智能电网：一块被争夺的经济“蛋糕”

　    四十年前互联网的发明，曾掀起信息产业的革命，四十年后智能电网的发明，正在掀起能源产业的革命。

  美国阿肯色州斯普林的食品制造商Cargill正对其电费账单进行一次“改革”。Cargill每天加工5万只火鸡，原来每年电费超过200万美元，但现在Cargill在酷暑和寒冬时节等用电高峰，使用自己的发电机来保持36万平方英尺工作场地的温度，而不必向电力公司购买电力，这样Cargill每年可以节省68万美元电费。

  这项成本节约计划的奥秘就在于被称作“聪明”的电网的“智能电网”(smartgrid)——一项能从总体上改变家用能源、企业能源的分配系统。

  美国知名风险投资公司Zpryme预测，2014年全球智能电网市场将达1714亿美元。如此巨大的经济“蛋糕”，自然受到各国关注，目前已有多个国家着手智能电网的研发和推广。

  四十年前互联网的发明，曾掀起信息产业的革命，四十年后智能电网的发明，正在掀起能源产业的革命。

  概念

  我们的办公大楼里总有各种各样的耗电设备，有什么办法可以减少整体耗电量?

　    随手关灯，调低空调的温度……也许你会提出各种各样的节能办法。

  加拿大人马克·坎贝尔(MarkKerbel)想出了一个与众不同的办法：让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。因为通常，在用电高峰期，电的价格会格外地高。

  坎贝尔的构想利用了群体行为原理。这一原理最早的灵感来自蚂蚁——一群蚂蚁，可能有几十万只，他们并没有一个指挥官，却可以非常有序高效地合作共事。蚂蚁能够协同作战的秘密在于，它们之间会不断沟通，每只蚂蚁可以随时根据周围的信息调整自己的行为。

  利用这个小小的构想，在2005年，坎贝尔发明了一种无线控制器——与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。每一个无线控制器相当于一只“蚂蚁”，它们之间以特殊的语言相互交流，然后调整自己的行为，发挥集体作战的力量。比如，一台空调运转15分钟，可以把室内温度维持在24℃;而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下，停运15分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。因为每个电器的调整都是自动完成的，不需要一个集中发布命令的司令部，所以坎贝尔的设备非常简单，不需要人管，也无需培训，花几个小时装好后就可以投入使用。实践证明，在使用了坎贝尔的无线控制器后，医院、酒店、大卖场、工厂和其他大型场所可以节省多达30%的峰值电能。其实，坎贝尔的技术就是目前热门的“智能电网”的一部分。

  那么，“智能电网”到底是什么?“对这个风靡全球的名词，正如互联网诞生后的很长一段时期一样，不同的研究应用主体都有着各自的理解。”《商业周刊》说。

  通用电气认为，智能电网是电力和通信架构的集合，并将自动化和信息技术结构结合到我们现有的电力网络。“智能电网本质上是为21世纪的社会改进20世纪的电力网络，使之更加现代化。”

  “智能电网是一种智能化的未来电力系统，通过智能通信系统来连接所有电力供应、电力网络和电力需求等组成要素，同时为电力供应单位和电力消费者带来巨大的效益。”思科这样定义智能电网。

  IBM把智能电网称为“电网2.0”，认为“与传统的电网相比，智能电网看起来更像因特网，可以接入大量的分布式的清洁能源，比如风能、太阳能，并整合利用电网的各种信息，进行深入分析和优化，对电网更完整和深入的洞察，实现整个智能电网‘生态系统’更好的实时决策：对于电力用户，可以自己选择和决定更有效的用电方式;对于电力公司，可以决定如何更好地管理电力和均衡负载;对于政府和社会，可以决定如何保护我们的环境。最终，提高整个电网系统的效率、可靠性、灵活性，达到更高的智能化程度。”

     复杂的专业名词，实在让人难以理解。中国电力科学研究院副总工程师胡学浩表示，关于智能电网定义的争论很多，到目前为止全球还没有一个比较认可的统一定义。

  “但万变不离其宗，有些共同的标准，各国还是都接受的。比如，智能电网首先要有测量传感系统，通过通讯、信息系统，把这个信息传递到调度控制部门，然后用一些先进的计算机技术和控制技术，对电网进行控制，所以智能电网是智能技术和物理电网的集成。”胡学浩说，“其实，说得通俗一点，智能电网就是智能加电网。”

  美国能源部联邦智能电网特别工作组组长埃瑞克·奈特那概括了智能电网的七个不同功能。“包括鼓励消费者在知情情况下的参与;适应所有的电源种类和电能储存方式;鼓励新产品、新服务和新市场的开发;提供适应21世纪需求的电能质量;优化电力资源的调配，提高运作效率;通过自动检测、控制和修复来预防系统事故故障;在自然事故和人为事故下保持平稳运行。

  “钱”景

  业内专家认为，智能电网的建设将带动多个产业的发展，如电力制造、装备制造业、IT、新材料等。美国知名风险投资公司Zpryme预测，2014年智能电网市场将达1714亿美元。思科估计，构建智能电网的前5年需要大规模升级通信设备，仅此项工程就拥有每年200亿美元的市场。

  在智能电网产业投资建设方面，很多国家已经先人一步。

  美国从去年6月起对智能电网投入资金累积接近90亿美元，主要是用于项目的启动，以及知识普及、相关科研的研发。美国能源部部长朱棣文说，目前投入的资金，结果如何，还需要等待市场的反应，最终美国电网行业将获得数百乃至上千亿美元的投资用于全面升级;

  中国计划，到2020年全面建成统一的坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全稳定水平，以及电网与电源和用户之间的互动性得到显著提高。据推测，前期标准制定与试验网搭建中，用于核心控制系统研制的经费或将超过400亿元人民币，完成全部前期工作或将投入600亿-800亿元人民币，而完成全网智能化，其投入总额或将超万亿元人民币;

　  　德国制定了“E—Energy”计划，将在2012年底前在德国6个地点进行智能电网实证实验，总投资达1.4亿欧元;

  韩国组织了全国168家企业参与到智能电网实证实验中，总投资2395亿韩元;

  日本东京电力等电力公司开始投资构建第二代智能电网，目标除在所有家庭安装智能电表外，还计划加强送变电设施及蓄电装置建设，预计2020年前相关电力设施投资超过1万亿日元;

  俄罗斯计划把全国60%的老化电网线路和设备全部更换，涉及的金额将高达1000亿美元。

  Zpryme评估出今年各国对智能电网投资的情况，认为中国投资额将为73亿美元，排全球第一，美国将投资近71亿美元，第三位为日本8.49亿美元，第四是韩国8.24亿美元，第五是西班牙8.07亿美元。

       争夺

  智能电网巨大的产业潜力正激发着企业的参与热情，通用电气、西门子、思科、IBM、谷歌等众多知名企业在争夺着“智能电网”这块大蛋糕。

  在输配电设备方面占据行业优势的通用电气，全面拥有智能电网的产品与解决方案。在美国印第安纳州的南本德(SouthBend)，通用电气正在与美国电力公司(AEP)进行智能电网的城市示范项目，项目实现了电力数据采集与监视控制(SCADA)/配电管理系统(DMS)/停电管理系统(OMS)/高级电表架构(AMI)的集成，可以有效地通过智能电表进行电网故障的管理，提高系统可靠性和能源效率。同时，通用电气发布了新一代的智能家居管理系统，通过智能电表与智能电器的双向交互，使用户可以有效的监视和管理家用电器，从而提高用电效率。通用电气在智能电网的其他领域，例如智能充电站、电池能量存储系统等方面也在进行积极的研究。在中国，通用电气开始和扬州市政府合作，积极开展智能电网的示范项目，第一期的项目将包括配电管理系统、停电管理系统、智能家居管理系统以及智能电表等智能电网关键组件的展示。

  思科开发了“智能电网”解决方案，试图把互联网和电力网的优势相结合，以成功实现电网与IP网的完美融合——电力公司可以通过传感器等设备，把电网的数据实时传回来，细化用电管理。此外，为更好地支持智能电网，思科还推出了电网安全服务和解决方案，以统一的方式确保电力系统的物理安全性、数字安全性和可靠性。

  谷歌正在公司内部测试智能电表软件，该软件可以对用户家中电器和照明设备的用电情况进行智能分析，然后把结果传到用户的电脑中，用户可以随时看到自家的用电数据构成。

  不仅围绕现有的智能电网相关产业做文章，有人设想不久的将来，家电和电动汽车等也将配备智能电表和通讯功能。果真如此，将对各国重型电机及电器企业、互联网产业带来深远影响。

  不过，由于国情不同、技术不同、情况不同，现在各国对智能电网建设的侧重点还不尽相同。美国强调智能电网的稳定性，美国能源部数据显示，虽然目前美国电网的可靠率高达99.97%，但美国仍需每年花费1500亿美元弥补0.03%故障率带来的损失。因此，奥巴马提出，将现有电网升级成“稳定的智能电网”，把剩余0.03%故障率排除在外。欧洲各国的智能电网建设侧重将可再生能源发电并入电网，欧盟提出了发展跨越欧盟、北非、中东等国家和地区的“超级智能电网”。中国的大量电力集中在西部，需要通过超高压的线路远距离输送到东部沿海地区，所以国家电网提出全面建设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，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“坚强的智能电网”。

  奈特那认为，现在智能电网产业的发展还都处于初期阶段，中后期的发展还需要各个行业内的企业探索商业模式。因此，未来行业内的竞争会非常激烈，能够立足的企业，必须确保产品的独特性。