智能电网发展的国际模式和上海发展策略

刘惠萍，陈 荣

（1.上海市发展改革研究院，上海 200032；2.上海齐耀新能源技术有限公司，上海 201203）

0 引言

智能电网广泛利用各种先进的电力、电子和信息技术，实现清洁能源的大规模接入与利用，可以有效提高能源利用效率和电能的质量，确保电力供应的安全和可靠。智能电网涵盖了发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，发展智能电网对于优化能源结构、促进节能减排工作具有重大意义。发达国家非常重视智能电网的发展和应用，例如美国和欧盟分别于2003年和2005年提出了智能电网的发展目标和规划以及实施路线图，并取得了很好的效果。

我国政府和有关部门也非常重视电网的智能化工作，早在“十一五”期间国家电网公司就提出了建设坚强智能电网的战略发展目标，2012年3月我国科技部又发布了《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》，明确了我国的智能电网产业的发展目标和路线。

本文将介绍一些国际先行国家和城市地区发展智能电网的一些政策和做法，并结合发达国家发展智能电网的经验，对上海发展智能电网的条件和遇到的困难以及解决方法进行分析，提出加快发展上海智能电网建设的策略建议。

1 国际先行国家和城市地区发展智能电网的政策经验

智能电网是以高新技术为基础的下一代电网技术，智能电网建设进程已经在世界范围内特别是发达国家中全面启动，许多国家都确立了智能电网建设目标、行动路线及投资计划。欧盟各国、美、日、韩和澳大利亚等先行国家的智能电网建设开展得比较早，上海在制定发展战略和实施规划时，可以借鉴这些先行国家的经验。

1.1 美国模式

美国是最早提出智能电网概念的国家，美国发展智能电网初衷是提高电网安全性，要求在既有电网基础设施逐步老化的背景下，通过发展智能电网建设一个安全、可靠的现代化电网，提高用电侧效率、降低用电成本。美国政府从立法、产业管制和经济激励等公共政策多方面鼓励支持智能电网发展，逐步细化智能电网发展的目标、规划实施方案和执行路线。

美国政府2007年颁布的《能源独立性和安全法》法案，是美国发展智能电网产业的法律基础和纲领性文件。该法案明确了智能电网技术发展和应用目的，确定了智能电网推进工作执行机构、权责及工作汇报制度，确立了技术研发、标准建立和示范项目推进的主管单位、推进计划，明确了中央政府的工作预算。该法案也是以后美国政府制定智能电网产业政策的法律依据，以及企业参与产业发展的法律依据。

2009年2月，奥巴马政府成立后不久即通过《美国复苏与再投资法（ARRA）》，并推出7 870亿美元的经济刺激计划，其中有45亿美元专用于扶持智能电网的发展。除了直接投资之外，美国政府还出台了购买太阳能光伏系统、电动汽车及建筑节能改建的补贴与减免税等一系列与智能电网相关的财政补贴政策。

目前，美国已经提出75项有关智能电网的标准，其中25项已经于2010年1月确定，2010年9月2日公布了《网络安全指南（初版）》，美国国家标准技术研究院目前正在加紧推进标准化工作。

1.2 欧洲模式

与美国提高电网安全性的初衷不同，欧洲发展智能电网最根本出发点是推动欧洲可持续发展，促进欧盟统一电力市场建立，实现电源的清洁化，减少能源消耗及温室气体排放。2005年，欧洲委员会根据地区实际情况提出了欧洲的“智能电网”概念，目标是把电网转换成用户和运营者互动的服务网，提高欧洲输配电系统的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模接入扫除障碍。为了更好地推动欧盟还专门成立了“智能电网欧洲技术论坛”。2006年，论坛提出了《欧洲未来电网的远景和策略》，制定了《战略研究议程（SRA）》，《欧洲未来电网发展策略》，指导欧盟及其各国开展相关项目，促成智能电网的实现。

为了实现欧洲电网互通整合欧盟建立了专项资金，用于智能电网的建设研发，并组建跨国专家小组，共同解决智能电网技术难题，提高欧盟在智能电网领域的技术优势。欧盟特别重视终端用电的智能化，包括向用户提供双向互动等功能，政府提供资金补助支持用户安装智能电表和智能用电设备。

1.3 日本模式

日本的电网基础设施条件较为完善，配电网侧自动化水平一直走在世界前列，该国电力行业发展的困难主要集中在能源资源的短缺及国土面积的狭小。日本政府提出到2020年，所有能源消耗中的10%需来自可再生能源，智能电网计划的核心是大规模推广开发“与太阳能发电时代相应的电网”，重点研究领域集中在太阳能发电输出功率预测系统、高性能蓄电池系统和火力发电与蓄电池相组合的供需控制系统等。

日本发展智能电网采用了政府主导、企业参与的方式。经产省在2010年度预算中列入55亿日元（约4.5亿元人民币）支持研发智能电表和蓄电池技术，2010年4月批准横滨市、丰田市、京阪奈学研都市（京都市、大阪市、奈良市共同设立的文化学术研究都市）和北九州市开展智能城市建设工作，其中横滨市计划到2014年建设27MW的光伏发电系统，为4 000户居民提供家庭能源管理解决方案，支持2 000辆电动汽车的日常行驶，参与厂商包括埃森哲公司（日本）、东京燃气公司、东京电动汽车公司、日立公司、尼桑公司、松下公司、明电舍公司等，整个项目5年计划投资额为740亿日元（约60亿元人民币）。

1.4 韩国模式

为了应对经济增长带来的能源危机实现二氧化碳减排要求，韩国政府计划到2030年，所有能源消耗中的11%来自可再生能源；并在2006年的基础上，把能源效率提高到46.7%。为了达到这个目标，韩国也将大力发展智能电网，目前的重点是建立智能示范城市。自2009年3月起，韩国制订了智能电网技术的国家发展战略路线图：2009—2012年建设智能绿色城市，在2011年前实行智能电网的城市示范工程；2013—2020年延伸智能城市的概念，并充分激发用户的能动性，在2020年实现智能表计的100%覆盖；2021—2030年在全国范围内逐步实现智能电网。

韩国的智能电网建设得到中央和地方政府大力扶持。目前，韩国正在首尔、济州岛等地开展智能城市的试点工作，其中1990年开始实施的“智能首尔2015”项目是首尔市城市建设的重要组成部分，每年投入大量资金，预计到2015年共投入8 500亿韩元（约47.6亿人民币），分阶段目标为构筑智能基础（2011—2012年）、实施服务（2013—2014年）和智能优化（2015年）。“智能首尔2015”项目主要内容是增扩智能基础设施、消除信息差距、利用智能机技术提高对口行政服务、提高社会安全、创造工作岗位。目标是进入智能信息安全世界三强，进一步巩固世界第一位电子政府的地位。济州岛国家级试点示范工程内容包括可再生能源、电动汽车、智能表计、需求侧管理等，目标是将济州岛建成碳中性岛屿，试点工作计划在2013年全部完成，预计总投资约3亿美元。目前，该示范工程已成为济州岛可再生能源旅游景点和科普基地。

1.5 澳大利亚模式

2009年8月20日，澳大利亚议会通过了可再生能源法案。新法案规定到2020年，澳大利亚20%的电力消耗来自太阳能、风能等可再生能源，可再生能源发电量超过目前的两倍。澳大利亚智能电网建设的直接动因，是发展可再生能源的利用和提高能源利用效率，因此智能电网的建设比较注重需求侧管理。

当前澳大利亚智能电网主要建设方向集中在智能电表的实施及相关的需求侧管理方面，各级政府先后出台了对智能电表覆盖率和安装时间的强制要求。2010年6月，澳大利亚政府确定选择Energy Australia公司在新南威尔士州开展“智能电网，智能城市”的验证试点项目，政府为该项目投入1亿澳元作为激励，项目建设内容包括智能电表、智能家庭、配网传感器、储能装置、电动汽车充放电站等。

1.6 各国推动智能电网建设的政策工具

可以看到，发达国家智能电网的发展，政府的指导和推动起到了重要的作用。各国政府结合各自的国情和能源发展规划，针对性地拟定了智能电网战略。各国推动智能电网建设的政策可以归纳为表1。

表1 各国推动智能电网建设的政策

2 上海发展智能电网的基础和优势

上海作为中国经济最发达都市地区，上海电网是我国最大的城市电网，处于华东电网的受端位置，是全国负荷密度最高的负荷中心。建设智能电网是大电网结构的需要，也是提高电网运行可靠性和供电质量的需要。近年来电力需求高速增长，2010年上海电网最高负荷为26 212MW，全社会用电量1 295.87亿kWh。但是上海的本地电源供应能力不足，2010年外来电占总量的36%，并且输电线路容量有限，输配电能力不足，电网安全性下降。特别是上海的用电负荷峰谷差日益增大，调峰矛盾突出，2010年的最高峰谷差达到了1 385kW，对电网的运行带来了巨大的压力。因此建设智能电网对上海非常必要和紧迫。

发展智能电网不仅可以解决上海电网面临的问题，并且对上海的产业转型和社会发展模式转型具有重要意义。推广智能电网可加强电网信息搜集和整理能力，切实改善居民和工业用能单位的用能成本，提升居民生活水平和产业竞争力。上海市在电力产业具备较强的科研能力与产业基础，在大容量储能和电动汽车等技术产业生产方面具有明显优势。

智能电网产业是上海市推进绿色新能源产业发展、加快电力装备制造业和IT通信服务业的战略选择，发展智能电网产业有助于加强上海在这些细分领域的竞争优势，符合上海市发展战略性新兴产业发展战略。

上海市经济基础好，具备优先发展智能电网的基本条件，先进技术的推广有利于上海市向低碳社会发展模式的转型，促进上海市“智慧城市”发展战略的实施。

3 上海发展智能电网所面临的挑战

智能电网是电网技术和运行管理方式的一次革新和飞跃，含义广泛、涉及环节多，它的建设和推广具有影响范围广、影响时间长的特点，与任何技术革命和创新扩散一样，它必须克服技术、经济和社会系统的壁垒，才能得以发展。

1）关键技术 智能电网建设涉及的关键技术，有大容量电力储能技术、电能质量控制技术、潮流灵活控制技术、高度的信息集成技术和智能调度技术等。目前，上海的智能电网技术的成果主要还体现在监测上，操作还主要依赖于电网原有的控制技术，不能完全达到自动控制互动智能的目的，智能电网只实现“监”而没实现“控”，离真正的与用户端智能互动尚有差距。

2）管理机制 智能电网是一种电力能够灵活调度的电网，与目前的电网有很大区别，因此在管理机制和技术规范化有许多的不同，现有的许多规范和标准都必须进行相应的调整。例如，电力系统的发电、输电、配电、电表等环节过去都是分开设计的，但是采用智能电网后这些环节将联系在一起，形成一个复杂的系统，必须统一规范。另一方面，智能电网可以实现自动实时监测，但按照现行设备的安全巡检规定，巡检人员工作量将增加，因此安全巡检规定将根据智能电网的特点重新制定。

3）商业模式 电网建设属于资本密集度高的基础设施建设，初始投资高、投资回收期长，但一旦建成即可长期使用，逐步收回投资。智能电网的建设投入高，如果经济性不理想就不可能从市场上吸引资本投入，智能电网项目的建设就会成为政府的摆设。

目前，无论是发达国家还是发展中国家，还都没有建立一个有效的智能电网发展的盈利模式，这也是目前智能电网发展缓慢的根本性原因。因此，确立发展智能电网资金筹集，成本分担和利益分配的合理模式，是推动未来智能电网发展的关键措施。智能电网涉及发电、输电、配电和用电多个环节，建设智能电网将涉及发电厂商，关联设备制造和电力服务等多个主体的利益，涉及诸多企业的投资决策、经营战略和消费者的选择，并受到相关行业政策的影响。因此，智能电网需要宏观层面的战略规划和执行层面的政策设计，统筹协调与实施。

除了上述一般性障碍，上海市在推动智能电网建设中还存在一些特殊性的问题有待解决。上海正在发展成为一个国际化的大都市，对供电的质量和安全要求很高，因此对智能电网供电的质量和安全性的要求也很高。上海的土地资源短缺，要布置新的电源点非常困难，电力供应将严重依赖外来电，因此，如何依靠智能电网保证上海清洁高效的外来电力供应也是个很大的挑战。另外，电动汽车、智能电表等是智能电网的重要组成部分，推广这些新技术可能改变现有利益格局，如何通过机制创新，实现利益的调节和再分配，对于智能电网涉及的新技术产业发展至关重要。

4 加快发展上海智能电网建设的建议

发展智能电网是一项高度综合和复杂的系统性工程，国际先行国家大多有明确的发展目标，政府从组织机制和政策扶持上加以落实，包括采用财政补贴支持技术研发，组织示范应用。借鉴国际做法结合上海的基础优势，对上海智能电网发展策略建议如下。

4.1 制订中长期发展规划分类推进规划实施

智能电网涉及发电、输电、配电、变电、用电、调度和储能等各个环节，涉及的技术有几十个类别，这些技术往往与通讯、电器设备制造、信息产业的技术交叉，发展阶段各不相同，因此为了制定有效政策必须对目前上海的智能电网技术产业发展做一个梳理。

建议按照研发、中试、小批量生产、示范、商业化应用等技术发展成熟阶段，依照智能电网产业链的不同环节对相关技术产业进行分类，并以此为据，结合能源、科技、产业、人才等规划布局和产业基地建设，制订发展规划，并因地制宜、有的放矢地制定相关政策。

4.2 加强研发投入力争实现产业领先

上海市智能电网相关研究工作，与其他城市区域相比具有一定的先发优势，今后5～10年是智能电网推广的关键期，政策的推动和导向对于上海市智能电网能否在产业发展中保持竞争优势至关重要。为避免其他技术领域“墙内开花墙外香”的局面再次出现，政府部门应继续对于智能电网提供研发支持，建立专项资金支持已经接近产业化的技术，提供资金和制度支持，整合全市的科研力量和产业力量实现技术上的突破，加快商业化规模应用进程；要进一步组织本地企业积极参与国际国内标准制定工作，从技术标准上引领和积累技术产业竞争优势。政府要继续支持创新技术的研发，对于技术上实现突破的团队，应该给予重点表彰和支持，为上海市在智能电网领域保持长期优势提供各种有效支持。

4.3 以区域建设重点开展智能微网示范

创新技术的成功示范对于技术的扩散具有重要作用，潜在的智能电网技术使用者包括用户和电力公司可以从示范项目获得技术应用的相关信息，提高采纳新技术的意愿。示范项目的建设也是对创新技术可行性的一个有效检测，有利于发现创新技术在工程实践中的问题。欧美、日本、韩国等先行国家对智能微网进行了大量研究，建立了多个示范项目。2010年上海世博会园区内建设了中国第一个智能电网示范工程，目前上海正在一些低碳实践区、后续利用世博园区内进行能源基础设施和智能化建设工作。应该说上海已具备了进一步建设智能电网示范园区项目的良好基础。为此，建议各级政府应充分发挥已有的技术领先的企业群和客户群的积极性，从资金、技术、人才和政策上支持在“一岛五区”，包括崇明生态岛、后续利用世博园区、虹桥低碳商务区、临港产业园区、张江高科技园区、迪斯尼地区建立区域智能微网示范项目。同时根据各示范园区特点，实施具有示范区域特征的智能电网定价模式、商业盈利模式和管理机制，为上海智能电网产业团队“走出去”进一步夯实基础。

4.4 以用户端为导向构建市场推广的政策环境

智能电网是一种创新技术，作为用户端相关项目往往因为缺少相关充分的技术经济信息难以决策。因此，政府和媒体应加强对智能电网技术的宣传和交流工作工作，充分利用示范项目展示智能电网的先进性，组织各种交流活动推动智能电网的发展和普及。政府部门可以培育相关的生产性服务企业，通过这些企业开设各种智能电网体验中心，结合都市旅游让用户在旅游试用体验中感受智能电网新技术的益处和服务便利，同时收集各种用户的反馈信息，供智能电网项目的改进参考。

智能电网处于大规模商业化推广的前期，商业化的过程还会遇到许多困难和障碍。上海不仅要继续推动智能电网产业园区的建设，同时要成为智能电网相关制造业的基地政府要利用政策帮助企业克服这些困难和障碍，将智能电网的发展与上海市战略性新兴产业发展相结合，与现代制造业基地建设相结合，促进智能电网技术产业优势企业在上海的落户，政府要在土地利用、税收政策上给予优惠，建立行政审批的绿色通道，帮助企业降低成本，为企业搭建人才、教育、技术、融资、法律等服务平台，创造良好的政策支持的商业环境，进一步提高上海智能电网技术产业的综合竞争优势。