智能电网机遇与风险并存

【导读】电力作为国家重要的能源供给设施，安全防范自是重中之重。而作为保障电力工业安全运行的得力助手，安防产品一直在电力领域充当着守护神。从传统安防产品应用的角度来看，电力行业的安防应用主要集中在无人值守变电站、输电线路、安全生产等方面，其中无人值守变电站是应用重点。而随着国家发改委对电力应急管理的重视，以及各类视频技术的普及，传统的安防应用正在悄然发生新的变化。智能电网发展在加快脚步。

摘要：  电力作为国家重要的能源供给设施，安全防范自是重中之重。而作为保障电力工业安全运行的得力助手，安防产品一直在电力领域充当着守护神。从传统安防产品应用的角度来看，电力行业的安防应用主要集中在无人值守变电站、输电线路、安全生产等方面，其中无人值守变电站是应用重点。而随着国家发改委对电力应急管理的重视，以及各类视频技术的普及，传统的安防应用正在悄然发生新的变化。智能电网发展在加快脚步。

什么是智能电网?在中国发展现况如何?

通过信息化手段，使能源资源开发、转换(发电)、输电、配电、供电、售电及用电的电网系统的各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电、提高能源利用率、供电安全，节省用电成本的目标。这样的电力网络，称为智能电网。

我国的智能电网研究起步相对较晚，从大电网和中低压电网2个角度同时切入，已经完全成熟并产业化的成果相对较少。但在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定了一定的基础。

2009年国家电网投资达3500亿元，重点仍然在于特、超高压电网以及跨区送电工程。2009年起，国家电网，3～5年，投入五六百亿元，60-80%投往远程控制、交互智能等。

我国电网的建设现状中有两个突出矛盾：

a.伴随着我国社会经济的快速发展，电力消费增长十分迅速，满足电力需求的任务繁重。

b.我国能源资源分布和经济发展的极不平衡，同时现有电网网架结构不够坚强，制约经济发展的影响很大。

考虑我国电网建设的现状，在建设中国特色的电网生产中，应该参考欧美国家的经验，制定出切实可行的路线和方案建设坚强的智能电网。

高清发展助电力行业一臂之力

模拟摄像机由于技术的限制，对细节的把握不够，往往会出现看到有人偷东西但看不清人脸的情况，同时调度中心为实时掌握变电站的现场运行情况，就引入了第五遥-遥视，“遥视”要求值班人员在远方的调度中心通过视频监控系统看清楚仪表、开关闭合状态及变电站设备外观是否存在异常，传统的模拟摄像机提供的标清图像根本无法满足以上要求。因此，高清监控技术的引入将成为电力行业监控系统发展的趋势。

高清为电力行业客户带来的价值：

● 图像细节表现的更加淋漓尽致

高清在细节表现上较标清具有明显的优势，从分辨率来看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同样的显示环境下，高清会清晰得多。

● 图像色彩还原更加逼真

在视频监控领域，模拟监控摄像机通常采用复合视频流进行传输，虽然与其它模拟传输方式相比，复合视频流传输的距离更远，但由于复合视频信号中的亮度信号和色度信号是混合传输的，所以二者的相互干扰将不可避免。亮色干扰会导致画面产生大量杂色与噪点，使得画面模糊不清，尤其在拍摄有大面积相同的碎小图案时，如树叶、砖墙、屋瓦等，这种现象则更为明显。

由于数字高清监控采用了亮色分离的技术，将亮度信号和色度信号分开进行编码，可有效杜绝亮色相互干扰的情况，使图像还原更加逼真。在电力行业中应用高清，可对一些指示彩灯的颜色显示得更加准确。

● 可获得更加宽广的视角

高清摄像机采用16：9的宽视角视频采集规格，与模拟摄像机相比，在相同焦距的情况下，视角更加开阔。

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电力行业高清监控的对象主要包括：变电站区域内环境的远程监视、监听;变压器、断路器等重要设备的运行状态;变电站内CT、PT、电缆接头和绝缘子等高压设备的外观状态;隔离开关和接地刀闸的分合状态;变电站主控室、高压室、电容器室、独立通信室等主要室内环境温湿度报警、温度计图像的情况;其他充油设备、易燃设备的外观状态;母线区、电缆层的情况等。

综合以上三点，采用网络化技术传输的数字高清监控在电力行业应用中具有明显的优势，在不久的将来一定会取代标清监控，占据主导地位。

物联网为电力行业发展开辟应用新前景

我国的研究人员对物联网信息服务的研究[4-6]较发达国家稍晚，在跟踪发达国家研究的同时已经逐渐有了自己的创新。参与这方面研究的有中国物品编码中心、中国标准协会、AIMChina、复旦大学Auto.ID中国实验室、北京航空航天大学等科研机构及一些企业，并取得了一些初步的成果。同时，有国内从事 RFID研发的知名企业在2005年两会期间提交了《适应社会经济发展需求，建立中国物流互联网工程》的提案，提出了开展中国物联网研究和规划的建议，目前有关部委领导已就此提案进行了考察和论证。一些刊物和网站成为物联网信息服务的讨论阵地。

2010年1月7日，在“信息通信技术支撑智能电网研讨会”上，国网信息通信有限公司总经理刘建明在会上作了题为“物联网技术在智能电网中的应用”的报告，足见信通公司就物联网技术在智能电网中的应用做了充分的准备。

智能电网WSN感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、各种传感器、传感器网络(指由大量各类传感器节点组成的自治网络，具有自组织、自愈合的特点)，WSN感知层的主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。

智能电网光网络层包括光缆、光端机组成的光网络，物联网管理中心、信息中心等利用网络的能力对海量信息进行智能处理的部分。也就是说光网络层不但要具备网络的能力，还要提升信息处理的能力。同时，对海量的物联网提供的数据和信息进行分析处理，提升对智能电网的洞察力，实现电网真正的智能化。[!--empirenews.page--]

智能电网应用层是将物联网技术与智能电网的需求相结合，实现电网智能化应用的解决方案。智能电网通过应用层最终实现信息技术与智能电网的深度融合，对智能电网的发展具有广泛的影响。应用层的关键在于在信息化的过程中，能满足电网系统的各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电、提高能源利用率、供电安全，节省用电成本的目标的各信息元的需求分析以及信息的内部共享。

智能电网发展方向：主动配电网投资空间大

配电网的发展趋势是：强调引入分布式能源之后的双向潮流状态下的稳定控制、电能质量;强调用户交互，随着测点增多和实时性要求，后台软件将面临真正海量数据，移动互联技术更使得巡视、维护、检修与远程办公融为一体(主动配电网)。

配电网未来可能的方向是：分布式智能微电网和配电网的融合交叉;环形配电网络(继电保护的革命);直流配电网和交直流混合配网。

具体方向如下：1.加强监控。采用更加经济、可靠、先进的传感、通信和控制终端技术，实现对配电网运行状态、资产设备状态和供电可靠状况的实时、全面的监视，实现配电网的可观测性。2.提高可靠性和电能质量。研究智能配电网控制理论和方法，实现电网自愈控制;研究分布式电源并入配电网运行控制与保护技术，优化发输配用各环节的协调调度;研究利用电力电子技术，实现电能质量控制和电能的灵活分配，降低损耗、提高供电可靠性和电能质量。3.国家电网公司对智能配电网的定位：以覆盖全部配网设备为基本考虑;以信息资源综合利用为重要手段;以配网调度/生产指挥为应用主体;以提高配网管理水平为主要目的。

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智能配电网投资逻辑

智能配电网的建设目标包括三个方面：降低损耗、保证电能质量和供电可靠性。由于电能质量与损耗是相互的，损耗往往伴随着电压质量的下降，因此，智能配电网的目标就是提高电能质量和提升供电可靠性。

节能和智能是电网持久的话题，电网公司对供电可靠性问题更加关注，而节能问题更多的是用户的考虑。许多节能的前提是电能质量的改善，我们将智能方向的考虑放在投资的首位。具体来说，提升供电可靠性包括配电设备在线监测和配网自动化两个方面：

我们预计配网自动化市场，2013年为300亿元，2014年340亿元，2015年380亿元。其中，智能化终端(FTU/TTU/DTU)，预计2013年16亿元，2014年22亿元，2015年达到30亿元;配电网管理系统，预计2013年12亿元，2014年15亿元，2015年达到20亿元;其他环网柜、户外柱上真空开关、智能变压器等，预计2013年272亿元，2014年303亿元，2015年达到330亿元。

另一大市场是配电设备在线监测市场，包括配电电缆(馈线)在线监测系统、配电开关在线监测系统、配电开关柜在线监测系统、配电变压器在线监测系统和配电网电能质量在线监测系统等。我们推算，配电网在线监测的市场容量大约有10亿元，每年会以10%左右的速度递增。

其他可关注机会

未来智能配电网值得关注的机会还有：配电网的整体解决方案提供、物联网概念在配电网中的应用、配电网单相接地故障定位技术、配电网人身安全保护、直流配电网及相关问题的解决方案以及储能电池的研制和推广等。

智能电网建设推动PLC市场发展

所谓PLC，是自动化控制系统中主要产品之一，现在工业化的建设与发展，强调自动化，减少人力投入，提高生产效率，所以PLC对于工业自动糊的发展也具有极大的促进作用。现在，随着全球智能电网的建设，施耐德PLC的发展将会获得更大的发展。

究其原因，智能电网，顾名思义，是智能的，在建设完成后将具备即时的自动控制功能，显然，要实现这一目标，离不开PLC技术，因此，可以说，智能电网建设为PLC开辟了巨大的市场，提供了广阔的前景。

近两年来，国内经济增长趋势放缓，世界总体经济形势疲软，PLC市场规模有所下降，而国家关于物联网发展建设的相关指导意见的出台，将会极大的促进PLC行业的发展，相信在不远的将来，PLC行业将会实现复苏并获得更大的市场份额。

PLC 技术作为目前阶段下信息采集与控制的主要手段，能够在物联网建设中发挥关键性的优势与作用。同时，PLC作为智能电网中的主要通信方式，一定会在各地信息采集设备中采用标准配备，这也会促进PLC的发展。另外，国外需求也出现了一定的复苏势头，相信国外市场的扩大，会促进国内PLC行业的发展与壮大。

专家预计，在未来三年中，我国智能电网的建设活动将达到高峰，而相关的智能电表、集中器等一系列的远程低压PLC系统也将随着智能电网的普及而逐渐普及起来，这个市场对于PLC的需求比较稳定，因此，可以比较肯定的说，施耐德PLC的发展前景被普遍看好。

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美、亚、欧智能电网发展现状

自2009年到2012年，美国以安装价格计算的智能电网销售额以复合年增长率35%的速度上升，在2012年达到了365亿美元。考虑到这三年间全球经济形势低迷，这些数据已足够引人注目。365亿的销售额还包括翻新业务(已经持续10年之久)以及各项加强电力网络控制性和可靠性的举措。

抛开这些数字，智能电网的普及程度却远不能让人满意。目前，美国面临的主要任务是建立一个高级量测体系(AMI)、自动配电响应、用户端接口等智能电网系统与分布式能源、智能建筑相整合的智能电网。这将大大提高能源效率，并实现智能电网的主要目标——使电网中的可再生能源得到最大限度利用，同时降低二氧化碳排放。

智能电网的发展离不开智能电表，因此需要大力推广智能电表的普及。幸运的是，智能电表的技术已十分成熟，或者可以说，智能电网的供应侧已做好充分准备。

2012年，美国用于智能电网供应业务收购和兼并的资金约为195亿美元，较2011年翻了一番。风投资本达到7.79亿美元。尽管智能电网的投资在2011年下降了，但其下降幅度低于清洁技术行业总体的下降幅度。

智能电网的投资结构正在发生明显改变，发挥主导作用的逐渐从那些国际著名企业转变为中型乃至较小型的专业公司，后者正在逐步提高智能电网占其业务中的比重。[!--empirenews.page--]

此外，智能电网领域也出现了大量新的市场参与者，加剧了该领域的竞争。但智能电网产业依旧太过分散，充满了数以百计的低于最低经济规模的公司。因此，在未来几年间，兼并依旧会按目前的速度持续下去。

随着传统的输配电供应商与来自IT、通信与控制器行业的新参与者互相竞争或建立联盟，电力供应的结构正呈现出新的趋势。在智能电网各个细分领域的竞争中，传统的市场参与者占有优势地位——但并不是统治地位，他们拥有承担合同的资金实力。可以说，智能电网的供应一侧总体情况良好，不会阻碍智能电网发挥其巨大的潜力。

目前的技术水平已经足够应对智能电网面对的挑战。通信和“大数据”等新技术已在其他一些行业得到规模化应用，但还未被证明能够应用于智能电网环境。

亚洲目前还未开始智能电网的大规模部署，这样的情况有利有弊：有利的一面在于，这为建设一个相对统一的智能电网系统创造了机会，不会面临混合发展的问题;而弊端则在于，这需要更大规模的投资。

总体说来，较之欧洲和北美，亚洲迅速实现智能电网大规模部署的潜力较大。因为在亚洲的很多国家，智能电网都是主要基础设施的一部分，计划通过智能电网提供能源、运输和通信服务。它虽然拥有很大的增长空间，但在亚洲地区，农村和城市电信网络的容量和能力都存在大量差异，智能电网的部署进度也是参差不齐。

在智能电网部署方面取得较大进展的亚洲国家有：日本、泰国、新加坡、韩国和中国，同属亚太区的澳大利亚智能电网的部署进展也很大。这些国家安装的大部分是本国制造的设备，但通过联盟和合作协议，西方技术也渐渐进入了各国市场。

中国的国家电网公司将展开最大规模的智能电网部署行动，预计到2020年将安装3.5亿个智能电表。2012年，中国在智能电网方面的投资首次超过包括美国在内的其他国家。

直到2011年，北美的智能电网系统投资一直是各地区中最多的，但在2012年被中国赶超。2009年的美国复苏与再投资法案提出了一项激励措施，为智能电网试点项目提供了40亿美元的专款。这项举动为智能电网供给领域提供了有力的支持，并为许多新公司的成立创造了机遇。

美国可能将出现智能电网“大数据”领域的最大供应商，夺得世界其他地区的大量业务。然而，美国的需求侧建设面临更大的挑战，如果无法解决这一问题，美国在智能电网方面的进展可能将落后于其他发达国家或地区。

欧洲拥有世界上推动智能电网部署的最有利的政策环境。欧盟已实施提高能效的政策，安装更多可再生能源，并计划到2020年将温室气体排放量降低20%以上。

然而，目前欧洲地区面临经济调整的问题、债务危机亟待解决，这可能将延后节能减排目标的实现和智能电网的部署进度。

欧洲的输电和配电行业由公共部门和私营公司组成，规模大、经济实力相对较强。由于欧洲制造商是智能电网技术和部署方面的佼佼者，因此供应侧的实力雄厚。但较低的标准监管政策和互操作性，以及公用事业市场分散的本质，都给技术示范项目的推广增加了障碍。

为了实现智能电网的全面部署，必须改变现有的集中式结构，向混合型分散结构转变，从而使所有利益相关者都能获益。微型发电和微型电网都需要整合到电力供应系统里，因为这样才可以实现可再生能源的整合，促进当地的供需平衡，提高系统的灵活度、可靠度和效率。

 

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