美欧智能电网建设动机分析

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1、美欧智能电网建设动机分析摘要：建设智能电网的主要目的是实现智能化的能源供需 平衡。本文详细分析了美国和欧洲智能电网建设的动机，说明 两者的不同。即：美国志在产业主导权，希望控制对不断扩大 的电力市场的设备投资；而欧洲注重实用与稳定，志在推进可 再生能源的大规模部署。智能电网建设动机有两大方面：一 是，应对电力市场的扩大，为提升设备投资的效率，请求需求 侧配合，主要通过在家庭搭建AMI或实施转移电力峰值等手段 来实现；二是，应对可再生能源的大量部署，构建可吸收不稳 定电源的电力系统，实现手段包括AMI搭建等方式以及对可再 生能源的优惠措施、蓄电池的应用等综合对策。关键词：智能电网；IT； AMI

2、；可再生能源；电力峰值各国政府为应对气候变化纷纷致力于改善能源结构、优化 电网配置，智能电网就是电力系统的一大创新。虽然建设智能 电网的主要目的是实现智能化的能源供需平衡，但除此以外的 动机，各国还是存在较大差异。本文将详细分析美国、欧洲智 能电网建设的动机，看看二者究竟有何不同。1美国志在产业主导权1.1以IT与髙科技企业为主力军提及智能电网，最令人关注的是美国。美国IBM制订了 “智慧地球”这一全球战略，其代表内容之一即是智能电网的 建设，并且，IBM不断地参与了世界各地的智能电网建设试点 项目；美国Google免费提供了名为“PowerMeter”的用电量监 测软件，用户在家里可以通过电

3、脑查看电力消费情况；美国英 特尔和美国TI （得克萨斯仪器）加大了智能电表等设备中所使 用的半导体的研发与销售；美国埃森哲公司计划通过规划信息 系统参与到电力行业。其实，美国大型IT企业，可以说没有一家会对智能电网发 展不感兴趣，其原因在于智能电网被视为“电网的 IT 化”。美国智能电网领域的另一大特征是，短时间内汇聚大量风 投资金与新兴企业快速蓬勃发展。在AMI （髙级电表架构）服 务领域，创办于 2002 年的美国 SSN（SilverSpringNetworks） 成为 Google 风险投资基金 GoogleVentures 的第一个投资项 目；2003 年创办的美国 GridPoin

4、t 公司也已成功融资 2 亿多美 元。为此，也有人质疑，智能电网热潮会不会出现类似于IT革 命时所产生的泡沫。这些髙科技企业的经营人员大多是 IT 领域的佼佼者，他们 的经营方式、思路与IT髙增长时代基本类似。例如，SSN与 GridPoint 公司注重发挥其在软件服务领域的优势，而智能电 表等核心设备企业与“合作企业”进行水平分工，在生产中使 用其他公司的产品。SSN公司在网站上强调“智能能源平台是 一个开放式、基于IP的网络基础设施”，明确表示“智能电网 在功能上是提高能源效率的互联网”。此外，在太阳能发电领域，国际能源机构2009年报告称， 成立于1999年的美国第一太阳能动力电池生产商

5、(FirstSolar) 的产量在2008年超过日本夏普公司跃居世界第二。同时，在电 动汽车领域并非三大巨头，而是成立于2003年的美国 TeslaMotors率先推出了 3秒即可加速到100km/h的跑车，并 由此在2010年5月获得日本丰田汽车5000万美元的投资。1.2奥巴马政府通过智能电网施行绿色新政美国智能电网市场的不断成长有赖于IT企业与髙科技企业 推动，但也离不开美国政府的政策扶持。美国总统奥巴马在执 政之初，便推出了所谓的绿色新政政策,其核心就是智能电 网与可再生能源的普及。2008年总统选举期间发布的美国新能源报告中，提出 了未来10年将向清洁能源投资1500亿美元、创造50

6、0万个就 业机会， 2015年普及100万辆插电式混合动力车， 2025年 25的电力来自可再生能源等目标，也明确地表示向智能电网 投资。2009年奥巴马政府成立之后，通过了 ARRA (美国复苏 与再投资法案)经济刺激计划，分配给智能电网45亿美元建 设投资额度。奥巴马政府的举措，与1993年成立的克林顿政府在竞选期 间提出的信息高速公路构想如出一辙，后者带动了此后新经济 高速增长。尽管美国一贯声称，政府不喜欢介入市场，但是美 国总统却经常指明社会前进的方向。战后的机动化时期，当时 的艾森豪威尔总统果断决定建设可供汽车长途行驶的州际高 速；上世纪90年代，面对日本在汽车与电子领域崛起，美国备

7、 感竞争力下降，当时的克林顿总统倡导了双向流通的信息高速 公路建设。如今，奥巴马总统的方案就是要建设电力自由且稳 定流通的“电网高速公路”。研究美国的各项产业发展政策,都得关注他们标准化工作的 动向。奥巴马政府实施ARRA，在财政上支持创新的同时，也通 过美国国家标准技术研究院（NIST）,积极推进智能电网的互操 作性与标准化工作。 2010年4月公布的智能电网概念模型 中，按照各个“域”（从“顾客”到“市场”、“服务提供 商”、“送电业务”、“大规模发电”等各个层面）进行水平 整理，将智能电网调整成水平分工结构，极大地方便了对各个 “域”的标准化制定工作。美国政府正是期望以此使得美国智 能电

8、网产业能引领世界，驶入与IT革命时期同样的成功轨道。1.3希望控制对不断扩大的电力市场的设备投资 美国大力推广智能电网的背景在于，美国对电力的需求在 进一步增长。与欧洲等相比，中长期看来，美国人口将进一步 增多、经济也将大幅增长，与之相应，电力市场也将增长，对 发电设备与输送电网进行巨额投资成为必然。另一方面，由于对设备等硬件设施的投资大多是 20年以上 的长期投资，因而美国希望通过获取需求侧转移电力峰值，来 有效控制整体的投资规模。为此，美国电力企业意识到，即使 自行投资进行AMI搭建，因为能够达到电力峰值控制等效果， 也可以不断接受政府经济刺激计划的补贴，所以它们纷纷快速 部署着智能电表（

9、见表 1），让家庭用户首先实现电网智能化。表 1 美国电力企业的智能电表部署计划 美国电力市场呈现水平分工，且具备一定程度竞争的格 局。上世纪 70 年代电力批发市场开始自由化，1992 年送电网 开放， 1996年强制电力托送等推动形成了电力市场的竞争机 制。不仅有 240 家民营电力企业，还有 2000 多个地方电力企 业；不仅有只发电的企业，还存在只送电、售电的企业。可以 说，美国电力市场中混合存在多种经营形式的企业，正因为这 些电力企业相当分散且不具备市场支配能力,IT企业与新兴企 业才能比较容易地参与到智能电网产业之中。此外，美国每个州都有公益事业委员会，每个地区的市场 自由化程度与

10、环境管制各不相同，致使市场呈分割状态。同 时，美国的电力企业大多规模较小、重视股东利益，不能对发 电设备与送电网进行长期投资。结果，担负所有送电责任的TSO （输电网运营商）未能在全国各层面存在，面向广阔国土的 稳定供电一直难以得到有效保障。因此，美国投资智能电网的动机还包括为确保稳定供给而 强化老化的送电网。进行投资是必然的，但应用IT实现智能 化、缩短停电时间、实现远程抄表将依赖人工的抄表作业自动 化，同时获得需求侧转移电力峰值的配合，可以减轻大规模投 资的负担。正因为如此，美国大多电力企业的网站中均专门开 设了智能电表网页，甚至网页中还有一些使用智能电表的节能 建议。可见，相对于部署可再

11、生能源，美国更急于面向家庭落 实AMI的搭建。2欧洲注重实用与稳定 2.1推进可再生能源的大规模部署 与美国相比，在人口与GDP （国内生产总值）都不会出现 较大增长的欧洲，未来电力市场的扩大十分有限。另一方面， 欧洲人一贯具有较高的环境保护意识，所以他们积极地推进了 可再生能源的部署。但是，由于风力与太阳能是受气候制约的 不稳定电源，难以直接满足稳定供给。这个不足，也是欧洲部 署智能电网的最大动机。实际上，欧洲使用智能电网一词比美国还早。早在2005 年，欧洲委员会就设立了名为“欧洲智能电网技术平台”的协 商机构，将“制定与推进2020年后欧洲电网愿景”作为目标。图12009年世界各国的电源

12、构成国际能源机构的报告显示，欧洲各国混合电源中风电与太 阳能发电的比率要比其他地区高(见图1)。尤其是德国与丹麦 通过近年开始实行的上网电价(Feed-inTariff)与环境税，在 政策上加速了可再生能源发电的普及。此外，2007年1月欧洲 委员会公布的欧洲能源政策还表示，要在2020年最终实现 能源消费的20为可再生能源。因此，在欧洲，与美国不同，欧洲IT企业与高科技企业的 影响力并不大，而是在各国政府与电力企业主导之下，不断推 进着智能电网的建设。其背景是，发展可再生能源不仅仅是作 为应对气候问题的一项对策，还具有能源安全保障的重大作 用。此前俄罗斯曾因欧洲天然气供给问题给西欧各国很大打

13、 击，使得欧洲意识到最好的发展方式是不依赖其他国家的化石 燃料，最好是灵活运用本国的可再生能源，最终实现能源自给 自足。为此，欧洲各地推进的智能电网建设试点项目中，均将可 再生能源的稳定控制列为重点。例如，在丹麦的博恩霍尔姆 岛，以输电网运营商Energinet.dk为主，IBM与西门子共同参 与的生态网格项目建设，目标为发电量的50来自风力等可再 生能源。同时，这个岛上，以丹麦最大电力企业DongEnergy为 主，也有IBM参与，正在进行风力发电与电动汽车兼容的模拟 项目EDISON。尤其是，在荷兰阿姆斯特丹的智能城市项目中， 以电力天然气企业Liander为主，设置了为电动船充电的港湾

14、设备，目的在于实现温室气体减排的目标。2.2智能电网效仿互联网模式IT革命的主导者显然是美国。互联网的始祖xxxx （阿帕 网）是美国国防部开发的，各种技术及标准均由美国制定，带 动信息时代新经济发展的新兴企业也大多来自美国。欧洲在IT革命中的优势集中体现在应用能力上。图2是 IT革命最兴盛的2000年世界各国的互联网普及率，从中可以 看出冰岛、瑞典等北欧国家排名靠前。图22000年世界各国的互联网普及率尽管欧洲从未出现类似于Google那样杰出的IT企业，但 是在世界经济论坛的网络化程度排名之中，丹麦与瑞典等国经 常排在美国之前。美国在医疗、教育、就业、行政服务等公共 服务领域的ICT应用上

15、与丹麦的差距非常大。有着众多成熟的 髙福利国家的欧洲，将IT革命的繁华部分让给了美国企业，却 将新技术与服务充分应用到现实社会之中。欧洲从“实用”出 发，促进其IT业发展。欧洲智能电网的建设也与其发展互联网产业的策略类似， 以欧洲政府机构为核心，以实用与稳定为出发点，来推进智能 电网的普及与应用。3智能电网建设的两大动机分析通过对美国、欧洲智能电网建设行动的总结，可以看出智 能电网建设动机有两大方面。一是，应对电力市场的扩大，为 提升设备投资的效率，请求需求侧配合，主要通过在家庭搭建 AMI或实施转移电力峰值等手段来实现。从政府侧来看，主要 目的在于振兴产业，扶持智能电表的普及与标准化。二是，

16、应 对可再生能源的大量部署，构建可吸收不稳定电源的电力系 统。实现手段包括AMI搭建等方式，以及对可再生能源的优惠 措施、蓄电池的应用等综合对策。从政府侧来看，也关注振兴 产业，但是更侧重于地球环境对策与能源安全保障。通过图3中的两个坐标，我们可以看出不同国家智能电网 建设的不同动机。图3智能电网建设动机坐标 欧洲的最大动机是进一步部署可再生能源，属于第2象 限。而美国可再生能源使用量相对较少，对扩大的电力市场的 应对趋向较强，属于第4象限。我国是世界第二大电力市场，未来随着经济增长，电力市 场仍将迅速扩大。相对于拥有许多实力派IT企业的美国市场、 成熟的欧洲市场，爆炸式增长的中国市场似乎更有魅力，因 而，我国的智能电网也吸引了众多关注的目光。一方面，需要 改革计划性停电的脆弱的供电体制，使电力供应能满足经济增 长的需要。为此，在强化发电设备的同时，必须建设完善的送 电网。另一方面，我国目前的发电量超过 80