智能電網(wǎng)發(fā)展?jié)撛谪撁嫘治黾皩Σ?/h1>
2013-10-15 06:58江洪波
電力與能源 2013年1期
陸 嬌，江洪波
（中國科學院上海生命科學信息中心，中國科學院上?？萍疾樾伦稍冎行?，上海 200031）
智能電網(wǎng)（The Smart Grid），是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)物理電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度各個環(huán)節(jié)的智能化控制。智能電網(wǎng)的智能呈現(xiàn)四個主要的特征：信息化、數(shù)字化、自動化和互動化。其中，信息化指實時和非實時信息高度集成、共享與利用；數(shù)字化是指電網(wǎng)對象、結構及狀態(tài)的定量描述和各類信息的精確高效采集與傳輸；自動化指電網(wǎng)運行實現(xiàn)自動控制、自動監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動恢復等；互動化則將實現(xiàn)電源、電網(wǎng)、用戶的互動協(xié)調［1］。對于電力供應商而言，智能電網(wǎng)技術廣泛應用于發(fā)電、輸電、配電和電力儲存等方面，從而提高電力系統(tǒng)在能源轉換效率、供電質量和供電可靠性等方面的性能，降低電力公司能源成本；對于電力用戶而言，利用智能電網(wǎng)所提供的實時信息以及動態(tài)議價等服務，用戶可自行調整用電計劃，減少支出，達到節(jié)能減排的目的。隨著智能電網(wǎng)時代的到來，世界各國的智能電網(wǎng)建設已經(jīng)全面啟動，本文旨在研究智能電網(wǎng)各國發(fā)展進展的基礎上，分析智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中存在的潛在負面效應，并相應的提出對策，供智能電網(wǎng)相關政策制定提供參考。
1 國內外智能電網(wǎng)的研究進展
歐美各國對智能電網(wǎng)的研究開展較早，已經(jīng)形成強大的研究群體。韓國以及日本，也同樣重視智能電網(wǎng)。由于各國的具體情況不同，智能電網(wǎng)的建設動因和關注點也存在差異。表1中列出了美國、歐洲、日本、韓國以及中國智能電網(wǎng)的發(fā)展時間以及發(fā)展內容的側重點等的比較。
美國 智能電網(wǎng)最早由美國EPRI（電力研究院）于2001年提出，EPRI也在通信和計算機技術中提出了一系列標準和技術指引。在此之后，美國政府在國家層面制訂了相關的經(jīng)濟預算和研究項目規(guī)劃用于支持智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年初，美國將智能電網(wǎng)提升為美國國家戰(zhàn)略，以促進清潔能源的發(fā)展。2009年2月，美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟復蘇計劃》中提出投資110億美元，建設可安裝各種控制設備的新一代智能電網(wǎng)。2011年6月，美國國家科學和技術委員會發(fā)布了“21世紀電網(wǎng)的政策框架：確保未來的能源安全”報告，綜合美國電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，解讀了美國最新的智能電網(wǎng)政策的4個支柱：促進智能電網(wǎng)投資、促進電力部門創(chuàng)新、增加消費者自主權并促進知情決策、電網(wǎng)安全［2］。此外，美國的很多企業(yè)也紛紛加入了智能電網(wǎng)的技術研發(fā)中，2006年，美國IBM公司與電力廠商宣布攜手研發(fā)智能電表。目前，IBM、GM、Google等公司在智能電網(wǎng)方面的研發(fā)已處于世界領先水平。
歐洲 基于歐洲各國不同的能源環(huán)境，歐洲重點關注可再生能源和分布式能源的發(fā)展，并帶動整個行業(yè)發(fā)展模式的轉變。歐盟從第五次科技框架計劃中就開始納入了智能電網(wǎng)的研究計劃（表2）。2005年開始，歐洲啟動了智能電網(wǎng)技術平臺，并提出了開發(fā)歐洲2020年的電力網(wǎng)絡的愿景。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》明確強調，智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。2007年，歐洲提出了“超級智能電網(wǎng)”的構想。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術計劃（SETPlan）路線圖，旨在加速低碳技術發(fā)展和大規(guī)模應用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動的六個重點研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術、規(guī)劃架構、需求側參與和市場設計四個方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術發(fā)展路線［3］。2011年4月，歐盟委員會發(fā)布《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到部署》報告，在原有的“超級智能電網(wǎng)”構想基礎上進一步對智能電網(wǎng)建設進行了全面的部署規(guī)劃，這標志著歐洲智能電網(wǎng)實現(xiàn)了從基礎構想到具體實踐的過渡，預計2010—2018年期間，歐盟對智能電網(wǎng)的總投資額將達到20億歐元［4］。到2020年，在歐盟總的能源消耗量中，預期20%將來自可再生能源，并且能效將提高20%。目前，英、法、意等國都在加快推動智能電網(wǎng)的應用和變革，意大利已于2001年率先實現(xiàn)了電網(wǎng)智能化。丹麥一些研究機構參與了歐盟超級智能電網(wǎng)框架的研究，其中由丹麥輸電公司發(fā)起的EcoGrid.dk研究項目對電力系統(tǒng)新構架、概念、框架和最優(yōu)整合可再生能源進行精確的確定、評估和執(zhí)行。
表1 部分國家和地區(qū)智能電網(wǎng)發(fā)展比較
表2 歐盟科技框架計劃中的智能電網(wǎng)規(guī)劃
日本 日本政府通過深入比較本國的電力工業(yè)特征與美國的不同，結合自身自然資源貧瘠的國情，決定構建以新能源為主的智能電網(wǎng)。2009年，日本電氣事業(yè)聯(lián)合會發(fā)表了“日本版智能電網(wǎng)開發(fā)計劃”。2010年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布了邁向智能電網(wǎng)國際標準化的路線圖，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省認為，蓄電池控制系統(tǒng)、送電、配電控制裝置等技術日本在世界占據(jù)優(yōu)勢。日本計劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)，同時官民一體全力推動在海外建設智能電網(wǎng)，環(huán)境能源領域是日本政府2012年7月推出的《日本再生戰(zhàn)略》的重點。目前，日本開展了由政府主導的日美間的“智能電網(wǎng)”試驗，同時在東京工業(yè)大學、日本電力中央研究所等開設了智能電網(wǎng)的研究團體，并與企業(yè)合作開展示范工程。
韓國 2005年，韓國政府提出了韓國版智能電網(wǎng)的初步構想“PowerIT”計劃。2010年1月，韓國智能電網(wǎng)協(xié)會公布了韓國的智能電網(wǎng)發(fā)展路線圖，智能電網(wǎng)的發(fā)展分為三個階段和五個領域［5］。五個領域分別是智能電網(wǎng)、智能用戶、智能交通、智能可再生能源、智能電力服務；三個階段分別為試點階段（2009—2012）、在大城市建設智能電網(wǎng)（2012—2020）和完成全國智能電網(wǎng)建設（2030年）。
中國 由于我國礦產(chǎn)資源分布不均，電力能源分布與電力負荷分布嚴重不平衡，圍繞大容量、遠距離、低損耗、高性能能源調度的目標，國家電網(wǎng)提出了建設“一特四大”的發(fā)展口號，即通過建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)，促進大水電、大煤電、大核電、大型可再生能源發(fā)電基地的集約化發(fā)展，實現(xiàn)更大范圍內能源資源優(yōu)化配置，并設立了信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)目標。該目標將分階段實施，初期智能電網(wǎng)的建設主要體現(xiàn)在為加快特高壓和跨區(qū)輸電工程建設，用電端采集系統(tǒng)的鋪開以及智能化，新能源并網(wǎng)技術的應用，數(shù)字化變電站試點的建設等方面。從國家電網(wǎng)公司的建設規(guī)劃來看，2020年之前特高壓和智能電網(wǎng)將是中國電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，實施重點工程包含了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié)。
2 智能電網(wǎng)發(fā)展的潛在負面效應
縱觀國內外智能電網(wǎng)的發(fā)展進展，不難看出，構成促進智能電網(wǎng)發(fā)展的主要因素包括政策支持、市場監(jiān)管、投資規(guī)模、技術發(fā)展等，并且這幾個方面相輔相成。但是，在推進智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，這幾個方面都存在一些潛在的負面效應。
2.1 政策引導和監(jiān)管過程中的負面效應
1）市場壟斷與濫用導致缺乏市場競爭在世界各國的電力工業(yè)原來大多采取政府主導的垂直壟斷性體制。不過20世紀90年代以來，在多種因素的推動下，一些主要國家的電力工業(yè)開始了市場化改革。我國電力工業(yè)也進行了改革并取得了一定的進展，目前已實現(xiàn)了政企分開、廠網(wǎng)分開，但是由于電力供需關系緊張，我國電力體制改革仍然存在一定的欠缺。有報道指出我國智能電網(wǎng)計劃中，提出的建設以“長距離、大容量輸電”為特征的“堅強智能電網(wǎng)”，將打破既有的電力區(qū)域市場，從而使得全國分散電網(wǎng)重新變?yōu)橐粡埥y(tǒng)一的電網(wǎng)。在資源缺乏階段，這種做法可以集中有限的資源發(fā)展生產(chǎn)力，服務社會，推動社會發(fā)展。但是智能電網(wǎng)發(fā)展非常需要起到促進和刺激作用的市場競爭，只有政策層面合理的主導和協(xié)調，更多地引入市場競爭機制，才能保證智能電網(wǎng)的有效推進。
2）高額的投資和現(xiàn)行監(jiān)管體系的影響智能電網(wǎng)建設需要大量的資金和技術，建設面廣、周期長，其投資收益更多體現(xiàn)為長期收益和社會效益，同時還存在一定的不確定因素。投資和運營成本中包含了由通信網(wǎng)絡產(chǎn)生的大量的固定成本；硬件成本不因規(guī)模經(jīng)濟或生產(chǎn)創(chuàng)新而減少，軟件的整合也呈現(xiàn)明顯的交付和綜合風險。而在智能電網(wǎng)的早期運營中，隱性的社會效益很難體現(xiàn)，也可能產(chǎn)生大幅虧損，這將在一定程度上降低投資熱情。另一方面，現(xiàn)行的政策和監(jiān)管激勵并不能將消費者的利益與公用事業(yè)和供應商結合，智能電網(wǎng)的進一步推廣過程中，可能會使電力需求減少，這將影響電力零售利潤，使電力投資只能獲得有限的收益［6］。美國在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中，已經(jīng)在積極的尋求合適的智能電網(wǎng)商業(yè)模式。因此，如何從中尋找到合適的盈利模式，從而實現(xiàn)電力公司、設備制造商（或服務供應商）、電力用戶多方共贏，這將對智能電網(wǎng)的建設起到?jīng)Q定性作用［7］。
2.2 市場盲目投資可能導致電力設備產(chǎn)能過剩和重復建設
我國“堅強智能電網(wǎng)”的方案提出之后，電力設備產(chǎn)品需求向特高壓、直流、智能化集中，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題已經(jīng)凸顯出來。比如，中國電器工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計中報道，國內500kV、220kV、110kV以及以下變壓器總產(chǎn)能在30億kVA左右，而市場年需求量目前不會超過13億kVA。此外，在智能電網(wǎng)的推進中，新能源發(fā)電設備是投資熱點之一，但是就國內現(xiàn)狀來說，對新能源的需求量并不大，大多還依賴于傳統(tǒng)能源，而且新能源技術還不成熟，市場化步調緩慢，目前我國的新能源企業(yè)發(fā)展速度遠大于市場進度，有可能帶來產(chǎn)能過剩問題。因此，如何在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中合理的引導投資方向，也是政府層面應該考慮的問題。
2.3 智能電網(wǎng)的技術特征和標準建立中潛在負面效應
1）智能電網(wǎng)的數(shù)字化特征增加了惡意攻擊和隱私泄露的網(wǎng)絡安全風險隨著電力基礎設施從模擬過渡到數(shù)字，新技術不斷涌現(xiàn)，并逐步廣泛應用到電力通信網(wǎng)絡的建設中，使得智能電網(wǎng)具有復雜的接入環(huán)境、靈活多樣的接入方式和數(shù)量龐大的智能接入終端等特征，這將加大智能電網(wǎng)的安全風險。例如，目前許多正在部署的、用以支持智能電網(wǎng)項目的技術——智能電表、傳感器等，都會加大電網(wǎng)受攻擊的風險。2010年9月，一個名為Stuxnet的震網(wǎng)病毒席卷了全球工業(yè)界，病毒感染了全球超過45 000個網(wǎng)絡，給各國的電力部門帶來了巨大的威脅和破壞。除此之外，智能電網(wǎng)的運營還有可能造成隱私泄露和個人消費數(shù)據(jù)的安全。消費者使用（或產(chǎn)生）能源的數(shù)據(jù)信息可以提供對消費者行為和喜好的深入了解，這些信息對客戶、服務提供商以及系統(tǒng)運營和規(guī)劃人員都有潛在的價值，因此可能會被濫用。
2）快速建立法定標準有可能限制創(chuàng)新，而標準不統(tǒng)一又將影響智能電網(wǎng)推廣，并產(chǎn)生投資浪費一方面，迅速形成一套標準對于智能電網(wǎng)的實施成本和風險而言，是合乎邏輯且風險最低的解決方案，但是在技術成熟周期中過早建立法定標準也存在潛在風險。因為這將促使行業(yè)輕率的采用一套標準，從而使得系統(tǒng)功能不成熟的領域受到限制。另一方面，由于未來的電網(wǎng)系統(tǒng)需要能夠監(jiān)測區(qū)域內大型家電的用電并據(jù)此應對調整，以省電和提高效率，電器的“通用”性和行業(yè)標準也是必須盡快解決。智能電網(wǎng)缺少一致的標準和協(xié)議，制約了電網(wǎng)的互操作性（如實現(xiàn)電力供應和需求的自動化實時控制的檢測和響應的通信協(xié)調能力），這將嚴重影響智能電網(wǎng)的推廣應用，也可能招致極大的投資浪費。
3 智能電網(wǎng)發(fā)展的對策分析
研究并分析智能電網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)生的負面效應，有助于我們進一步增強對智能電網(wǎng)發(fā)展框架的認識，建立健全更加有利于智能電網(wǎng)發(fā)展的計劃體系。
3.1 健全配套法律法規(guī)，抓緊制定出臺全面協(xié)調的激勵政策和實施細則
智能電網(wǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程，涵蓋環(huán)節(jié)多、涉及部門多、參與行業(yè)多，需要電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、設備制造企業(yè)、科研單位、電力用戶等各方的相互配合和協(xié)作。因此，有必要從國家戰(zhàn)略高度，研究制定推進堅強智能電網(wǎng)建設的各項重大舉措，發(fā)揮產(chǎn)、學、研各方優(yōu)勢和電網(wǎng)企業(yè)主體作用，統(tǒng)籌推進堅強智能電網(wǎng)建設，服務經(jīng)濟發(fā)展方式轉變和經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展。同時，要建立合理的利益引導機制，實現(xiàn)利益相關方的共贏發(fā)展，這將成為實現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源開發(fā)利用協(xié)調發(fā)展的關鍵。
3.2 加強資金部署，建立有效的監(jiān)管框架和商業(yè)模式來助推智能電網(wǎng)的建設
從各國的發(fā)展進展來看，建設智能電網(wǎng)首先需要國家加大財政投入，應當積極研究改進財政投入的方式，提高財政資金的使用效率。第二，需要建立有效的監(jiān)管框架和商業(yè)模式，不僅要提高對電網(wǎng)安全的監(jiān)管，也要同步開展反壟斷的監(jiān)管，推動智能電網(wǎng)發(fā)展應由政府主導并加強監(jiān)管，通過深化改革落實電網(wǎng)的公共屬性，引導電網(wǎng)成為適應乃至推動新能源相關技術進步的公共平臺。第三，在向智能電網(wǎng)過渡的初期，示范性城市將起到關鍵作用，示范過程所形成的影響以及盈利模式，將為推進智能電網(wǎng)的投資和建設提供參考。上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程作為國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)第一批試點工程，已經(jīng)在于普及節(jié)能理念、推動相關高新技術從實驗室大步走向實用起到了積極的作用；在上海的“智慧城市”藍圖中，智能電網(wǎng)將成為重要的組成部分之一。因此，建議上海充分發(fā)揮城市示范作用，并及時總結示范過程中的運營、監(jiān)管模式等，為將來更大規(guī)模的投資和建設提供借鑒。
3.3 積極開展國際合作，推進智能電網(wǎng)標準的制定，促進產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展
鑒于電力行業(yè)的復雜性，多界面的接口、資本投資的水平和國家關鍵基礎設施的戰(zhàn)略重要性，迅速制定相關標準是及其必要的。2011年10月，美國商務部國家標準與技術研究院（NIST）和歐盟智能電網(wǎng)協(xié)調組（SGCG）聯(lián)合宣布將合作開展智能電網(wǎng)標準制定工作，著眼于相同的目標和共同關注的領域?？梢姡覈谥悄茈娋W(wǎng)的建設過程中，必須積極開展國際合作，爭取在戰(zhàn)略研究、標準制定、技術攻關等方面與國外權威機構開展合作，促進世界智能電網(wǎng)共同發(fā)展氛圍的形成，進一步提高中國智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展。
［1］常康，薛峰，楊衛(wèi)東等.中國智能電網(wǎng)基本特征及其技術進展評述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33（17）：10－15.
［2］李立理，張義斌，葛旭波等.美國智能電網(wǎng)發(fā)展模式的系統(tǒng)分析［J］.能源技術經(jīng)濟，2011，23（2）：27－35.
［3］白明月，劉甲男，張雪萍等.歐盟智能電網(wǎng)發(fā)展及啟示［J］.中國電力，2012，45（1）：6－9.
［4］Smartgrid：frominnovationtodeploy［EB／OL］.
［5］陳倩倩，王喜文.韓國智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及現(xiàn)狀［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術，2011，01（6）：5－8.
［6］埃森哲，加速智能電網(wǎng)投資［C］.世界經(jīng)濟論壇，2009.
［7］美國電科院，智能電網(wǎng)成本與收益評估報告［R］.
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1 國內外智能電網(wǎng)的研究進展
歐美各國對智能電網(wǎng)的研究開展較早，已經(jīng)形成強大的研究群體。韓國以及日本，也同樣重視智能電網(wǎng)。由于各國的具體情況不同，智能電網(wǎng)的建設動因和關注點也存在差異。表1中列出了美國、歐洲、日本、韓國以及中國智能電網(wǎng)的發(fā)展時間以及發(fā)展內容的側重點等的比較。
美國 智能電網(wǎng)最早由美國EPRI（電力研究院）于2001年提出，EPRI也在通信和計算機技術中提出了一系列標準和技術指引。在此之后，美國政府在國家層面制訂了相關的經(jīng)濟預算和研究項目規(guī)劃用于支持智能電網(wǎng)的發(fā)展。2009年初，美國將智能電網(wǎng)提升為美國國家戰(zhàn)略，以促進清潔能源的發(fā)展。2009年2月，美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟復蘇計劃》中提出投資110億美元，建設可安裝各種控制設備的新一代智能電網(wǎng)。2011年6月，美國國家科學和技術委員會發(fā)布了“21世紀電網(wǎng)的政策框架：確保未來的能源安全”報告，綜合美國電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，解讀了美國最新的智能電網(wǎng)政策的4個支柱：促進智能電網(wǎng)投資、促進電力部門創(chuàng)新、增加消費者自主權并促進知情決策、電網(wǎng)安全［2］。此外，美國的很多企業(yè)也紛紛加入了智能電網(wǎng)的技術研發(fā)中，2006年，美國IBM公司與電力廠商宣布攜手研發(fā)智能電表。目前，IBM、GM、Google等公司在智能電網(wǎng)方面的研發(fā)已處于世界領先水平。
歐洲 基于歐洲各國不同的能源環(huán)境，歐洲重點關注可再生能源和分布式能源的發(fā)展，并帶動整個行業(yè)發(fā)展模式的轉變。歐盟從第五次科技框架計劃中就開始納入了智能電網(wǎng)的研究計劃（表2）。2005年開始，歐洲啟動了智能電網(wǎng)技術平臺，并提出了開發(fā)歐洲2020年的電力網(wǎng)絡的愿景。2006年歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》明確強調，智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。2007年，歐洲提出了“超級智能電網(wǎng)”的構想。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術計劃（SETPlan）路線圖，旨在加速低碳技術發(fā)展和大規(guī)模應用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動的六個重點研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術、規(guī)劃架構、需求側參與和市場設計四個方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術發(fā)展路線［3］。2011年4月，歐盟委員會發(fā)布《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到部署》報告，在原有的“超級智能電網(wǎng)”構想基礎上進一步對智能電網(wǎng)建設進行了全面的部署規(guī)劃，這標志著歐洲智能電網(wǎng)實現(xiàn)了從基礎構想到具體實踐的過渡，預計2010—2018年期間，歐盟對智能電網(wǎng)的總投資額將達到20億歐元［4］。到2020年，在歐盟總的能源消耗量中，預期20%將來自可再生能源，并且能效將提高20%。目前，英、法、意等國都在加快推動智能電網(wǎng)的應用和變革，意大利已于2001年率先實現(xiàn)了電網(wǎng)智能化。丹麥一些研究機構參與了歐盟超級智能電網(wǎng)框架的研究，其中由丹麥輸電公司發(fā)起的EcoGrid.dk研究項目對電力系統(tǒng)新構架、概念、框架和最優(yōu)整合可再生能源進行精確的確定、評估和執(zhí)行。
表1 部分國家和地區(qū)智能電網(wǎng)發(fā)展比較
表2 歐盟科技框架計劃中的智能電網(wǎng)規(guī)劃
日本 日本政府通過深入比較本國的電力工業(yè)特征與美國的不同，結合自身自然資源貧瘠的國情，決定構建以新能源為主的智能電網(wǎng)。2009年，日本電氣事業(yè)聯(lián)合會發(fā)表了“日本版智能電網(wǎng)開發(fā)計劃”。2010年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布了邁向智能電網(wǎng)國際標準化的路線圖，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省認為，蓄電池控制系統(tǒng)、送電、配電控制裝置等技術日本在世界占據(jù)優(yōu)勢。日本計劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)，同時官民一體全力推動在海外建設智能電網(wǎng)，環(huán)境能源領域是日本政府2012年7月推出的《日本再生戰(zhàn)略》的重點。目前，日本開展了由政府主導的日美間的“智能電網(wǎng)”試驗，同時在東京工業(yè)大學、日本電力中央研究所等開設了智能電網(wǎng)的研究團體，并與企業(yè)合作開展示范工程。
韓國 2005年，韓國政府提出了韓國版智能電網(wǎng)的初步構想“PowerIT”計劃。2010年1月，韓國智能電網(wǎng)協(xié)會公布了韓國的智能電網(wǎng)發(fā)展路線圖，智能電網(wǎng)的發(fā)展分為三個階段和五個領域［5］。五個領域分別是智能電網(wǎng)、智能用戶、智能交通、智能可再生能源、智能電力服務；三個階段分別為試點階段（2009—2012）、在大城市建設智能電網(wǎng)（2012—2020）和完成全國智能電網(wǎng)建設（2030年）。
中國 由于我國礦產(chǎn)資源分布不均，電力能源分布與電力負荷分布嚴重不平衡，圍繞大容量、遠距離、低損耗、高性能能源調度的目標，國家電網(wǎng)提出了建設“一特四大”的發(fā)展口號，即通過建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)，促進大水電、大煤電、大核電、大型可再生能源發(fā)電基地的集約化發(fā)展，實現(xiàn)更大范圍內能源資源優(yōu)化配置，并設立了信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)目標。該目標將分階段實施，初期智能電網(wǎng)的建設主要體現(xiàn)在為加快特高壓和跨區(qū)輸電工程建設，用電端采集系統(tǒng)的鋪開以及智能化，新能源并網(wǎng)技術的應用，數(shù)字化變電站試點的建設等方面。從國家電網(wǎng)公司的建設規(guī)劃來看，2020年之前特高壓和智能電網(wǎng)將是中國電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，實施重點工程包含了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié)。
2 智能電網(wǎng)發(fā)展的潛在負面效應
縱觀國內外智能電網(wǎng)的發(fā)展進展，不難看出，構成促進智能電網(wǎng)發(fā)展的主要因素包括政策支持、市場監(jiān)管、投資規(guī)模、技術發(fā)展等，并且這幾個方面相輔相成。但是，在推進智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，這幾個方面都存在一些潛在的負面效應。
2.1 政策引導和監(jiān)管過程中的負面效應
1）市場壟斷與濫用導致缺乏市場競爭在世界各國的電力工業(yè)原來大多采取政府主導的垂直壟斷性體制。不過20世紀90年代以來，在多種因素的推動下，一些主要國家的電力工業(yè)開始了市場化改革。我國電力工業(yè)也進行了改革并取得了一定的進展，目前已實現(xiàn)了政企分開、廠網(wǎng)分開，但是由于電力供需關系緊張，我國電力體制改革仍然存在一定的欠缺。有報道指出我國智能電網(wǎng)計劃中，提出的建設以“長距離、大容量輸電”為特征的“堅強智能電網(wǎng)”，將打破既有的電力區(qū)域市場，從而使得全國分散電網(wǎng)重新變?yōu)橐粡埥y(tǒng)一的電網(wǎng)。在資源缺乏階段，這種做法可以集中有限的資源發(fā)展生產(chǎn)力，服務社會，推動社會發(fā)展。但是智能電網(wǎng)發(fā)展非常需要起到促進和刺激作用的市場競爭，只有政策層面合理的主導和協(xié)調，更多地引入市場競爭機制，才能保證智能電網(wǎng)的有效推進。
2）高額的投資和現(xiàn)行監(jiān)管體系的影響智能電網(wǎng)建設需要大量的資金和技術，建設面廣、周期長，其投資收益更多體現(xiàn)為長期收益和社會效益，同時還存在一定的不確定因素。投資和運營成本中包含了由通信網(wǎng)絡產(chǎn)生的大量的固定成本；硬件成本不因規(guī)模經(jīng)濟或生產(chǎn)創(chuàng)新而減少，軟件的整合也呈現(xiàn)明顯的交付和綜合風險。而在智能電網(wǎng)的早期運營中，隱性的社會效益很難體現(xiàn)，也可能產(chǎn)生大幅虧損，這將在一定程度上降低投資熱情。另一方面，現(xiàn)行的政策和監(jiān)管激勵并不能將消費者的利益與公用事業(yè)和供應商結合，智能電網(wǎng)的進一步推廣過程中，可能會使電力需求減少，這將影響電力零售利潤，使電力投資只能獲得有限的收益［6］。美國在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中，已經(jīng)在積極的尋求合適的智能電網(wǎng)商業(yè)模式。因此，如何從中尋找到合適的盈利模式，從而實現(xiàn)電力公司、設備制造商（或服務供應商）、電力用戶多方共贏，這將對智能電網(wǎng)的建設起到?jīng)Q定性作用［7］。
2.2 市場盲目投資可能導致電力設備產(chǎn)能過剩和重復建設
我國“堅強智能電網(wǎng)”的方案提出之后，電力設備產(chǎn)品需求向特高壓、直流、智能化集中，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題已經(jīng)凸顯出來。比如，中國電器工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計中報道，國內500kV、220kV、110kV以及以下變壓器總產(chǎn)能在30億kVA左右，而市場年需求量目前不會超過13億kVA。此外，在智能電網(wǎng)的推進中，新能源發(fā)電設備是投資熱點之一，但是就國內現(xiàn)狀來說，對新能源的需求量并不大，大多還依賴于傳統(tǒng)能源，而且新能源技術還不成熟，市場化步調緩慢，目前我國的新能源企業(yè)發(fā)展速度遠大于市場進度，有可能帶來產(chǎn)能過剩問題。因此，如何在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中合理的引導投資方向，也是政府層面應該考慮的問題。
2.3 智能電網(wǎng)的技術特征和標準建立中潛在負面效應
1）智能電網(wǎng)的數(shù)字化特征增加了惡意攻擊和隱私泄露的網(wǎng)絡安全風險隨著電力基礎設施從模擬過渡到數(shù)字，新技術不斷涌現(xiàn)，并逐步廣泛應用到電力通信網(wǎng)絡的建設中，使得智能電網(wǎng)具有復雜的接入環(huán)境、靈活多樣的接入方式和數(shù)量龐大的智能接入終端等特征，這將加大智能電網(wǎng)的安全風險。例如，目前許多正在部署的、用以支持智能電網(wǎng)項目的技術——智能電表、傳感器等，都會加大電網(wǎng)受攻擊的風險。2010年9月，一個名為Stuxnet的震網(wǎng)病毒席卷了全球工業(yè)界，病毒感染了全球超過45 000個網(wǎng)絡，給各國的電力部門帶來了巨大的威脅和破壞。除此之外，智能電網(wǎng)的運營還有可能造成隱私泄露和個人消費數(shù)據(jù)的安全。消費者使用（或產(chǎn)生）能源的數(shù)據(jù)信息可以提供對消費者行為和喜好的深入了解，這些信息對客戶、服務提供商以及系統(tǒng)運營和規(guī)劃人員都有潛在的價值，因此可能會被濫用。
2）快速建立法定標準有可能限制創(chuàng)新，而標準不統(tǒng)一又將影響智能電網(wǎng)推廣，并產(chǎn)生投資浪費一方面，迅速形成一套標準對于智能電網(wǎng)的實施成本和風險而言，是合乎邏輯且風險最低的解決方案，但是在技術成熟周期中過早建立法定標準也存在潛在風險。因為這將促使行業(yè)輕率的采用一套標準，從而使得系統(tǒng)功能不成熟的領域受到限制。另一方面，由于未來的電網(wǎng)系統(tǒng)需要能夠監(jiān)測區(qū)域內大型家電的用電并據(jù)此應對調整，以省電和提高效率，電器的“通用”性和行業(yè)標準也是必須盡快解決。智能電網(wǎng)缺少一致的標準和協(xié)議，制約了電網(wǎng)的互操作性（如實現(xiàn)電力供應和需求的自動化實時控制的檢測和響應的通信協(xié)調能力），這將嚴重影響智能電網(wǎng)的推廣應用，也可能招致極大的投資浪費。
3 智能電網(wǎng)發(fā)展的對策分析
研究并分析智能電網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)生的負面效應，有助于我們進一步增強對智能電網(wǎng)發(fā)展框架的認識，建立健全更加有利于智能電網(wǎng)發(fā)展的計劃體系。
3.1 健全配套法律法規(guī)，抓緊制定出臺全面協(xié)調的激勵政策和實施細則
智能電網(wǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程，涵蓋環(huán)節(jié)多、涉及部門多、參與行業(yè)多，需要電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、設備制造企業(yè)、科研單位、電力用戶等各方的相互配合和協(xié)作。因此，有必要從國家戰(zhàn)略高度，研究制定推進堅強智能電網(wǎng)建設的各項重大舉措，發(fā)揮產(chǎn)、學、研各方優(yōu)勢和電網(wǎng)企業(yè)主體作用，統(tǒng)籌推進堅強智能電網(wǎng)建設，服務經(jīng)濟發(fā)展方式轉變和經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展。同時，要建立合理的利益引導機制，實現(xiàn)利益相關方的共贏發(fā)展，這將成為實現(xiàn)智能電網(wǎng)與新能源開發(fā)利用協(xié)調發(fā)展的關鍵。
3.2 加強資金部署，建立有效的監(jiān)管框架和商業(yè)模式來助推智能電網(wǎng)的建設
從各國的發(fā)展進展來看，建設智能電網(wǎng)首先需要國家加大財政投入，應當積極研究改進財政投入的方式，提高財政資金的使用效率。第二，需要建立有效的監(jiān)管框架和商業(yè)模式，不僅要提高對電網(wǎng)安全的監(jiān)管，也要同步開展反壟斷的監(jiān)管，推動智能電網(wǎng)發(fā)展應由政府主導并加強監(jiān)管，通過深化改革落實電網(wǎng)的公共屬性，引導電網(wǎng)成為適應乃至推動新能源相關技術進步的公共平臺。第三，在向智能電網(wǎng)過渡的初期，示范性城市將起到關鍵作用，示范過程所形成的影響以及盈利模式，將為推進智能電網(wǎng)的投資和建設提供參考。上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程作為國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)第一批試點工程，已經(jīng)在于普及節(jié)能理念、推動相關高新技術從實驗室大步走向實用起到了積極的作用；在上海的“智慧城市”藍圖中，智能電網(wǎng)將成為重要的組成部分之一。因此，建議上海充分發(fā)揮城市示范作用，并及時總結示范過程中的運營、監(jiān)管模式等，為將來更大規(guī)模的投資和建設提供借鑒。
3.3 積極開展國際合作，推進智能電網(wǎng)標準的制定，促進產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展
鑒于電力行業(yè)的復雜性，多界面的接口、資本投資的水平和國家關鍵基礎設施的戰(zhàn)略重要性，迅速制定相關標準是及其必要的。2011年10月，美國商務部國家標準與技術研究院（NIST）和歐盟智能電網(wǎng)協(xié)調組（SGCG）聯(lián)合宣布將合作開展智能電網(wǎng)標準制定工作，著眼于相同的目標和共同關注的領域?？梢姡覈谥悄茈娋W(wǎng)的建設過程中，必須積極開展國際合作，爭取在戰(zhàn)略研究、標準制定、技術攻關等方面與國外權威機構開展合作，促進世界智能電網(wǎng)共同發(fā)展氛圍的形成，進一步提高中國智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展。
［1］常康，薛峰，楊衛(wèi)東等.中國智能電網(wǎng)基本特征及其技術進展評述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33（17）：10－15.
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［5］陳倩倩，王喜文.韓國智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及現(xiàn)狀［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術，2011，01（6）：5－8.
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