平臺的發(fā)電，以可再生能源置換傳統(tǒng)能源體系的運轉(zhuǎn)。近幾年，我國風電發(fā)展迅速，4萬億振興計劃尤其側(cè)重了陸上風場的建設，但這個戰(zhàn)略的明顯不足是，沒有將我國電能主要需求地的東部地區(qū)和風能主要聚集地的海洋風場有機地結(jié)合起來。中國有近兩萬公里的海岸線，又毗鄰世界上最大的海洋太平洋，海上風能得天獨厚，具有成為世界海上風能利用大國的優(yōu)越條件。為此，我國應該加快投資15000～20000萬億人民幣，用5～10年的時間，營建3000個左右近海人工島，建造12000～15000臺10～80MW的高溫超導風力發(fā)電機，這個發(fā)電比例相當于中國現(xiàn)有發(fā)電總量的 50～70％，同時結(jié)合水下潮汐發(fā)電等綜合管理和全球衛(wèi)星導航、即時監(jiān)控、近海電纜傳輸?shù)认到y(tǒng)，建立中國可再生能源的創(chuàng)新利用體系，改造中國人民的生產(chǎn)方式，一舉改變我國北部和西部能源東輸?shù)膯栴}。由此也應盡快調(diào)整我國鐵路、公路的布局體系和產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃。

　　與此同時，加快制定水利發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電、生物質(zhì)原料發(fā)電和輸電的創(chuàng)新戰(zhàn)略。