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智能電網(wǎng)：能源革命與新能源革命整合
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--荊門”特高壓試驗示范工程建成投運的時刻，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)(Inbligrid)。
華爾街金融海嘯使美國陷入1929年大蕭條以來最嚴重的經(jīng)濟衰退，新任總統(tǒng)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家、企業(yè)家、投資家們出謀劃策。被譽為“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，乃至世界未來技術(shù)發(fā)展方向都有重大影響。自進入信息時代，人們一直在關(guān)注一個什么樣的能源系統(tǒng)將與新時代相匹配?許多年來人們在幻想人類將建造一個將能源資源開發(fā)、輸送、庫存、轉(zhuǎn)換(發(fā)電)、輸電、配電、供電、售電、服務以及蓄能與能源終端用戶的各種電氣設備和其他用能設施，通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡系統(tǒng)連接在一起，通過智能化控制使整個系統(tǒng)得以優(yōu)化。這一系統(tǒng)將充分利用各種能源資源，特別是利用低碳的天然氣、風光水等可再生能源、核能、以及各種廢棄的資源等，靠分布式能源系統(tǒng)，能源梯級利用系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和蓄電交通系統(tǒng)等組合優(yōu)化配置，實現(xiàn)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全新的水平，污染與溫室氣體排放降低到一個環(huán)境可以接受的程度，使用戶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：“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)改革將推動能源革命的深度裂變”。這一技術(shù)革命整合不僅會改變目前所有電器設備、信息產(chǎn)品的基本概念，使人類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)絡進行多維數(shù)據(jù)交互，除了利用傳統(tǒng)的電話線、電視同軸電纜，以及手機網(wǎng)路、光纖寬帶和各種*網(wǎng)絡，還可利用低壓電網(wǎng)的電力導線直接為信息電器進行更加便捷實用的數(shù)據(jù)交換。GE公司高度重視智能電網(wǎng)，他們認為“一旦你通過電力網(wǎng)建立了通訊系統(tǒng)，巨大的商機就出現(xiàn)了?！边@一系統(tǒng)通過優(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，使清潔能源開發(fā)、資源綜合利用與節(jié)能減排、能源(電力)需求側(cè)管理、能效經(jīng)濟、綠色配額交易融為一體，實現(xiàn)多維度整合優(yōu)化。
智能電網(wǎng)的核心技術(shù)是數(shù)字化電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、信息化家電和蓄能式混合動力交通工具，美國在此已經(jīng)進行了大量技術(shù)準備。美國《財富》雜志說，政府和業(yè)界研究估計，隨著配電系統(tǒng)進入計算機時代，現(xiàn)代化的數(shù)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(jié)省800億美元新建電廠的費用?！都~約時報》刊文稱，美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究結(jié)果表明，僅使用數(shù)字工具設定家庭溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。若推廣使用需求側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)20年，則在建設、維護、運營電廠、變電站和電網(wǎng)方面節(jié)省700億美元，這其中40%的費用節(jié)省于發(fā)電，相當于30個大型燃煤電站無需投建。
美國科羅拉多州波爾得(Boulder)已經(jīng)成為全美第一個智能電網(wǎng)城市，美國多個州已開始設計智能電網(wǎng)系統(tǒng)，GE、IBM、西門子、Google、Inb等信息產(chǎn)業(yè)龍頭都已投入智能電網(wǎng)業(yè)務。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)絡系統(tǒng)的投資在內(nèi)，若實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型，市場將拉動超過萬億美元的投資，成為巨大商機。僅南加州愛迪生公司將在未來四年投資17億美元為530萬個家庭更換智能電表。
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)，超越四個時區(qū)將全國主要電網(wǎng)連接起來，以提高電網(wǎng)的安全性和電力調(diào)配能力。由于超導輸電無需高壓，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的技術(shù)方向。美國紐約長島電力局(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(tǒng)在滿負荷運轉(zhuǎn)時能夠滿足30萬戶家庭的用電需求，僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導線，他們的輸電能力高達150倍。盡管這一工程造價昂貴，但是新型超導電纜的造價將降低五分之四，輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個優(yōu)點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。
這一整合革命將會帶來雨后春筍般的各式各樣的新技術(shù)研發(fā)、新產(chǎn)品制造、新服務企業(yè)和新型投融機制，以及標準的制定和安全監(jiān)控機構(gòu)等。并會增加大量的就業(yè)機會，為美國乃至全球經(jīng)濟走出危機創(chuàng)造新的技術(shù)推動力和投資機遇，并使美國繼續(xù)保持在全球技術(shù)的制高點上。據(jù)分析，美國發(fā)展智能電網(wǎng)，8-10年內(nèi)整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過5萬億美元;美國同時發(fā)展超導輸電，8-10年內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過30萬億美元，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獎得主，華裔新能源技術(shù)專家朱棣文出任美國能源部長，對于朱棣文的任命在參眾兩院毫無疑義。根據(jù)奧巴馬和朱棣文的構(gòu)想，美國還將在混合動力及蓄電電動汽車、專業(yè)化天然氣勘探開發(fā)、分布式能源系統(tǒng)、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，展開探索和創(chuàng)新戰(zhàn)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(tǒng)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(nèi)瑞拉，保持低油價市場環(huán)境，促進經(jīng)濟復蘇等迫切愿望和國家戰(zhàn)略意圖。
歷史上，美國人總是一次一次利用危機反敗為勝，通過打擊壟斷，力行改革，開放市場，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。過去100年中，全世界雖然發(fā)生過多次經(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內(nèi)需的胡佛總統(tǒng)，又修路，又修水壩，結(jié)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了一系列“新政”，其中最為著名的是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)、普及電話通訊技術(shù)、發(fā)展民航業(yè)等掃平了道路，調(diào)動了全社會的投資熱情，恢復了經(jīng)濟增長，使美國在這些領(lǐng)域長期保持了全球的優(yōu)勢地位。
1973年10月中東戰(zhàn)爭導致全球石油危機，美國又利用這次危機浴火重生。不僅實現(xiàn)將"金本位"的美元轉(zhuǎn)為“石油本位”的鳳凰涅盤，1978年卡特總統(tǒng)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)銷電，以及電力公司提供備用電力保障等細節(jié)進行了明確規(guī)定。通過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，掀起了全社會的投資熱情，并吸引更多企業(yè)參與解決能源供應問題。對全球的石油價格也形成了遏制作用，最終在低油價的條件下使全球經(jīng)濟渡過難關(guān)。此后，美國在天然氣開發(fā)利用、燃氣輪機和燃氣內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)、余熱空調(diào)技術(shù)、建筑節(jié)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。
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其實，美國發(fā)展智能電網(wǎng)仍然困難重重。首先是誰來制定規(guī)則?美國是一個聯(lián)邦制國家，各州政府在法律上依然權(quán)利很大，美國沒有一個全國性的電網(wǎng)企業(yè)，電網(wǎng)的監(jiān)管權(quán)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(tǒng)一規(guī)則，因為一些規(guī)則背后可能是經(jīng)濟利益，使各州之間難以實現(xiàn)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?qū)彆r度勢，以開放改革的心態(tài)及時調(diào)整戰(zhàn)略完全可能后來居上，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“微軟”奇跡。
其次是家電制造企業(yè)如何跟進?電力線數(shù)據(jù)傳送技術(shù)的實用化，將一個家庭、一個商店、一個工廠的用電信息匯集和控制指令下達到終端的最簡便、最低廉的方式就是通過低壓電網(wǎng)的電力線，這并不需要非常大的通訊容量。目前電力線上網(wǎng)的技術(shù)瓶頸已經(jīng)不在于此，但是如果沒有電力公司和電器制造廠家的共同配合很難形成有價值的實用產(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(cè)管理工作開發(fā)一些有價值的、實用性更強的智能家用電器，中國企業(yè)會在終端產(chǎn)品市場上占據(jù)一個個次級制高點，創(chuàng)造大量的就業(yè)機會，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，為了應對危機國務院和時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(gòu)恢復生機，順應市場化競爭;另一方面堅持加入WTO，使中國從全球引進資金、引進技術(shù)、引進管理和引進資源，并在全球開辟了更加廣闊的市場;第三是進行住房制度改革，開放房地產(chǎn)市場，調(diào)動了各級政府、中央企業(yè)、地方企業(yè)、民營企業(yè)和每一個家庭的投資積極性，不僅帶動了房地產(chǎn)行業(yè)，還拉動了鋼鐵、建材、裝修和家電等多個行業(yè);但最重要、最深遠的還是當時以極大的魄力和遠見卓識開放了互聯(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，增強社會自組織能力;更為中國社會、經(jīng)濟、科學、教育的整體進步加入了巨大能量。
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)公司推上了風口浪尖的矛盾焦點，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，將電力線作為一個新的網(wǎng)絡信息渠道，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發(fā)協(xié)作的態(tài)度，甚至提供一切開發(fā)試驗環(huán)境乃至資金，作為電力需求側(cè)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)予以大力扶持。
據(jù)對算，2008年中國全社會用電量34268億千瓦時，輸電、配電和用戶端損耗約9%，每年線路損耗約3000億千瓦時，折合1.5億噸原煤，相當7000萬千瓦裝機容量，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(cè)變化難測，管理手段不足造成電網(wǎng)調(diào)度難以實現(xiàn)優(yōu)化、節(jié)能、安全，導致大量發(fā)電機組發(fā)電煤耗損失巨大。根據(jù)中電聯(lián)有關(guān)專家介紹，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，但由于需求變換和調(diào)度無法優(yōu)化，導致該電廠經(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，煤耗增加約50克。我國全社會用電量約80%來自煤電，以每千瓦平均損失20克計算，相當每年浪費7676萬噸原煤。發(fā)展超導輸電和智能電網(wǎng)，大力改善需求側(cè)用電波動影響，提高電網(wǎng)調(diào)度調(diào)配能力，減少輸配環(huán)節(jié)損耗，節(jié)約的市場空間超過2.26億噸原煤，無論是經(jīng)濟價值、社會價值，還是環(huán)境價值都具有深遠意義。
目前，國內(nèi)外輿論和專家對于中國電網(wǎng)企業(yè)能否實現(xiàn)這一思維模式的轉(zhuǎn)軌并不樂觀，一個如此規(guī)模的企業(yè)認識這樣一個問題確實需要一些時日。但是中國電網(wǎng)企業(yè)具有極為出色的執(zhí)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(zhuǎn)變思維，中國電網(wǎng)企業(yè)成為未來新技術(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，促進投資，保持增長，走出危機。
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