智能電網“春秋”策 儲能電池面臨機遇與挑戰

    中國智能電網發展路徑已經明確：以長距離、特高壓輸電為主要特征的堅強智能電網。因此，有專家認為，由于國家對特高壓輸電項目有嚴格的設備國產化要求，所以智能電網建設對變壓器、智能終端、網絡管理技術等電氣設備行業拉動巨大。

    從表面看，中國電氣設備行業正沐浴在“智能電網”概念的春風中；其實從涉足智能電網開始，中國電氣設備行業在面對巨大機遇的同時，也面臨著嚴峻的挑戰和無法預測的風險。

    在智能電網理念逐步成為業界共識的進程中，政府成為主導力量，智能電網戰略也由此成為各國搶占未來低碳經濟制高點的國家戰略。

    能源局首次確認：中國智能電網發展路徑明確

    6月28日，由中國國家能源局、美國聯邦能源管理委員會、美國貿易發展署主辦的中美智能電網對話會在深圳舉行。會上，國家能源局首次對中國智能電網的定義、特征、現階段發展重點給出了明確答復。

    要義不盡相同

    隨著智能電網時代的到來，世界各國的智能電網建設已經全面啟動。許多國家都確立了智能電網建設目標、行動路線及投資計劃，但鑒于不同地區的監管機制、電網基礎設施現狀和社會經濟發展情況的不同，各國的智能電網發展戰略也有所不同。

    “我們對智能電網的理解是：集成新能源、新材料、新設備和先進的信息技術、控制技術、儲能技術，以實現電力在發、輸、配、用、儲過程中的數字化管理、智能化決策、互動化交易，優化資源配置，滿足用戶多樣化的電力需求，確保電力供應的安全、可靠和經濟，滿足環保約束，適應電力市場化發展的需要。”國家能源局電力司綜合處處長趙一農表示。

    趙一農指出，智能電網應具備以下五個特征：

    一是開放。即提供電源及用戶接入的智能化管理，既適應大電源接入，也適應分布式電源，特別是可再生能源的接入，實現“即插即用”，無擾接入、有序退出。

    二是安全。即更好地對人為或自然發生的擾動做出辨識與反應，在自然災害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況下，保證人身、設備、電網的安全。

    三是高效。采用先進的實時監測、在線控制技術和需求側引導，實現電網的優化運行、電力設施檢修智能化管理和削峰填谷，增強電網輸送能力，延長設備使用年限，提高能源利用效率。

    四是清潔。即支持風能、太陽能等可再生能源的大規模應用，為用戶提供更豐富的清潔能源。

    五是自愈。即通過對電網的實時監測、在線分析預測及自動控制，及時發現故障隱患，快速診斷、隔離、消除故障，自我恢復，避免發生大面積停電，提高電網運行的可靠性。

    此前，我國智能電網建設共有兩種方案，一是以長距離、大容量輸電為主要特征的堅強智能電網；二是以清潔、高效、分布式為主要特征的智能電網。而國家能源局此次的表態，無疑肯定了第一種方案。

    依據規劃，中國國家電網公司將在“十二五”期間在全國建設“三橫三縱”特高壓交流骨干網架，實現電力的大規模、遠距離、高效率輸送，構建起中國經濟發展的“能源血脈”。

    而此前，美國電力科學研究院提出的智能電網定義強調的是電網可靠性，要求降低損耗，減少投資；美國智能電網產業聯盟提出的定義意在強調多樣化能源的接入。

    “和美國比較，中國國家電網提出的智能電網定義，涵蓋發電、調度、輸變電、配電和用戶各個環節。”國家電力規劃研究中心常務副主任吳云表示。

    歐盟明確要求依靠智能電網技術將大西洋（600558）的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能電融入歐洲電網，實現可再生能源的跳躍式發展。

    在英國，智能電網的探索方向是可再生能源發電和智能配電。英國制定的“2050年智能電網線路圖”顯示，第一階段（2010～2020年），完善智能電表的部署，為以后大規模的研發提供方案和數據支持。第二階段（2020～2050年），大量發展分布式能源和清潔能源，同時增加智能家居、智能家庭、嵌入式儲存和分布發電以及虛擬電池的應用，并通過智能設計和強化電壓設計等提高整個電網的自動化、智能化和控制力。

    法國是能源資源相對匱乏的國家，鼓勵智能電網提高可再生能源在能源消耗總量中的比例。目前，法國政府鼓勵家庭安裝微型發電裝置，如家用燃氣熱電聯產裝置。

    在德國，很少使用“智能電網”這個名詞，而是使用“信息化能源”。2011年，自日本核危機以來，德國加入“棄核”隊伍，轉向新能源和電動汽車，重點扶持電池技術的研發，這也是信息化能源的側重。

    推進時間表仍不明確

    現代化的電網建設對美國來講是頭等重要的。美國在互聯網領域之所以如此快速發展并掌握主導權，主要是搶先掌握技術的標準化，實際上，美國智能電網項目也遵循著相似的規律。

    以美國商務部下屬的國家標準技術研究院（NIST）為主，美國政府部門研究了智能電網的互操作性與網絡安全等各項技術標準。最近，NIST公布了新一代輸電網“智能電網”的標準化框架——明確了75個標準規格、標準和指導方針，包括了智能電表與家用電器可進行雙向無線通信的技術的智能能源規范。

    隨著智能電網發展路線的明晰，其標準制定工作也已經啟動。“標準制定工作目前仍處于初級階段。不過國家電網此前制定、發布了不少技術標準體系，其中有一些是很可取的。”一位參與標準制定的專家告訴記者。

    雖然此次中國官方對智能電網發展路徑給予了明確答復，但智能電網發展的具體時間表仍未可知。“知易行難，目前智能電網發展仍存在不少挑戰。”吳云對本報記者表示，“就技術水平而言，我國的儲能技術與復雜信息處理技術仍有待提升。”

    據吳云介紹，儲能經濟性差強人意，歸根結底源于技術成熟度不夠。例如，目前抽水蓄能的單位千瓦造價在4000~5000元之間，其發展還受到地理條件限制，如果按照日調節性的抽水蓄能電站功能配置，那么其造價將超過3萬元；用于儲能的鋰電池容量成本在5元每瓦時左右，同時它還存在使用壽命較短和污染問題。在復雜信息處理上，電力系統在線仿真技術運用起來也存在一定挑戰。

    一位資深專家對記者表示，除了技術之外，智能電網目前發展最大的障礙仍是體制問題，“比如，智能電網中的電力互動與需求側響應環節都牽涉到電價，但目前我國電價歸發改委掌控，并不能說變就變。”為此，國家能源局才在智能電網發展思路上著重提出“理順發展機制，多方共同推進”。

    工信部科技司張力超處長認為，四大瓶頸將制約中國發展智能電網。一、沒有建立良好的電力市場，缺乏用戶與電網的互動機制。二、政府剛性的電價管理，智能電網缺乏彈性的成本空間。三、電網公司處于壟斷地位，缺乏市場意識和服務意識。四、新能源產業發展在電能質量、成本、運營等方面存在明顯缺陷。

    據記者了解，“十二五”期間，國家能源局將開展第一批智能電網試點工作，具體包括建立智能電網試點項目信息庫、確定21個智能電網試點、研究智能電網技術適用范圍和標準體系、探索有效經濟補償模式和投資回收機制四項內容。“現在都是摸著石頭過河，電改也好，市場化也罷，智能電網的發展是一個漸進式的過程。”吳云對記者說。

    業界對中國智能電網心存質疑

    自從美國提出智能電網概念，中國各界對于“智能電網”非常重視，政府、企業、各研究機構都投入精力進行研究。對于中國應該發展什么樣的智能電網，各界在認識上出現巨大的分歧。國家電網提出，要根據中國特色，發展“特高壓為骨干的輸電網智能化”為核心任務的“統一堅強智能電網”。

    國家電網的構想事出有因

    由于政府對中國能源資源的基本判斷是“富煤、缺油、少氣，發展大規模可再生能源條件好”，所以未來中國的能源建設體現四大重點。

    一、在西北、東北和華北富煤地區建設以百萬千瓦級超超臨界燃煤火電機組為核心的大型坑口燃煤火電基地。

    二、在西南水電資源豐富地區建設大型梯級水電站群。中國技術可開發裝機容量5.4億千瓦，年發電量25000億千瓦時，目前中國水電（601669）開發比例僅為31.5%，裝機容量1.71億千瓦，未來潛力巨大。

    三、在2020年之前，在東部地區建設若干以美國西屋AP1000和法國法瑪通EPR1700第三代反應堆技術為核心的百萬千瓦級核電機組。未來核電規模將達2億～3億千瓦的容量。

    四、利用西部地區廣袤的荒漠資源建設大型可再生能源基地，包括7個風電三峽、3個太陽能三峽。此外，還有全球最好的海上風力資源。

    中國能源發展的基本戰略思路是追求系統重裝化、規模超級化、經營集約化、管理集中化，確保核心資產國有化。由此，國家電網提出在全國范圍建設“三橫三縱”特高壓輸電一張大網的戰略構想，構成了“建設以特高壓為骨干網架，各級電網協調發展的堅強國家電網，促進大煤電、大水電、大核電、大可再生能源基地集約化開發的一特四大”的能源戰略格局。通過特高壓電網將水電和風電、太陽能這些不確定能源進行整合，解決這一系統的安全運行和資源優化配置等難題。

    同時，國網構想的理由有二：

    一是中國智能電網建設不應照搬歐美的做法，而要根據國情，講究輕重緩急。電網格局不同，決定了中國智能電網的重點發展領域應與歐美不同。美國、歐洲等發達國家電網格局已基本穩定，負荷增長很小，智能電網的研究及應用重點放在配電和用電領域；我國電網格局還將快速發展，負荷增長很快，輸電網建設也在快速發展。因此，在智能電網的研究和應用方面，應圍繞輸電網的安全運行、可靠經濟、自愈性等要求開展智能化技術研究，在目前階段應將重點放在輸電網智能化領域。

    二是可再生能源分布的不同，也使得系統的接入方式有所不同。歐洲天然氣管網發達，風能資源便利，大力發展了分布式發電，作為智能電網中主要的可再生能源接入方式；我國的風能、太陽能資源集中，主要分布在我國電網的邊遠地區，因此，不能完全采用國外的發展模式，而應發展大容量、遠距離可再生能源輸電，綜合考慮水火、水風、水光結合等輸電方式，同時應加強儲能技術研究和應用。

    技術不具有國家特色

    包括南方電網、清華大學等更多機構的專家學者則認為，中國應該與全球同步，發展“配電和用電智能化”，提高用電效率和改善需求側管理，實現各種分布式能源的自由接入的“智能電網”。

    中國能源網首席信息官韓曉平指出，雖然中國成功建立了一個“具有中國特色的社會主義市場經濟體系”，但是，時至今日，中國還沒有成功建立任何一個具有中國特色的技術體系。比如，中國靠自己的力量制造了“兩彈一星”，但是并沒有按照中國特色改變原子彈、氫彈和人造地球衛星的技術原理和形態模式。中國也沒有建立一個中國特色的互聯網，盡管工信部嘗試采用“綠壩”技術改造互聯網，但是最終連綠壩公司自己的網站都無法抵御黑客的攻擊，鬧得貽笑大方。

    要創造歷史，就要面對問題。

    贊成中國智能電網應該與全球同步的專家學者，對于發展“統一堅強智能電網”存在八點質疑。

    一是建成“統一堅強智能電網”后，是否能解決大量不確定的風電、太陽能發電的安全接入？數萬億千瓦的風電、太陽能忽而來，忽而去，對電網的沖擊非常之大，在加上遠距離特高壓輸電，不確定性更加突出。發展可再生能源是否還有更好的辦法，比如利用這些不穩定電源就地生產產品，而不是將這些高成本、不穩定電能輸入電網。一但這樣的技術出現了，這一巨大系統的投資將如何回收？

    二是建立“統一堅強智能電網”后，是否一定能夠解決這些不確定電力的使用？人們的生產、生活是按照人類日出而作、日落而息的規律進行的，太陽能或許與人類的需求一致，但是風電的不確定性是非常頭痛的，往往后半夜是風電的高峰，卻是用電的低谷。我們沒有辦法改變人類生活、工作的習慣，解決的辦法雖可以讓其他電源來調節，但核電長期調節會影響安全，火電頻發調節會大幅度增加煤耗，采用儲能成本也很高；總之，經濟性可能會很差。

    三是需要多少資金才能建成這樣龐大的蓄能系統？按照目前的技術，最經濟的蓄電系統投資也要600美元一個千瓦時，如果對3個“風電三峽”蓄電5小時，需要7.875億千瓦時的容量，超過30000億美元的資金投入！7個風電三峽呢？目前歐洲太陽能電站的造價是每千瓦4000歐元，折合40000元人民幣/千瓦，未來價格會大幅度降低，但很難降到20000元/千瓦，3個太陽能三峽需要13500億元人民幣。再考慮特高壓輸電10000億元、智能電網建設10000億元和配網改造1萬億元的粗估，大約需要86000億元人民幣。奧巴馬的智能電網和克林頓的互聯網一樣，政府給予政策，在關鍵環節引導性投資，吸引全社會參與投資，而統一堅強智能電網恐難和互聯網一樣開放，這些多的資金如何解決？

    四是如此巨大的投資形成的電價，社會能否承受？風電、太陽能本來發電成本就高，加上輸電損耗大，輸電設施平均利用時間約2000小時/年，在加上龐大的投資形成的財務費用，中國的企業和家庭是否能夠承受。中國因為人口眾多，為了解決就業壓力不得不發展外向型制造業，如果電價成為一個天文數字，我們還能夠保持國際競爭優勢嗎？

    五是我們需要多少時間才能建成“統一堅強智能電網”系統？不僅特高壓輸電的技術還要完善，智能電網、儲能、風電、太陽能等一系列技術都有待完善，中國要完成這樣一個浩大的系統建設需要多少時間？

    六是國外發展智能電網不僅是一個分布式能源的接入問題，更重要的是調動全社會的積極性，參與節能減排和發展綠色經濟。按照我們目前的戰略思路，無法調動更多的社會主體和民眾參與節能環保和新能源的開發利用。韓曉平指出，國家電網公司處于壟斷地位，缺乏市場意識和服務意識，是發展智能電網最大的障礙。西方國家大力發展分布式能源是從上世紀80年代二次石油危機之后，當時還沒有智能電網的概念，也基本解決了分布式能源的安全接入。就如同互聯網中的個人電腦一樣，正是這些分布式能源的建立為今天發展智能電網奠定了基礎，而智能電網又為進一步利用各種可再生能源和回收各種廢棄能源資源創造了一個全新的平臺。國網公司一直千方百計地阻止分布式能源在中國的發展，擔心這一技術將影響他們的既得利益，“你們都發電了，我的電賣給誰？”連一個企業的利益圍欄都無法逾越，怎么可能去創造一些普世的科技平臺？

    七是“統一堅強智能電網”是更安全還是更不安全？美國當年發展互聯網是為了解決核攻擊條件下的通訊安全問題，將互聯網的理念應用在電網上也是為了解決安全供電問題。目前，對于互聯網的攻擊，由于系統的扁平化，通常只能癱瘓一個局域網絡，或一部分用戶。用戶服務器有使用WINDOWS NT，有使用UNIX，也有使用LINUX系統，通過多樣性給用戶以安全的選擇和防范。如果中國建設的是一個與眾不同的統一電網，而且又是將智能控制融入特高壓輸電的電網系統，一但遭到攻擊能夠確保安全嗎？

    八是在一個與世界完全不同的智能電網體系下的中國企業如何開發出適應全球市場創新產品？全世界都認為，智能電網將顛覆人類的生活方式，各種各樣的產品都可能因為智能電網而重新設計制造，就如同這些年來我們看到的各種IT產品被不斷花樣翻新一樣，未來的智能電網將會帶來更多的創新產品。但是，中國的企業如若完全不能感受這一新技術革命的氛圍，沒有一個與國際銜接的技術環境，他們如何創造新的產品去行銷全世界？如果這一步跟不上，我們是否會像1840年之后變得步步跟不上？

    電力物聯網就等于智能電網

    “由于智能電網80%的業務都跟物聯網相關，所以電力物聯網就等于智能電網。”清華大學信息技術研究院研究員、院長曹軍威在一次智能電網高層論壇上表示。

    智能電網與物聯網

    智能電網和物聯網是目前學界與業界的兩個研究熱點，兩者在內涵、特征、實現手段等方面有著非常緊密的聯系：

    第一，智能電網作為物聯網的重要應用領域，可實現物聯網技術不同程度的應用。現有的調度自動化、調控一體化、用電信息數據采集等系統，都是不同形態的物聯網應用。

    第二，物聯網技術是智能電網的重要支撐技術，可以為智能電網帶來多方面價值，可全方位提高智能電網各個環節的信息感知深度和廣度，提升電力系統分析、預警、自愈及防范災害的能力，提升電網安全運行水平，實現智能電網“電力流、信息流、業務流”的高度融合，以及電力從生產到消費各環節的精細化管理，達到節能降耗、經濟高效的目的。

    第三，智能電網與物聯網的深度融合，可以帶動智能終端、智能傳感器、信息通信設備、電力芯片、軟件以及運行維護產業的發展。

    國家電網公司信息通信公司總工程師李祥珍介紹， 國家電網將智能電網稱為“三化”，即信息化、自動化以及互動化。未來，對智能電網的要求越來越高，國家電網需要解決智能用電及用電信息采集的傳輸可靠性不高、實時性不強以及缺乏互動手段等問題。亟需通過物聯網的支撐和部署來滿足這些需求。

    目前，發電環節的接入到檢測，以及到變電的生產管理、安全評估與監督、配電的自動化、電力檢測、用電的采集，以及營銷等方面都需要物聯網的支撐。 智能用電、智能小區、智能家居以及無線抄表等都成為物聯網的應用之一。未來，智能電網的建設必然產生世界上最大、最為智能、信息感知最全面的物聯網。

    曹軍威告訴記者，物聯網應用于智能電網是信息通信技術發展到一定階段的結果，其將有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源，提高電力系統信息化水平，改善電力系統現有基礎設施利用效率，為電網發、輸、變、配、用電等環節提供重要技術支撐。

    電力物聯網五大特征

    電力物聯網融合了通信、信息、傳感、自動化等技術，在電力生產、輸送、消費、管理各環節，廣泛部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的各種智能感知設備，采用基于IP的標準協議，通過電力信息通信網絡，實現信息安全可靠傳輸、協同處理、統一服務及應用集成，從而實現電網運行及企業管理全過程的全景全息感知、互聯互通及無縫整合。根據物聯網技術特點及智能電網發展要求，電力物聯網應具備如下五個基本特征：

    一、全面感知：對電力生產、輸送、消費、管理各環節信息的全面智能識別，在信息采集、匯聚處理基礎上實現全過程、資產全壽命、客戶全方位感知。

    二、IP互聯：傳感器之間、傳感器與應用系統之間通過電力物聯網標準化通信協議與通信網絡，實現信息有效傳遞與交互。

    三、可靠傳輸：利用電力光纖、載波、無線專網、互聯網等，實現感知層和應用層之間的可靠信息傳遞。

    四、智能處理：綜合運用高性能計算、人工智能、分布式數據庫等技術，進行數據存儲、數據挖掘、智能分析，支撐應用服務、信息呈現、客戶交互等業務功能。

    五、IT融合：成為企業IT架構的延伸，完善補充企業IT架構，同時作為企業IT架構最重要的組成部分之一，與企業IT架構高度融合。

    雖然物聯網技術在智能電網中已有不同程度的應用，但電力物聯網還處在發展初期，存在諸多不足，主要體現在三個方面：

    第一，部分場景監測數據較少，對裝置及系統狀態、環境沒有形成全面感知，傳感器標準化、實用化水平有待提升。第二，已有應用系統通信方式及規約不統一，難以實現數據的規范化匯集、傳輸，建設模式不經濟，終端接入通信網絡未達到電力物聯網對通信能力及可靠性的要求。第三，已有應用系統按專業各自獨立建設，支撐數據分散，尚未形成統一數據服務和應用平臺。

    電力物聯網進展與前景

    基于“統一規劃、統一標準、統一組織、統一實施”的原則以及SG-ERP總體架構，國家電網公司電力物聯網建設集中了公司系統內電力物聯網核心攻關團隊及優勢資源，進行規劃研究、標準制定、產品開發、產品驗證，并通過建立應用示范，逐步推廣物聯網應用，實現與智能電網的同步建設。
 
    近期，國網電力科學研究院物聯網技術中心牽頭申報了2013年國家科技重大專項課題“多業務環境下物聯網海量信息能力平臺架構、關鍵技術研究與試驗驗證”，2012年國家發改委物聯網技術研發和產業化專項課題“電力物聯網、傳感器通信裝置、芯片及處理系統研發及產業化”，以及發改委國家智能電網物聯網應用示范工程，為國家電網公司在電力物聯網關鍵技術研發及產業化領域奠定了基礎，有助于推進物聯網與智能電網同步建設、深度融合。

    按照規劃，到2015年，電力物聯網核心技術研發與產業化、關鍵標準研究與制定、產業鏈條建立與完善、重大應用示范與推廣等將取得顯著成效，初步形成創新驅動、應用牽引、協同發展、多方共贏的電力物聯網產業發展格局。

    一是技術創新能力顯著增強。攻克一批電力物聯網核心關鍵技術，在感知、傳輸、處理、應用等技術領域取得重要研究成果；研究制定國家、行業和企業標準；推動公司電力物聯網研發運維中心、產業基地等創新載體建設，為形成持續創新奠定基礎。

    二是初步完成產業體系構建。形成較為完善的電力物聯網產業鏈，培育和發展電力物聯網研發、生產、工程服務及運維骨干企業，初步形成門類齊全、布局合理、結構優化的電力物聯網產業體系。

    三是應用規模與水平顯著提升。廣泛應用于智能電網各環節，形成較為成熟的、可持續發展的、統一的電力物聯網建設及運營模式，實現電力物聯網與智能電網同步建設。全面開展電力物聯網綜合應用及公共服務平臺建設，實現智能電網與物聯網的全面融合。

    智網設備行業：機遇伴風險同行

    6月21日，中國電器工業協會智能電網設備工作委員會在北京召開一屆二次會員大會，同時舉行了2012年智能電網設備發展與需求趨勢研討會。

    中國電器工業協會副會長、智能電網設備工作委員會理事長周彥倫做了《加快結構調整，促進轉型升級，推動智能電網設備行業持續健康發展》的工作報告，對智能電網設備行業發展面臨的形勢、智能電網設備存在的問題等內容進行了分析。

    我國電網建設發展形勢

    根據中國電力企業聯合會發布的《電力工業“十二五”規劃滾動研究綜述報告》數據顯示，預計到2015年底，全國110kV及以上輸電線路達到133萬km，變電容量56kWA；到2020年底，全國110kV及以上輸電線路達到176萬km，變電容量79億kVA，“十二五”期間，全國電網建設投資29000億元，同比增長85.90%，“十三五”期間，全國電網建設投資35000億元，同比增長20.69%。

    電網建設重點主要在以下幾個方面：

    一是建設大型電源基地外送通道，構建堅強網架。2015年，華北、華東、華中特高壓電網形成“三縱三橫”主網架。2020年，華北、華東、華中特高壓同步電網形成“五縱六橫”主網架。“十二五”期間，南方電網規劃在“五直八交”的基礎上形成“九直八交”送電通道，各省區形成堅強的500kV骨干網架。
 
    二是促進城鄉電網協調發展。進一步加強各電壓等級配電網建設，做到網架結構合理，運行方式靈活，電壓層次簡化，供電安全可靠。大部分城市形成220（或110）kV雙環網架，500（或330）kV變電站深入城市負荷中心并形成500（或330）kV環網結構；初步建成220kV電壓等級為中心樞紐，110kV（66/35kV）電壓等級為主網架的堅強農村配電網，縣城中壓配電網實現環網供電。

    三是推進電網智能化。我國電網智能化發展將以堅強智能電網為基礎，以通訊信息平臺為支撐，以智能調控為手段，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化。

    智能電網設備發展形勢

    一、智能電網建設發展現狀

    國家電網公司在31個區域和省級電網，開展了三批29類共287項智能電網試點項目建設，這些項目涵蓋發電、輸電、變電、配用電等環節原有設備的改造、升級和新設備的研制和開發等內容。截至2011年底，國家電網公司先后投運了66座智能變電站。這些智能化變電站基本實現了“遙測、遙信、遙控、遙調”四遙功能，部分省區85%以上的220kV以上電壓等級變電站實現無人值守。能夠實現對電網運行狀態、設備運行狀態實時在線監測和控制。

    具體來說，特高壓設備、調度自動化設備、智能變電站、電動汽車充換電設施等關鍵設備技術水平已居于世界前列；智能變電站保護、測控設備和監控系統能夠得到充足供應，順序控制、源端維護、智能告警等高級應用功能也已開發。

    二、智能電網發展形勢分析

    從2011年開始，智能電網建設已經從“規劃試點”階段轉為“全面建設”階段，“智能化”已經成為電網建設的常態化要求。

    “十二五”期間，重點加強技術創新和試點應用，在系統總結和評價智能電網試點工程的基礎上，加快修訂完善相關標準，全面推進智能電網工程建設。到“十二五”末，我國智能電網技術和關鍵設備實現重大突破，智能化標準體系基本完善，電網智能化達到較高水平。“十三五”期間，我國智能電網技術和設備性能進一步提升，主要技術指標居世界前列，智能化水平國際領先。

    三、智能電網設備市場預期

    “十二五”期間，國家電網公司將新建智能化變電站約5100座，改造約1000座，相比2011年約200座的數量增長巨大，如計劃順利進行，“十二五”后四年年均建設和改造智能變電站約1475座。國網公布2012年第二批招標目錄中，保護類設備招標共計4030套，220kV及以下3829套，其中變電站智能保護占比為40%，高于第一批的36%；變電站監控設備招標共333套，220kV及以下328套，其中變電站智能監控設備占比為65%，略低于第一批的70%，但總體高于去年水平。

    “十二五”期間，南方電網將致力于電網發展向更加智能、高效、可靠、綠色方向轉變。一是著力打造“綠色平臺”，促進清潔能源接入；二是加強需求側管理，全面推進節能服務；三是持續推進綠色電網建設，綜合利用節能減排技術。“十二五”期間，南方電網將投資4005億元加強和優化電網建設，建成投產220kV及以上交流輸電線路3.5萬km，變電容量1.89億kVA。僅深圳電網“十二五”建設投資就達292億元，新建81座變電站、新增變電容量達2482.7萬kVA。

    智能電網設備存在的問題

    通過智能電網試點工程實踐，目前智能電網設備存在如下突出問題：

    一是電子式互感器的問題。電子式互感器是實現智能電網最基本的條件。目前電子式互感器供電可靠性、復雜電磁環境下的抗干擾性、長期穩定性尚待提高，保護算法要針對電子式互感器的暫態特性加以改進，保護裝置要提高對網絡數據缺失、錯誤的容錯能力。另外，小電流測量不準確、發射和雷電浪涌實驗通不過、測量精度超過標稱范圍、負荷測量誤差較大等問題也待解決。

    二是智能電網設備的可靠性問題。目前，智能電網設備是通過“一次設備+傳感器+智能組件”的方式初步實現智能化。由于對一次電力設備、傳感器和智能組件等工作的自然環境條件、保證工作所形成的人為條件及工作常態下設備對環境產生的電、磁、熱、震動等影響研究不足，導致部分設備和元器件在運行可靠性和穩定性方面存在差距，不能滿足長壽命、少維修或免維修要求。

    三是試驗方法和試驗標準問題。傳統的檢測、調試方法和標準已經不適應智能電網新研制設備的需要。例如，缺乏高電壓、大電場、強磁場環境下，智能電網設備用電子產品的電磁兼容（EMC）試驗方法和判定標準。

    智網技術不確定給設備行業帶來風險

    張力超在2012年智能電網設備發展與需求趨勢研討會上，指出了當前智能電網裝備產業存在的的問題：一、電力裝備行業習慣于電力行業點菜式的采購要求，缺乏整體解決方案的發展模式。二、電力裝備行業缺乏信息化技術的準備。三、智能電網的技術發展存在不確定性，給電氣裝備行業的技術研發帶來較大風險。四、標準不統一，造成智能電網設備技術指標混亂。

    他建議電氣設備企業從五個方面切入智能電網設備市場。

    1. 一些區域電網采取分時電價等系統調節措施而進行的改造和新建系統。2. 酒店、商場、醫院、寫字樓等城市公共設施為節能降耗和精細管理而建立更為智能化的供電系統。3. 國有企業自我管理的供電系統。4. 風電、太陽能等新能源電廠入網前的電能監控和管理系統。5. 電動汽車充電站的儲能和充電系統。

    電氣設備商沐浴智網“春風”

    由于國家對特高壓示范線路有嚴格的設備國產化要求，國內輸變電設備商沐浴在智網“春風”里。除此之外，智能電網建設還將帶來光纖電纜、電力儀表、傳感器、通信器材等一系列行業的發展機遇。

    特高壓輸變電設備“紅利”最大
 
    國家電網公司公開信息顯示，2012年在堅強智能電網的投資將超過3000億元，其中，集中針對核心技術和關鍵設備開展的研發經費就可達80億元。

    國家電網公司特高壓部負責人張正陵表示，“特高壓交流示范工程設備全部由國內企業供貨，綜合國產化率達到90%。但變壓器和開關的少數組部件及原材料從國外進口，主要包括變壓器套管、絕緣成型件、硅鋼片，以及開關套管、滅弧出頭和操作機構。”

    他說，這主要是受我國基礎工業發展水平和工藝水平的制約，和電壓等級無關，包括500千伏、750千伏電壓等級的相關設備同樣依靠進口。

    業內人士認為，若國家電網公司“十二五”初期初步建成“兩縱兩橫”特高壓輸電骨干網架，到2020年特高壓電網基本建成的目標實現，按照國家電網公司在特高壓輸電項目上總投入4060億元來看，交流輸電項目將分享其中的2560億元，直流輸電為1500億元。

    不少機構對此認為，特高壓輸變電設備領域為寡頭競爭格局，特高壓輸電項目“整體、快速”推進，將給特高壓輸變電設備制造商帶來發展機遇。

    公開資料顯示，目前我國已形成了全套特高壓輸變電設備的國內批量生產能力，設備綜合國產化率達到了90%，已掌握市場主導權的國內相關企業，無疑將從這千億元蛋糕中分得利好。

    在國家電網系統輸變電設備公司的生產計劃中，已能尋找到產能增加的跡象。據了解，位于山東濟南的中電裝備山東電力設備有限公司產業基地將主要研制和生產特高壓交流變壓器、換流變壓器、電抗器等系列產品，預計基地全部建成后中電裝備的生產能力將提高5倍左右。

    而國家電網公司還透露，目前特高壓輸變電設備行業進入門檻較高，國內的主要設備廠商比較固定，“一般一條線路幾家廠商都有涉及。”像特高壓變壓器主要涉及特變沈陽、天威保變、西安西變；GIS和HGIS，開關則涉及西電西開、新東北電氣、河南平高等。

    傳感器行業伴隨電力物聯網興起

    傳感器網絡是智能電網末梢信息感知的不可或缺的基礎環節，在電力系統中具有廣闊的應用空間，相應技術和產品將可以廣泛應用于電力系統的發、輸、變、配、用環節。

    目前，我國建立了較完整的敏感元件與傳感器產業，產業規模穩步增長。國內企業在生物傳感器、化學傳感器、紅外傳感器、圖像傳感器、工業傳感器等領域的專利實力有較強的競爭優勢。近幾年國內傳感器市場一直持續增長，速度超過10%，2010年我國傳感器銷售額達到905億元。

    據中國儀器儀表行業協會傳感器分會名譽理事長徐開先介紹，我國傳感器產業鏈發展態勢良好，但外資企業優勢明顯。目前我國大陸共有455家從事敏感元件及傳感器生產廠家，而整個產業鏈上下 游所涉及的企業更是多達1400多家，傳感器年產量突破24億只。目前能批量生產的產品涉及光敏、電壓敏、熱敏、力敏、氣敏、磁敏 和濕敏7大類，約3000多個品種。主要傳感器企業中，外資企業比重達到67%，國有企業和民營企業所占比重僅為33%。外資企業以日本、美國、韓國和德國企業為多。傳感器的生產企業主要集中在長三角地區，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區域空間布局。

    傳感器產業伴隨著電力物聯網的興起，但是從整體上看，我國傳感器產業和技術發展仍存在著突出的問題。

    一是核心技術和基礎能力缺乏，創新能力弱。傳感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應用的高端方面差距巨大，中高檔傳感器產品幾乎100%從國外進口，90%芯片依賴國外，國內缺乏對新原理、新器件和新材料傳感器的研發和產業化能力。

    二 是共性關鍵技術尚未真正突破。設計技術、可靠性技術、封裝技術、裝備技術等方面都存在較大差距。國內尚無一套有自主知識產權的傳感器設計軟件，國產傳感器可靠性比國外同類產品低1～2個數量級，傳感器封裝尚未形成系列、標準和統一接口。傳感器工藝裝備研發與生產被國外壟斷。傳感器工藝制備中的某些關鍵技術，如深刻蝕技術（LIGA技術）、高溫歐姆接觸技術、使用溫度大于300℃、高可靠的MEMS封裝技術、快速測試技術、高仿真模擬技術等，尚未取得突破性進展和批量生產的驗證。

    三是產業結構不合理，品種、規格、系列不全，技術指標不高。國內傳感器產品往往形不成系列，產品在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國外也有相當大的差距。

    四是企業能力弱，從目前市場份額和市場競爭力指數來看，外資企業仍占據較大的優勢。我國傳感器企業95%以上屬小型企業，規模小、人才短缺、研發能力弱、規模效益差，綜合實力較強的骨干企業較少，與國外企業無法抗衡。

    無線傳感網的應用為進一步推動智能電網的發展起到了充分的作用，我國的智能電網已經具備了良好的自動化基礎，從主網的能量管理系統到自動化系統再到裝置，都已達到世界先進水平，這也為智能電網的應用奠定了良好的基礎。為了配合智能電網的發展，以及為用戶參與電網互動提供通道和支撐，國家電網已經開展了在全國14～18個省推廣光纖電網試點的活動，在不增加費用以及較低成本的條件下，利用電力手段讓新建小區全部實現光纖到戶。

    未來，國家電網旨在打造出物聯網的幾個應用：一是形成電力物聯網的感知基礎，以傳感器為核心，包括各種采集模塊等等；二是電力物聯網技術支撐體系，主要以信息體系為核心，建立新一代無線和有線相結合的網絡；三是面向智能電網應用的系統；四是形成一個完善的各種各樣的標準體系，保障電網的安全。