智能電網(wǎng)——信息革命和新能源革命的整合

在中國電力行業(yè)熱烈慶祝首座1000千伏交流輸變電項目，“晉東南——南陽(yáng)——荊門(mén)”特高壓試驗示范工程建成投運的時(shí)刻，大洋彼岸的人們卻在熱議IBM公司CEO塞繆爾？帕爾米薩諾對奧巴馬的一項新建議，將信息革命與新能源革命整合——大力發(fā)展智能電網(wǎng)（Intelligrid）。

華爾街金融海嘯使美國陷入1929年大蕭條以來(lái)最嚴重的經(jīng)濟衰退，新任總統奧巴馬為了應對危機，集思廣益，奧巴馬的智囊們四處邀請科學(xué)家、企業(yè)家、投資家們出謀劃策。被譽(yù)為“藍色巨人”IBM公司是世界上最大的信息技術(shù)跨國企業(yè)，他們的建議對于美國，乃至世界未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向都有重大影響。自進(jìn)入信息時(shí)代，人們一直在關(guān)注一個(gè)什么樣的能源系統將與新時(shí)代相匹配？許多年來(lái)人們在幻想人類(lèi)將建造一個(gè)將能源資源開(kāi)發(fā)、輸送、庫存、轉換（發(fā)電）、輸電、配電、供電、售電、服務(wù)以及蓄能與能源終端用戶(hù)的各種電氣設備和其他用能設施，通過(guò)數字化信息網(wǎng)絡(luò )系統連接在一起，通過(guò)智能化控制使整個(gè)系統得以?xún)?yōu)化。這一系統將充分利用各種能源資源，特別是利用低碳的天然氣、風(fēng)光水等可再生能源、核能、以及各種廢棄的資源等，靠分布式能源系統，能源梯級利用系統、蓄能系統和蓄電交通系統等組合優(yōu)化配置，實(shí)現精確供能，對應供能、互助供能和互補供能，將能源利用效率和能源供應安全提高到一個(gè)全新的水平，污染與溫室氣體排放降低到一個(gè)環(huán)境可以接受的程度，使用戶(hù)成本和投資效益到達到一種合理而有利的狀態(tài)。

塞繆爾？帕爾米薩諾的建議引起了全球和中國業(yè)界的高度關(guān)注，和訊網(wǎng)稱(chēng)：“IT產(chǎn)業(yè)的深度革命和能源革命將成為孿生兄弟，智能電網(wǎng)改革將推動(dòng)能源革命的深度裂變”。這一技術(shù)革命整合不僅會(huì )改變目前所有電器設備、信息產(chǎn)品的基本概念，使人類(lèi)全面重新設計制造各種各樣基于新信息技術(shù)的電器產(chǎn)品。整合利用各種信息網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行多維數據交互，除了利用傳統的電話(huà)線(xiàn)、電視同軸電纜，以及手機網(wǎng)路、光纖寬帶和各種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，還可利用低壓電網(wǎng)的電力導線(xiàn)直接為信息電器進(jìn)行更加便捷實(shí)用的數據交換。GE公司高度重視智能電網(wǎng)，他們認為“一旦你通過(guò)電力網(wǎng)建立了通訊系統，巨大的商機就出現了。”這一系統通過(guò)優(yōu)化需求使能源利用效率、設備利用效率和投資收益都得以大幅度提升，使發(fā)電設備保持在最佳工況狀態(tài)從而降低發(fā)電煤耗，使輸變電設備的利用效率和安全性被同步被優(yōu)化，使清潔能源開(kāi)發(fā)、資源綜合利用與節能減排、能源（電力）需求側管理、能效經(jīng)濟、綠色配額交易融為一體，實(shí)現多維度整合優(yōu)化。

智能電網(wǎng)的核心技術(shù)是數字化電網(wǎng)、分布式能源系統、信息化家電和蓄能式混合動(dòng)力交通工具，美國在此已經(jīng)進(jìn)行了大量技術(shù)準備。美國《財富》雜志說(shuō)，政府和業(yè)界研究估計，隨著(zhù)配電系統進(jìn)入計算機時(shí)代，現代化的數字電網(wǎng)將使美國能耗降低10％，溫室氣體排放量減少25％，并節省800億美元新建電廠(chǎng)的費用?！都~約時(shí)報》刊文稱(chēng)，美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗室的研究結果表明，僅使用數字工具設定家庭溫度及融入價(jià)格信息，能源消耗每年可縮減15％。若推廣使用需求側監控系統20年，則在建設、維護、運營(yíng)電廠(chǎng)、變電站和電網(wǎng)方面節省700億美元，這其中40％的費用節省于發(fā)電，相當于30個(gè)大型燃煤電站無(wú)需投建。

美國科羅拉多州波爾得（Boulder）已經(jīng)成為全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市，美國多個(gè)州已開(kāi)始設計智能電網(wǎng)系統，GE、IBM、西門(mén)子、Google、Intel等信息產(chǎn)業(yè)龍頭都已投入智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)。目前美國大約有1.3億塊電表，倘若包括計算機、傳感器和網(wǎng)絡(luò )系統的投資在內，若實(shí)現技術(shù)轉型，市場(chǎng)將拉動(dòng)超過(guò)萬(wàn)億美元的投資，成為巨大商機。僅南加州愛(ài)迪生公司將在未來(lái)四年投資17億美元為530萬(wàn)個(gè)家庭更換智能電表。

美國還計劃使用超導輸電技術(shù)而并非特高壓輸電技術(shù)，超越四個(gè)時(shí)區將全國主要電網(wǎng)連接起來(lái)，以提高電網(wǎng)的安全性和電力調配能力。由于超導輸電無(wú)需高壓，可將輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至最低，真正代表了世界最先進(jìn)的技術(shù)方向。美國紐約長(cháng)島電力局（LIPA）與美國超導公司更聯(lián)合建設的世界上第一條高溫超導（HTS）電纜已于2008年4月22日投入商業(yè)運行。這一超導輸電系統在滿(mǎn)負荷運轉時(shí)能夠滿(mǎn)足30萬(wàn)戶(hù)家庭的用電需求，僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導線(xiàn)，他們的輸電能力高達150倍。盡管這一工程造價(jià)昂貴，但是新型超導電纜的造價(jià)將降低五分之四，輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種電纜能夠防止由電網(wǎng)短路造成的故障電流。超導體有一種天生的電流限制能力，一旦電流增強到一定程度，它們就會(huì )失去超導性而變得像普通導體一樣有電阻，使電流衰減。因此，該技術(shù)也得到美國國土安全部的支持。這一整合革命將會(huì )帶來(lái)雨后春筍般的各式各樣的新技術(shù)研發(fā)、新產(chǎn)品制造、新服務(wù)企業(yè)和新型投融機制，以及標準的制定和安全監控機構等。并會(huì )增加大量的就業(yè)機會(huì )，為美國乃至全球經(jīng)濟走出危機創(chuàng )造新的技術(shù)推動(dòng)力和投資機遇，并使美國繼續保持在全球技術(shù)的制高點(diǎn)上。據分析，美國發(fā)展智能電網(wǎng)，8－10年內整個(gè)產(chǎn)業(yè)規模將超過(guò)5萬(wàn)億美元；美國同時(shí)發(fā)展超導輸電，8－10年內產(chǎn)業(yè)規模將超過(guò)30萬(wàn)億美元，美國就此走出危機并非天方夜譚。

奧巴馬任命諾貝爾物理學(xué)獎得主，華裔新能源技術(shù)專(zhuān)家朱棣文出任美國能源部長(cháng)，對于朱棣文的任命在參眾兩院毫無(wú)疑義。根據奧巴馬和朱棣文的構想，美國還將在混合動(dòng)力及蓄電電動(dòng)汽車(chē)、專(zhuān)業(yè)化天然氣勘探開(kāi)發(fā)、分布式能源系統、核能、可再生能源、氫能、天然氣水合物、清潔煤等諸多領(lǐng)域投入大量資金，展開(kāi)探索和創(chuàng )新戰略，這些探索基于美國擁有世界第一流的科技研究力量和無(wú)與倫比的科研成果商品化的能力，也出自美國再造國際分工，統領(lǐng)全球經(jīng)濟、技術(shù)，控制核心技術(shù)標準，以及靠新能源打壓石油輸出國，遏制伊朗、俄羅斯、委內瑞拉，保持低油價(jià)市場(chǎng)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟復蘇等迫切愿望和國家戰略意圖。

歷史上，美國人總是一次一次利用危機反敗為勝，通過(guò)打擊壟斷，力行改革，開(kāi)放市場(chǎng)，扶持新技術(shù)，重新確立世界經(jīng)濟和新技術(shù)的領(lǐng)導地位，并最大限度的利用這一優(yōu)勢，為其獲取最大限度的經(jīng)濟利益和國際政治成果。過(guò)去100年中，全世界雖然發(fā)生過(guò)多次經(jīng)濟危機，但是能與此次相比的只有1929年的“大蕭條”和1973年的“石油危機”。

1929年經(jīng)濟大蕭條后，熱衷靠加大政府投資拉動(dòng)內需的胡佛總統，又修路，又修水壩，結果是危機越演越烈，直到自己下臺。1933年3月羅斯福就職后推動(dòng)了一系列“新政”，其中最為著(zhù)名的是1935年8月28日他力排眾議簽署生效了遏制壟斷利益集團的《公用事業(yè)控股公司法（PUHCA）》，限制了電力公司、電話(huà)公司等企業(yè)的跨州壟斷，為美國發(fā)展新型發(fā)電輸配電技術(shù)、普及電話(huà)通訊技術(shù)、發(fā)展民航業(yè)等掃平了道路，調動(dòng)了全社會(huì )的投資熱情，恢復了經(jīng)濟增長(cháng)，使美國在這些領(lǐng)域長(cháng)期保持了全球的優(yōu)勢地位。

1973年10月中東戰爭導致全球石油危機，美國又利用這次危機浴火重生。不僅實(shí)現將“金本位”的美元轉為“石油本位”的鳳凰涅槃，1978年卡特總統簽署了《公用事業(yè)管制政策法（PURPA）》，對高效的熱電聯(lián)產(chǎn)和小型水電站接入電網(wǎng)銷(xiāo)電，以及電力公司提供備用電力保障等細節進(jìn)行了明確規定。通過(guò)制約石油公司和電力公司壟斷，使天然氣的利用和獨立發(fā)電公司及分布式熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)得以快速發(fā)展，掀起了全社會(huì )的投資熱情，并吸引更多企業(yè)參與解決能源供應問(wèn)題。對全球的石油價(jià)格也形成了遏制作用，最終在低油價(jià)的條件下使全球經(jīng)濟渡過(guò)難關(guān)。此后，美國在天然氣開(kāi)發(fā)利用、燃氣輪機和燃氣內燃機發(fā)電技術(shù)、余熱空調技術(shù)、建筑節能技術(shù)，以及項目投融資領(lǐng)域都處于全球領(lǐng)跑者的地位，并使能源利用效率大幅度提升。

其實(shí)，美國發(fā)展智能電網(wǎng)仍然困難重重。首先是誰(shuí)來(lái)制定規則？美國是一個(gè)聯(lián)邦制國家，各州政府在法律上依然權利很大，美國沒(méi)有一個(gè)全國性的電網(wǎng)企業(yè)，電網(wǎng)的監管權限不在聯(lián)邦政府而在各州。美國能源部可以制定標準，全難以統一規則，因為一些規則背后可能是經(jīng)濟利益，使各州之間難以實(shí)現利益均衡。而相比之下，中國的優(yōu)勢更加明顯，如果國家電網(wǎng)公司能夠審時(shí)度勢，以開(kāi)放改革的心態(tài)及時(shí)調整戰略完全可能后來(lái)居上，成為全球標準制定的參與者，成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊，成為下一個(gè)“微軟”奇跡。

其次是家電制造企業(yè)如何跟進(jìn)？電力線(xiàn)數據傳送技術(shù)的實(shí)用化，將一個(gè)家庭、一個(gè)商店、一個(gè)工廠(chǎng)的用電信息匯集和控制指令下達到終端的最簡(jiǎn)便、最低廉的方式就是通過(guò)低壓電網(wǎng)的電力線(xiàn)，這并不需要非常大的通訊容量。目前電力線(xiàn)上網(wǎng)的技術(shù)瓶頸已經(jīng)不在于此，但是如果沒(méi)有電力公司和電器制造廠(chǎng)家的共同配合很難形成有價(jià)值的實(shí)用產(chǎn)品。美國已經(jīng)很少，甚至不再生產(chǎn)家用電器，而這些電器很多是在中國制造，如果中國家電制造企業(yè)和電網(wǎng)公司共同配合，接合需求側管理工作開(kāi)發(fā)一些有價(jià)值的、實(shí)用性更強的智能家用電器，中國企業(yè)會(huì )在終端產(chǎn)品市場(chǎng)上占據一個(gè)個(gè)次級制高點(diǎn)，創(chuàng )造大量的就業(yè)機會(huì )，并保持中國作為制造業(yè)大國的地位不被更加重視信息化的印度奪走。

1998年亞洲金融危機，中國也曾遭受到巨大沖擊，為了應對危機國務(wù)院和時(shí)任總理的朱镕基一方面堅持國有企業(yè)改革，使大型國企和金融機構恢復生機，順應市場(chǎng)化競爭；另一方面堅持加入WTO，使中國從全球引進(jìn)資金、引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)管理和引進(jìn)資源，并在全球開(kāi)辟了更加廣闊的市場(chǎng)；第三是進(jìn)行住房制度改革，開(kāi)放房地產(chǎn)市場(chǎng)，調動(dòng)了各級政府、中央企業(yè)、地方企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)和每一個(gè)家庭的投資積極性，不僅帶動(dòng)了房地產(chǎn)行業(yè)，還拉動(dòng)了鋼鐵、建材、裝修和家電等多個(gè)行業(yè)；但最重要、最深遠的還是當時(shí)以極大的魄力和遠見(jiàn)卓識開(kāi)放了互聯(lián)網(wǎng)，不僅創(chuàng )造了大量的高新技術(shù)的中小企業(yè)，并促進(jìn)了就業(yè)；提高了國家整體信息化水平，使信息更有效地傳遞，增強社會(huì )自組織能力；更為中國社會(huì )、經(jīng)濟、科學(xué)、教育的整體進(jìn)步加入了巨大能量。

全球金融海嘯和中國經(jīng)濟的急速下滑，美國信息革命和新能源革命的整合都將中國的電網(wǎng)公司推上了風(fēng)口浪尖的矛盾焦點(diǎn)，不管愿意不愿意電網(wǎng)企業(yè)成為中國經(jīng)濟能否走出下滑態(tài)勢，中國能否跟上這一次全球技術(shù)革命整合風(fēng)頭的關(guān)鍵因素。各級電網(wǎng)企業(yè)都應該清楚地認識到這一處境和歷史重任，選擇做時(shí)代的引領(lǐng)者，還是成為阻礙者？已在睽睽眾目之下。在輸電技術(shù)上應該將重點(diǎn)放在常溫超導輸電技術(shù)上，而不是各國相繼放棄的特高壓技術(shù)；在分布式能源上變消極為積極，支持鼓勵分布式能源并入電網(wǎng)，并給予寬松和較優(yōu)惠的接入條件；在電網(wǎng)信息技術(shù)上積極投資并大力爭取工信部的支持，將電力線(xiàn)作為一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò )信息渠道，并主導相關(guān)標準和通信協(xié)議的制定；在智能化電器上以開(kāi)發(fā)協(xié)作的態(tài)度，甚至提供一切開(kāi)發(fā)試驗環(huán)境乃至資金，作為電力需求側管理的關(guān)鍵環(huán)節予以大力扶持。

據對算，2008年中國全社會(huì )用電量34268億千瓦時(shí)，輸電、配電和用戶(hù)端損耗約9％，每年線(xiàn)路損耗約3000億千瓦時(shí)，折合1.5億噸原煤，相當7000萬(wàn)千瓦裝機容量，3000億元人民幣的電源投資和3000億元人民幣的電網(wǎng)投資。由于需求側變化難測，管理手段不足造成電網(wǎng)調度難以實(shí)現優(yōu)化、節能、安全，導致大量發(fā)電機組發(fā)電煤耗損失巨大。根據中電聯(lián)有關(guān)專(zhuān)家介紹，浙江玉環(huán)超超臨界機組理論熱效率高達45％，供電煤耗為288.5克／千瓦時(shí)，但由于需求變換和調度無(wú)法優(yōu)化，導致該電廠(chǎng)經(jīng)常處于亞臨界運行。我國600MW機組供電煤耗率平均為339.7克／千瓦時(shí)，煤耗增加約50克。我國全社會(huì )用電量約80％來(lái)自煤電，以每千瓦平均損失20克計算，相當每年浪費7676萬(wàn)噸原煤。發(fā)展超導輸電和智能電網(wǎng)，大力改善需求側用電波動(dòng)影響，提高電網(wǎng)調度調配能力，減少輸配環(huán)節損耗，節約的市場(chǎng)空間超過(guò)2.26億噸原煤，無(wú)論是經(jīng)濟價(jià)值、社會(huì )價(jià)值，還是環(huán)境價(jià)值都具有深遠意義。

目前，國內外輿論和專(zhuān)家對于中國電網(wǎng)企業(yè)能否實(shí)現這一思維模式的轉軌并不樂(lè )觀(guān)，一個(gè)如此規模的企業(yè)認識這樣一個(gè)問(wèn)題確實(shí)需要一些時(shí)日。但是中國電網(wǎng)企業(yè)具有極為出色的執行力，在應對冰雪災害、發(fā)展特高壓電網(wǎng)上大家已經(jīng)目睹，一但轉變思維，中國電網(wǎng)企業(yè)成為未來(lái)新技術(shù)的領(lǐng)跑者將不容置疑。智能電網(wǎng)引導的新技術(shù)將牽引中國增加就業(yè)，恢復信心，促進(jìn)投資，保持增長(cháng)，走出危機。