中国智能电网产业现状及发展战略剖析

1财政刺激计划的背景《摘要》中国智能电网产业现状及发展战略剖析摘要1.中国的智能电网产业2.智能电网的特点及作用3.智能电网产业的国际比较4.战略建议2011.3.29.(第11-5号)作者孟昭莉(MengZhaoli)首席研究员孙晓菲(SunXiaofei)研究员审阅权圣容首席研究员2《摘要》中国能源供给及能源消费结构的不平衡，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，催生智能电网的发展。智能电网是指一个可以把数以百万计的传感器连接到一个先进的通信和数据采集系统的庞大且完整的电力系统。与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势。智能电网成为世界各国集中投资的战略型产业。智能电网通过优化传统能源和新能源的供需和应用实现节能，通过特高压技术解决能源结构不匹配问题，通过高效率的配电技术提高整体电网的稳定性和效率，是应对能源危机的必由之路。智能家庭（SmartHome）的概念起源较早，在发达国家快速发展，中国开发商以智能化新居为卖点，开始了智能化小区的建设。管理当局通过无线通信技术延伸到水表、电表、气表等，进行数据抄收，居民通过各种智能终端设备进行家庭能源管理及控制各种电子产品，实现生活便利和节能。世界各国都已经开始抢跑智能电网这一巨大市场。美国将智能电网的发展作为拉动未来经济的重要支柱之一。欧盟拟定建超级电网宏伟计划。德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、瑞典、爱尔兰和英国希望制定新一轮规划，建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网。韩国已经开展智能电网示范城市。日本也开始投资构建第二代智能电网（SmartGrid）。美国参照发展互联网的经验发展智能电网，其战略为：第一步、政府直接投资；第二步、政府推进基础研究；第三、尽快制定基础标准，并推广为世界范围内的通用标准；第四布、相关企业的快速介入。中国发展智能电网可以参照高铁的发展战略，实现引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出的三阶段转换。特别是各国技术标准还没有统一的情况下，中国将凭借规模经济准备自主技术标准的同时，积极参与全球标准的制定，扩大市场支配能力。31.中国的智能电网产业□中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展–中国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区–而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大–要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送□2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网–2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作–2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中三华特高压同步电网初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用–2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平□中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略–以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置–以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”–同时，将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网2.智能电网产业的特点及作用与传统电网的比较□智能电网改变传统电网单向输送的模式，每一个终端用户都成为电网上活跃的结点，形成一个整体的智能化高效率的电网–智能电网通过密布各个环节的传感器，实现电网与用户的互动，是电力网和信息技术的融合–智能电网将利用分散式计算系统来提供实时分析，其目的是在提高效率的同时，有效地利用电力供需系统，达到节省电力资源的目的□智能电网在发电、输电、配电及用电四大主要环节中都解决了传统电网难以解决的难题4智能电网各环节作用图解□智能电网的建设可以带来巨大的社会效益–智能电网具有强大的兼容功能，有利于促进清洁能源的开发利用，优化电源结构，减少温室气体排放–智能电网将提高中国电网大范围配置能源资源的能力，优化能源输送方式，提高能源供应的能力和灵活性智能电网与新能源发电输电配电用电5□新能源的发展是中国能源产业的必由之路–煤炭在中国一次能源消费中占比高达70%，远高于29%的世界平均水平–中国政府承诺，为应对气候变化，到2020年中国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%–在当前日益严峻的环保和减排压力下，加快发展水电、核电、风电、太阳能等清洁能源，改变以煤为主的能源结构已成中国当务之急□中国新能源的发展主要瓶颈为入网难及输送线路长–中国规划到2020年在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏6个省区建成7个千万千瓦级风电基地，仅这7个基地总装机容量就将达到1.26亿千瓦–瓶颈在于，风电、太阳能等新能源发电的间歇性、随机性、可调度性低的特点，大规模接入后对电网运行会产生较大的影响调峰能力不足一直是中国电力系统长期存在的问题，而新能源大规模开发进一步增加了调峰难度–另一方面，中国风电资源集中于西北地区与集中在东部的电力市场逆向分布，需解决远距离大规模输送问题□智能电网的建设将成为推动新能源发展的唯一途径–智能电网能够最大限度地将新能源的发电量吸纳、送出，并保证接入后电网的安全运行和调度–智能电网的智能调度将更为合理的配送电力，大大提高用电效率智能电网与智能家庭□智能家庭的概念起源较早，在发达国家快速发展–智能家庭（SmartHome）是指那些采用信息技术来控制各项功能，并能够与外界进行通信联系的住宅首先要建立家居通讯网络，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制、监控功能其次要通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，满足远程控制、监测和交换信息的需求–1984年，美国联合科技公司实现了建筑设备信息化、整合化概念应用，此后，智能家居概念在美国、加拿大、欧洲、澳大利亚、东南亚等国家快速发展1998年5月，新加坡召开98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会，提出模拟未来居家的概念，包括三表抄送、安防报警、可视对讲、监控中心、家电控制、有线电视接入、家庭智能控制面板等等□中国智能家庭发展初期并不理想，但依然是未来住宅建设发展的趋势–自1999年-2000年，开发商以智能化新居为卖点，开始了智能化小区的建设–据上海统计，智能化系统发挥作用的仅占20%，运行不正常、尚可使用的占45%，其余35%被废弃，业主对安防系统、自动抄表系统、停车场管理系统的投诉率居高不下–国家“十一五规划”中提出“到2010年，中国大中城市60%的住宅要实现智能化”，给予智能家居行业广阔的发展空间6□与智能电网相关的智能家庭功能主要包括智能用电、智能化监控管理等–智能用电通过电力线宽带通信或光纤通信技术，在家庭配置智能终端，实现用户与电网互动，降低电网运营成本居民用电更加节能并享受到电网带来的多种服务–智能化监控管理系统利用物联网将家电等各种家庭终端连接在一起，随时进行信息交换和远程控制□智能用电家庭服务平台–通过无线通信技术延伸到水表、电表、气表等，进行数据抄收–通过智能插座实现空调、电饭煲等电器的用电数据采集和控制–通过智能电视、电脑、手机等各种智能终端设备进行家庭能源管理随时监控家中单个电器的用电、总体的用电情况和随时的费用清单，并通过数据分析，给用户提出合理的用电、节电建议给居民提供了阶梯电价或分时电价等功能，可以随时根据用电政策启用这些功能□智能电表：家庭用电大管家–智能电表能将太阳能、风能等生产的电流直接接入到家庭用电负荷或并入大电网，并担当“家庭用电大管家”，自动调节家用电器在不同电价时段的运行–智能电表的主要优势包括：节省电费开支，消费自主透明，避免欠费停电，有效防止电表故障等等用户可利用峰、谷电价的差异自主定制用电方案，用户在自家电表上就可以实时查询当前电价和剩余电费金额，余额不足时，智能电表会自动报警提醒用户缴费充值通过智能电表的远程信息传送功能，电力工作人员可以实时监控电表工作状态，及时发现电表故障，避免给用户带来损失–未来三年，成都家庭智能电表改造率将达100%，有望全部使用智能电表□智能电器：符合智能电网管理需求的低碳节能型家用电器–智能电器不但节能高效，可以根据电价自动分时工作，而且给电网干扰最小–海尔U-home与中国电力科学研究院联手制定智能电器标准，为在“智能电网”时代企业生产、用户选择智能家电提供参考依据海尔U-home以海尔智能家电系统为载体，通过无线网络，实现3C产品、智能家居系统的互联和管理，以及数字媒体信息的共享□智能化监控管理系统：物联网技术在智能家庭范畴的应用–物联网是在互联网的基础上，利用RFID等技术，实现物品的自动识别和信息的互联共享任何物品通过信息传感设备，将按约定的协议与互联网连接起来，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能–借助物联网技术，智能化家居监控管理系统能为用户提供全新生活方式，家庭安防、家庭医疗、老人幼儿监护、购物、资讯、娱乐等功能均可实现例如，可以随时随地通过网络、打电话、发短信与智能家电对话，了解家庭各种电器的运行状态，可以获得家电维修服务网络的主动关照，从而始终保持家用电器的最佳状态7–将物联网技术、智能家居系统等科技元素融入现代住宅，已经成为未来住宅发展的方向之一海尔U-home智能家居平台已在青岛东城国际、济南全运村、呼和浩特东岸国际等多个小区获得应用3.智能电网产业的国际比较世界主要国家智能电网发展计划□美国将智能电网的发展作为拉动未来美国经济的重要支柱之一–美国总统奥巴马提出，总计投资110亿美元，建设可安装各种控制设备的新一代智能电网–美国已开始向部分家庭安装带有通讯功能的智能电表（SmartMeter）智能电表以家庭为单位，随时监测电力消费和管理，更加有效地实现输电和供电–政府将对企业及地方团体实施的100个项目给予财政援助，计划2013年前在2600万个家庭安装智能电表，相当于2009年的三倍–美国国家标准技术研究所在2009年9月公布了智能电网标准化框架1.0版本，为智能电网的正式建设进行了诸多准备□欧盟拟定建超级电网宏伟计划–2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网该智能电网将实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展–以英法德为代表的欧洲北海国家今年1月正式推出了联手打造可再生能源超级电网的宏伟计划该工程将把苏格兰和比利时以及丹麦的风力发电、德国的太阳能电池板与挪威的水力发电站连成一片–德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、瑞典、爱尔兰和英国希望制定新一轮规划，在未来10年内建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网□到2030年，欧洲需要为电网升级改造投入约5000亿欧元，其中智能电网的比重最高–英国目标是2020年在全国所有2600万个家庭安装智能电表–英国监管机构Ofgem在2009年8月宣布了新的智能电网建设计划，将在5年内投资5亿英镑建设4个“智能城市”–法国09年秋天也发布了将再生能源纳入智能电网的计划，并开始征集相关企业参与–德国制定了“E—Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，09年至2012年4年时间内，在全国6个地点进行智能电网实证实验德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划西门子公司预测2014年智能电网年度市场规模将达300亿欧元，并计划抢占20%市场份额，每年确保60亿欧元订单–意大利已有一大半的传统电表改换为智能电表，丹麦电力的近20%来自风力发电