奧巴馬的能源新政使“智能電網”和“智慧能源”成為全球能源界熱議的焦點，在國內也已成為一系列能源研討會的主要議題，專家們對于發展智能電網的重要性和宏觀意義認識高度一致。但在一些具體問題上，特別是通過具體事例描述智能電網及相關技術用途時，專家們的意見卻迥然不同，可謂仁者見仁，智者見智。

一些專家的構想也使大家陷入迷茫。有一位著名專家提出發展智能電網就是要將220kV的輸電線路上架設光纜，使信息控制水平得以提升。事實上，中國早已完成220kV輸電線路的光纖化通訊，110kV的輸電線路及變電站基本也采用了光纖通訊，在許多更低等級的輸電線路和變電站，甚至開閉站上都采用的各種先進的通訊控制手段。中國的電網是全球最先進的電網之一，多項技術領先于世界，信息智能化控制管理水平遠遠超過美國，甚至歐洲、日本，電網反應速度已經達到毫秒級，跨大區域的統一電網正在逐步形成，這些都是美國在未來10￣20年的奮斗目標。但是，中國的電網企業仍然感到電網不夠安全，停電事故還是時有發生，電網難以滿足未來經濟社會發展的需要，所以國家電網提出要建設一個“堅強的國家電網”。

堅強電網需要智能和分布式能源

包括國家電網的許多專家都同意這樣一個觀點，電網智能化僅僅是智能電網的一個環節，智能電網要解決的問題遠遠超出電網智能控制本身。一個“堅強的國家電網”僅靠特高壓、超高壓端的鞏固是不夠的，也難以確保“堅強”，必須在低壓的用戶終端同步優化，必須有低壓端的依托。

奧巴馬新能源革命中突出強調的“智能電網”，源于從1996年到2003年美國發生的一系列大停電，特別是2003年8月14日的美加大停電，造成400多臺發電機組解列，波及5000萬人口，停電導致每日超過300億美元的直接經濟損失。為提高美國的電網安全以滿足不斷增加的電力需求，美國能源部于當月成立了負責輸配電的辦公室（OETD）并提出了構建安全可靠電網的“Grid2030計劃”。該計劃旨在采用先進技術和先進材料、超導技術、電力電子控制技術、廣域測量技術、實時仿真技術、分布式的微型燃氣冷熱電技術、儲能技術、可再生能源發電技術等構建全美骨干電網、區域性電網、地方電網和由分布式能源系統支撐的微電網等多層次電力網絡構架，以保障整個電網的安全性、穩定性和負荷變化的應對性，供電的可靠性及電能品質的優良，以及提高能源利用效率，減少污染排放。第一次提出要建設信息能源系統——“綜合能源及通信系統體系結構”（IECSA），并全面展開研發和實施。

對于“8.14”大停電的總結中，電力專家普遍認為僅僅憑借電網自身的能力，即便采用更多的先進技術設備，也無法確保供電安全。地震、冰雹、雷暴、颶風、大霧、洪水、熱浪、森林火災、冰凍雨雪、恐怖襲擊等等，甚至太陽風暴、地球磁暴這些宇宙天體現象都可以隨時癱瘓電力系統，金字塔式的由上至下的電力系統無法滿足現代社會對電能品質、供電安全和能源利用效率，及溫室氣體減排的要求，只有通過實施更有效的需求側管理，建立各種各樣的分布式能源系統，發展智能化的微電網，從而調動更多的市場主體，以及更多能源消費者的積極參與，從用電終端響應供電安全和提高能效，才可能從根本上解決電力系統的安全和可持續發展等難題。

2003年正逢互聯網為核心的信息革命高潮，IBM“大型計算機＋專用電纜＋終端”構筑的金字塔模式被徹底摒棄，PC＋電話線網路＋數據包交換技術構筑的扁平化互聯網模式的成功給予能源從業者極大的啟示。鼓勵用戶實現多能源協同互動的分布式能源系統，正如同PC；多層次電網如同局域網、城域網、無線網、國際互聯網；各用電、配電、供電和發電設備之間的信息互動，正如同數字信息包交換技術。人類能否在電力系統，乃至這個能源系統上再次復制互聯網的成功模式，以此解決電力供應的安全和實現可持續發展，正在成為一種全球化的能源戰略選擇。

“Grid2030計劃”遠景目標的未來電力系統將建立在現有電力基礎設施上。今天的電力系統，如輸電線、配電網、變電站、開閉站，將繼續發揮其重要作用，但出現的新技術、新裝備、新工具，如分布式智能控制系統、分布式能源系統，將會提高現有系統的能效、品質和安全性，負荷變化將被有效控制，并使電網發展成為新的構架，不僅提高輸配電效率、市場運營效益，高質量的電力網絡將形成美國的新安全電源結構。

“Grid2030計劃”2030年前將在美國建設一個完全自動化的輸配電系統，它將涵蓋對每一個用戶及每一個電網節點的監視和控制，確保從電源到用電電器之間雙向的電力潮流及相關數據信息流。分布智能、寬帶通信、監視和控制以及自動響應，使人、電器、樓宇、工業過程與電力網絡之間的接口沒有縫隙，可進行實時的互動、互助、互補和相互交易。

中國要智能電網做什么？

我們需要智能電網解決什么問題，這是目前需要澄清的一個焦點。智能電網要服務于終端用戶，而不是僅服務于上層的大電網。要優先從終端實現優化配置，要解決用戶自己的可再生能源和分布式能源，以及資源綜合利用發電設備的系統“自由接入”和電能利用，而不是數千公里之外的“風電三峽”、“光伏三峽”、“生物質三峽”的潮起潮落。事實上，靠智能電網使一個服務于13億人口的超級電網的每一個終端，能夠響應西北地區的風電、太陽能發電的變化未必是一個合理的優先選擇，至少是一個需要相當長的時間才能實現的艱巨目標。其技術上的建設難度和未來安全運行問題都變得極為復雜，等于是重新步入當年IBM超級計算機系統的困局。智能電網是互聯網的翻版，將智能電網建設成為IBM超級計算機系統的翻版并不現實。應該在優先解決分布式能源自由接入之后，逐步普及，逐步完善，在能夠安全自如運行之后，再逐步解決類似“風電三峽”這樣的超級項目的合理應用問題。

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人類究竟需要智能電網解決什么問題？

1、精確供能——提能源高需求側的節能效率。

通過電子感應、探測、遙控等信息技術對需求進行實時跟蹤，并進行智能化的分析、控制，實現精確供能。在人們需要的地方，需求能源的形式，以實際需求的量度，針對性地進行能源供應。

比如，在有人的房間，在人們需要的地點，根據室內的實際照度、使用者對色溫的要求，進行適當的、針對性的照明，就可以將既滿足人的需求，又將能源浪費控制在最低的水平，從而也減少了二氧化碳的排放。擺脫了我們長期以來靠人的自覺性節能的被動方式，使人們的生活質量在不受影響的狀態下，甚至更舒適，靠信息技術進步將能源節約下來。

2、需求側管理——提高終端響應能力。

靠人的積極性進行能源需求側管理基本不可行，供電緊張時，需求側管理成為拉閘限電另一個代名詞；在電力過剩時，需求側管理就成了電力促銷，“保增長”的重要手段。在目前電力體制的利益格局下，需求側管理對于優化用電結構，平衡系統運行的貢獻難以發揮，也難以奏效。而依靠信息智能控制技術，將需求側管理融入到每一個電器產品設計上和系統的構置上，并使終端可以與電網及分布式能源進行響應和交流，通過技術進步從根本上解決需求側管理希望解決的問題。

比如：一座建筑、一個工廠有無數個電動機，電梯、水泵、風機都要電動機運行。電動機在啟動時的電流是運行電流的5￣7倍，如果同時啟動將占用大量供電系統的負荷容量，造成供電設備裝機容量和投資巨大。如果通過智能控制，將電機啟動時間錯開，就可以節約大量的電力負荷和相關投資，這對于智能電網易如反掌，對于電力系統效益顯著。

3、電網自由接入——通過供需互動解決分布式能源及可再生能源和資源綜合利用設施的電力并網。

大地普照的陽光為我們帶來隨處可及的可再生能源，太陽能發電、風電、小水電、生物質發電等，但是這些可再生能源又受到各種各樣的限制，其電力品質難以符合人類的需求，使這些可再生能源電力接入系統成為麻煩。需要電的時候沒有電，不需要時又滾滾而來。對于傳統的被動授電式的電網，這樣的電能常常被稱之為“垃圾電能”，大量接入系統對于電網安全和其他電源的經濟運行都構成災難。如何通過能源供應和能源使用的互動解決好這些“垃圾電能”的優化利用，一直就是一個極大的難題。

按照傳統金字塔式的規模化能源系統的取向，我們只能排斥這樣的電能，在西部陽光充足的地區大量建設工業規模的可再生能源。“風電三峽”、“太陽能三峽”、“生物質發電三峽”紛紛被提到日程，電網面對這些“三峽”只能數千里迢迢建設特高壓交流電網消納。但是這樣的系統又給我們帶來一系列的難題：（1）全國的用戶要適應這種變化無常的電能；（2）長距離輸電帶來的損耗；（3）一但輸電系統出現故障，源源不斷的太陽能、風能還會繼續向電網送電，危機系統安全。但是，在互聯網式的分布式能源系統構筑的智能電網中，用戶可以通過調節供電秩序、關閉或啟動燃氣發電機組、小水電機組等靈活調節機組、控制需求側用電和蓄電設備，包括電動汽車等設備的調節多樣化解決分布式可再生能源的自由接入。

4、多電源互助——通過全系統電源互助和需求響應解決供電安全。

解決電力安全可以參考互聯網的辦法，利用各系統的冗余（這是IT經常使用的概念），相互提供安全保障。將比鄰的分布式能源系統冗余的發電容量，現有電力系統的備份容量，蓄能設備——包括：UPS應急電源、電池蓄能電站和電動汽車蓄電池等儲能設備，彼此提供安全互助，比任何解決方案都更加可行。不僅是電能，熱能、冷能也可以采取類似方法通過相互聯網進行互助式的互保。將電網、燃氣管網、可再生能源和資源綜合利用電站共同構成一個能源安全整體，在智能電網的調配下，保障電力供應安全。

5、分散蓄能——為蓄電式交通工具和蓄電式農機的大規模使用提供優化控制平臺。

大力發展蓄電式交通工具和蓄電式農機，減少對石油資源的依賴，將成為全世界的必然趨勢。依靠燃油為交通工具提供動力的能源轉換效率在15￣20％之間，很難再大幅度提升。而電能轉換動能的效率可達90％，加之蓄電池充電放電效率在90％，所以從電到動力的效率超過80％。天然氣全部轉換電能的效率在55￣58％，石油轉換電能效率50￣55％，煤炭轉換效率40￣45％。所以，電動汽車的能源利用效率在32￣47％，提高1￣2倍以上。但是，大量發展蓄電式交通工具和蓄電式農機帶來的問題是，這些設備在什么時候充電才能既不參加電網負荷，又能利用多余的電能？成為一個必須進行管理的問題，若任其肆意發展而不進行優化控制，對于電網和電源都將造成嚴重影響。此外，我們上面談過，這些設備的蓄電能力也是電網調節和安全的重要組成部分。所以，我們需要一個智慧而聰明的電網，充分利用彼此的優勢，彌補彼此不足，實現資源的優化整合。

6、創新平臺——為智能化電器和信息家電建立一個全面創新的技術環境。

發展智能電網，電力線數字化通訊將不可回避。按照目前的技術，使用我們的220V電線可以達到200M帶寬的通訊速度，而大多數電話線的通訊速度僅為2M，少數用戶可以得到10M帶寬的電話線通訊服務，未來到2012年我們依賴電話線僅能達到20M的帶寬，遠不及電力線目前的水平，除非另外開通光纖系統，而未來電力線的潛力還會進一步發揮。如果我們將電力線作為局域信息交互平臺，互聯網、數字視頻電話、數字電視都可以借助這一通道，幾乎無成本的普及信息化。

優勢不僅僅于此，人類正在從互聯網走向物聯網，而電力線最適合將各種電器設備鏈結在一起。一但將各種電器相互連接，各種各樣的家用電器也許因此將會完全改變，就如同我們今天的手機一樣，成為無所不能的新“玩意了”。智能電網將為未來的一系列創新搭建一個全新的平臺，無數的人們將會在此發揮無盡的才智，創造今天我們還無法想象的新的產品，并徹底改變我們的生活。

全球變暖的擔憂將成為歷史

幾周之前，在北京能源專家俱樂部的一次研討會上，國際能源署署長田中伸男曾對全球變暖加速憂心重重，尤其表現出對中國、印度等發展中國家過快增長的二氧化碳表示擔憂。他希望所有的國家都應承擔減排義務，因為他們相信大氣中的二氧化碳含量一但超越450ppm，地球的變暖將不可逆轉。我在點評中建議田中先生不必過于憂慮，因為改變我們命運的新技術已經放在我們目前，智能電網將可以勝任解決我們的難題。我們建議國際社會不要過度地將注意力放在排放遏制政策上，而是應該更多的關注新技術的應用和普及。因為，人類依靠技術進步而改變命運的歷史就在昨天。

17世紀末，18世紀初的英國，由于鋼鐵業的快速發展幾乎要將英國的森林砍伐一空，人們向今天擔心全球變暖一樣擔心經濟發展帶來的生態危機，向今天我們盼望新能源一樣期待新的燃料替代。后來，人們在威爾士的地下發現蘊藏豐富的煤炭，一時之間，企業家紛紛投資開采煤礦。但是，隨著煤炭向地下挖掘，從地下涌出的水阻止了人們的努力，人們想盡各種方法，發明了包括抽水機等新技術，但是由于沒有一個有效實用的動力源而止步不前。

1706年，紐科門和卡爾合作，發明了一種蒸汽機，并將這一技術應用在礦井抽水上，大大增加了煤礦的生產能力，使煤炭這種熱值高，能量密度大的“新能源”源源不斷供應市場，大大減少了人們對木柴的依賴。1763年，瓦特在格拉斯哥大學修理一臺紐科門蒸汽機時，得以完善和創新設計了更加實用和高效的蒸汽機，并將這些新產品普及到各個行業，就此帶來了后來的工業革命。

今天的智能電網和智慧能源系統似乎是歷史的再次翻版，人類將通過這一技術革命大幅度提高能源利用效率、降低能源需求，使更多的新能源、可再生能源得以有效應用，從而減少溫室氣體的排放，實現可持續的發展，使今天對全球變暖的擔憂將成為一個歷史故事，并流傳給我們的孩子們。