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智能電網:一塊被爭奪的經濟“蛋糕”

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 21:42:07 來源:解放日報

   四十年前互聯網的發明,曾掀起信息產業的革命,四十年後智能電網的發明,正在掀起能源產業的革命。

   美國阿肯色州斯普林的食品製造商Cargill正對其電費賬單進行一次“改革”。Cargill每天加工5萬隻火雞,原來每年電費超過200萬美元,但現在Cargill在酷暑和寒冬時節等用電高峰,使用自己的發電機來保持36萬平方英尺工作場地的溫度,而不必向電力公司購買電力,這樣Cargill每年可以節省68萬美元電費。

  這項成本節約計劃的奧秘就在於被稱作“聰明”的電網的“智能電網”(smartgrid)——一項能從總體上改變家用能源、企業能源的分配係統。

  美國知名風險投資公司Zpryme預測,2014年全球智能電網市場將達1714億美元。如此巨大的經濟“蛋糕”,自然受到各國關注,目前已有多個國家著手智能電網的研發和推廣。

  四十年前互聯網的發明,曾掀起信息產業的革命,四十年後智能電網的發明,正在掀起能源產業的革命。

  概念

  我們的辦公大樓裏總有各種各樣的耗電設備,有什麼辦法可以減少整體耗電量?

  隨手關燈,調低空調的溫度……也許你會提出各種各樣的節能辦法。

  加拿大人馬克·坎貝爾(MarkKerbel)想出了一個與眾不同的辦法:讓大樓裏的電器互相協調,減少大樓在用電高峰期的用電量。因為通常,在用電高峰期,電的價格會格外地高。

  坎貝爾的構想利用了群體行為原理。這一原理最早的靈感來自螞蟻——一yi群qun螞ma蟻yi,可ke能neng有you幾ji十shi萬wan隻zhi,他ta們men並bing沒mei有you一yi個ge指zhi揮hui官guan,卻que可ke以yi非fei常chang有you序xu高gao效xiao地di合he作zuo共gong事shi。螞ma蟻yi能neng夠gou協xie同tong作zuo戰zhan的de秘mi密mi在zai於yu,它ta們men之zhi間jian會hui不bu斷duan溝gou通tong,每mei隻zhi螞ma蟻yi可ke以yi隨sui時shi根gen據ju周zhou圍wei的de信xin息xi調tiao整zheng自zi己ji的de行xing為wei。

  利用這個小小的構想,在2005年,坎貝爾發明了一種無線控製器——與大樓的各個電器相連,並實現有效控製。每一個無線控製器相當於一隻“螞蟻”,它們之間以特殊的語言相互交流,然後調整自己的行為,發揮集體作戰的力量。比如,一台空調運轉15分鍾,可以把室內溫度維持在24℃;而另外兩台空調可能會在保證室內溫度的前提下,停運15分(fen)鍾(zhong)。這(zhe)樣(yang),在(zai)不(bu)犧(xi)牲(sheng)每(mei)個(ge)個(ge)體(ti)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),整(zheng)個(ge)大(da)樓(lou)的(de)節(jie)能(neng)目(mu)標(biao)便(bian)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)。因(yin)為(wei)每(mei)個(ge)電(dian)器(qi)的(de)調(tiao)整(zheng)都(dou)是(shi)自(zi)動(dong)完(wan)成(cheng)的(de),不(bu)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)集(ji)中(zhong)發(fa)布(bu)命(ming)令(ling)的(de)司(si)令(ling)部(bu),所(suo)以(yi)坎(kan)貝(bei)爾(er)的(de)設(she)備(bei)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan),不(bu)需(xu)要(yao)人(ren)管(guan),也(ye)無(wu)需(xu)培(pei)訓(xun),花(hua)幾(ji)個(ge)小(xiao)時(shi)裝(zhuang)好(hao)後(hou)就(jiu)可(ke)以(yi)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)。實(shi)踐(jian)證(zheng)明(ming),在(zai)使(shi)用(yong)了(le)坎(kan)貝(bei)爾(er)的(de)無(wu)線(xian)控(kong)製(zhi)器(qi)後(hou),醫(yi)院(yuan)、酒店、大賣場、工廠和其他大型場所可以節省多達30%的峰值電能。其實,坎貝爾的技術就是目前熱門的“智能電網”的一部分。

  那麼,“智能電網”到底是什麼?“對這個風靡全球的名詞,正如互聯網誕生後的很長一段時期一樣,不同的研究應用主體都有著各自的理解。”《商業周刊》說。

  通用電氣認為,智能電網是電力和通信架構的集合,並將自動化和信息技術結構結合到我們現有的電力網絡。“智能電網本質上是為21世紀的社會改進20世紀的電力網絡,使之更加現代化。”

  “智能電網是一種智能化的未來電力係統,通過智能通信係統來連接所有電力供應、電力網絡和電力需求等組成要素,同時為電力供應單位和電力消費者帶來巨大的效益。”思科這樣定義智能電網。

  IBM把智能電網稱為“電網2.0”,認為“與傳統的電網相比,智能電網看起來更像因特網,可以接入大量的分布式的清潔能源,比如風能、太陽能,並整合利用電網的各種信息,進行深入分析和優化,對電網更完整和深入的洞察,實現整個智能電網‘生態係統’更好的實時決策:對於電力用戶,可以自己選擇和決定更有效的用電方式;對於電力公司,可以決定如何更好地管理電力和均衡負載;對於政府和社會,可以決定如何保護我們的環境。最終,提高整個電網係統的效率、可靠性、靈活性,達到更高的智能化程度。”

  複fu雜za的de專zhuan業ye名ming詞ci,實shi在zai讓rang人ren難nan以yi理li解jie。中zhong國guo電dian力li科ke學xue研yan究jiu院yuan副fu總zong工gong程cheng師shi胡hu學xue浩hao表biao示shi,關guan於yu智zhi能neng電dian網wang定ding義yi的de爭zheng論lun很hen多duo,到dao目mu前qian為wei止zhi全quan球qiu還hai沒mei有you一yi個ge比bi較jiao認ren可ke的de統tong一yi定ding義yi。

  “但萬變不離其宗,有些共同的標準,各國還是都接受的。比如,智能電網首先要有測量傳感係統,通過通訊、信(xin)息(xi)係(xi)統(tong),把(ba)這(zhe)個(ge)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)到(dao)調(tiao)度(du)控(kong)製(zhi)部(bu)門(men),然(ran)後(hou)用(yong)一(yi)些(xie)先(xian)進(jin)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu),對(dui)電(dian)網(wang)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi),所(suo)以(yi)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)是(shi)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)和(he)物(wu)理(li)電(dian)網(wang)的(de)集(ji)成(cheng)。”胡學浩說,“其實,說得通俗一點,智能電網就是智能加電網。”

  美國能源部聯邦智能電網特別工作組組長埃瑞克·奈特那概括了智能電網的七個不同功能。“包括鼓勵消費者在知情情況下的參與;適應所有的電源種類和電能儲存方式;鼓勵新產品、新服務和新市場的開發;提供適應21世紀需求的電能質量;優化電力資源的調配,提高運作效率;通過自動檢測、控製和修複來預防係統事故故障;在自然事故和人為事故下保持平穩運行。

   “錢”景

  業內專家認為,智能電網的建設將帶動多個產業的發展,如電力製造、裝備製造業、IT、新材料等。美國知名風險投資公司Zpryme預測,2014年智能電網市場將達1714億美元。思科估計,構建智能電網的前5年需要大規模升級通信設備,僅此項工程就擁有每年200億美元的市場。

  在智能電網產業投資建設方麵,很多國家已經先人一步。

  美國從去年6月起對智能電網投入資金累積接近90億美元,主要是用於項目的啟動,以及知識普及、相xiang關guan科ke研yan的de研yan發fa。美mei國guo能neng源yuan部bu部bu長chang朱zhu棣di文wen說shuo,目mu前qian投tou入ru的de資zi金jin,結jie果guo如ru何he,還hai需xu要yao等deng待dai市shi場chang的de反fan應ying,最zui終zhong美mei國guo電dian網wang行xing業ye將jiang獲huo得de數shu百bai乃nai至zhi上shang千qian億yi美mei元yuan的de投tou資zi用yong於yu全quan麵mian升sheng級ji;

  中國計劃,到2020年全麵建成統一的堅強智能電網,使電網的資源配置能力、anquanwendingshuiping,yijidianwangyudianyuanheyonghuzhijiandehudongxingdedaoxianzhutigao。jutuice,qianqibiaozhunzhidingyushiyanwangdajianzhong,yongyuhexinkongzhixitongyanzhidejingfeihuojiangchaoguo400億元人民幣,完成全部前期工作或將投入600億-800億元人民幣,而完成全網智能化,其投入總額或將超萬億元人民幣;

  德國製定了“E—Energy”計劃,將在2012年底前在德國6個地點進行智能電網實證實驗,總投資達1.4億歐元;

  韓國組織了全國168家企業參與到智能電網實證實驗中,總投資2395億韓元;

  日(ri)本(ben)東(dong)京(jing)電(dian)力(li)等(deng)電(dian)力(li)公(gong)司(si)開(kai)始(shi)投(tou)資(zi)構(gou)建(jian)第(di)二(er)代(dai)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang),目(mu)標(biao)除(chu)在(zai)所(suo)有(you)家(jia)庭(ting)安(an)裝(zhuang)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)外(wai),還(hai)計(ji)劃(hua)加(jia)強(qiang)送(song)變(bian)電(dian)設(she)施(shi)及(ji)蓄(xu)電(dian)裝(zhuang)置(zhi)建(jian)設(she),預(yu)計(ji)2020年前相關電力設施投資超過1萬億日元;

  俄羅斯計劃把全國60%的老化電網線路和設備全部更換,涉及的金額將高達1000億美元。

  Zpryme評估出今年各國對智能電網投資的情況,認為中國投資額將為73億美元,排全球第一,美國將投資近71億美元,第三位為日本8.49億美元,第四是韓國8.24億美元,第五是西班牙8.07億美元。

  爭奪

  智能電網巨大的產業潛力正激發著企業的參與熱情,通用電氣、西門子、思科、IBM、穀歌等眾多知名企業在爭奪著“智能電網”這塊大蛋糕。

  在輸配電設備方麵占據行業優勢的通用電氣,全麵擁有智能電網的產品與解決方案。在美國印第安納州的南本德(SouthBend),通用電氣正在與美國電力公司(AEP)進行智能電網的城市示範項目,項目實現了電力數據采集與監視控製(SCADA)/配電管理係統(DMS)/停電管理係統(OMS)/高級電表架構(AMI)的de集ji成cheng,可ke以yi有you效xiao地di通tong過guo智zhi能neng電dian表biao進jin行xing電dian網wang故gu障zhang的de管guan理li,提ti高gao係xi統tong可ke靠kao性xing和he能neng源yuan效xiao率lv。同tong時shi,通tong用yong電dian氣qi發fa布bu了le新xin一yi代dai的de智zhi能neng家jia居ju管guan理li係xi統tong,通tong過guo智zhi能neng電dian表biao與yu智zhi能neng電dian器qi的de雙shuang向xiang交jiao互hu,使shi用yong戶hu可ke以yi有you效xiao的de監jian視shi和he管guan理li家jia用yong電dian器qi,從cong而er提ti高gao用yong電dian效xiao率lv。通tong用yong電dian氣qi在zai智zhi能neng電dian網wang的de其qi他ta領ling域yu,例li如ru智zhi能neng充chong電dian站zhan、電dian池chi能neng量liang存cun儲chu係xi統tong等deng方fang麵mian也ye在zai進jin行xing積ji極ji的de研yan究jiu。在zai中zhong國guo,通tong用yong電dian氣qi開kai始shi和he揚yang州zhou市shi政zheng府fu合he作zuo,積ji極ji開kai展zhan智zhi能neng電dian網wang的de示shi範fan項xiang目mu,第di一yi期qi的de項xiang目mu將jiang包bao括kuo配pei電dian管guan理li係xi統tong、停電管理係統、智能家居管理係統以及智能電表等智能電網關鍵組件的展示。

  思科開發了“智能電網”解決方案,試圖把互聯網和電力網的優勢相結合,以成功實現電網與IP網的完美融合——電dian力li公gong司si可ke以yi通tong過guo傳chuan感gan器qi等deng設she備bei,把ba電dian網wang的de數shu據ju實shi時shi傳chuan回hui來lai,細xi化hua用yong電dian管guan理li。此ci外wai,為wei更geng好hao地di支zhi持chi智zhi能neng電dian網wang,思si科ke還hai推tui出chu了le電dian網wang安an全quan服fu務wu和he解jie決jue方fang案an,以yi統tong一yi的de方fang式shi確que保bao電dian力li係xi統tong的de物wu理li安an全quan性xing、數字安全性和可靠性。

  穀gu歌ge正zheng在zai公gong司si內nei部bu測ce試shi智zhi能neng電dian表biao軟ruan件jian,該gai軟ruan件jian可ke以yi對dui用yong戶hu家jia中zhong電dian器qi和he照zhao明ming設she備bei的de用yong電dian情qing況kuang進jin行xing智zhi能neng分fen析xi,然ran後hou把ba結jie果guo傳chuan到dao用yong戶hu的de電dian腦nao中zhong,用yong戶hu可ke以yi隨sui時shi看kan到dao自zi家jia的de用yong電dian數shu據ju構gou成cheng。

  bujinweiraoxianyoudezhinengdianwangxiangguanchanyezuowenzhang,yourenshexiangbujiudejianglai,jiadianhediandongqichedengyejiangpeibeizhinengdianbiaohetongxungongneng。guozhenruci,jiangduigeguozhongxingdianjijidianqiqiye、互聯網產業帶來深遠影響。

  不過,由於國情不同、技術不同、情(qing)況(kuang)不(bu)同(tong),現(xian)在(zai)各(ge)國(guo)對(dui)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)建(jian)設(she)的(de)側(ce)重(zhong)點(dian)還(hai)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)。美(mei)國(guo)強(qiang)調(tiao)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing),美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)數(shu)據(ju)顯(xian)示(shi),雖(sui)然(ran)目(mu)前(qian)美(mei)國(guo)電(dian)網(wang)的(de)可(ke)靠(kao)率(lv)高(gao)達(da)99.97%,但美國仍需每年花費1500億美元彌補0.03%故障率帶來的損失。因此,奧巴馬提出,將現有電網升級成“穩定的智能電網”,把剩餘0.03%故障率排除在外。歐洲各國的智能電網建設側重將可再生能源發電並入電網,歐盟提出了發展跨越歐盟、北非、中東等國家和地區的“超級智能電網”。中(zhong)國(guo)的(de)大(da)量(liang)電(dian)力(li)集(ji)中(zhong)在(zai)西(xi)部(bu),需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)超(chao)高(gao)壓(ya)的(de)線(xian)路(lu)遠(yuan)距(ju)離(li)輸(shu)送(song)到(dao)東(dong)部(bu)沿(yan)海(hai)地(di)區(qu),所(suo)以(yi)國(guo)家(jia)電(dian)網(wang)提(ti)出(chu)全(quan)麵(mian)建(jian)設(she)以(yi)特(te)高(gao)壓(ya)電(dian)網(wang)為(wei)骨(gu)幹(gan)網(wang)架(jia)、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的“堅強的智能電網”。

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