智能电网：各国抢建新能源基础设施
日前，德意志银行全球市场清洁能源首席剖析师高登在北京承受记者采访时表示，“全球清洁能源应用的瓶颈，并不是清洁能源自身的开发，而是存储和保送清洁能源的根底设备智能电网的技术提升和建立。”
记者在美国、欧洲等采访理解到，随着智能电网时期的到来，世界各国的智能电网建立曾经全面启动。在智能电网理念逐渐成为业界共识的进程中，政府正成为建立新能源根底设备的主动力气，许多国度都确立了智能电网建立目的、行动道路及投资方案，但鉴于不同地域的监管机制、电网根底设备现状和社会经济开展状况的不同，各地的智能电网开展战略也有所不同。
全球：政府引导智能电网建立
记者在国度权威机构IDCEnergyInsights理解到，据美国和欧盟的预测，2012～2017年期间，全球智能电网根底设备投资范围年均增长比例将到达17.4%，特别是在硬件、软件和效劳方面的投资范围将更大。估计至2017年，全球智能电网根底设备的投资范围将到达464亿美圆左右，而亚太地域将成为将来5年内投资增速最快的地域，估计其年增长比例将到达33.7%.而综合国际多家权威机构的预测，至2020年，全球智能电网投资将到达2500亿美圆。
依据国际能源大会的定义，智能电网（smartpowergrids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是树立在集成的、高速双向通讯网络的根底上，经过先进的传感和丈量技术、先进的设备技术、先进的控制办法以及先进的决策支持系统技术的应用，完成电网的牢靠、平安、经济、高效、环境友好和运用平安的目的，其主要特征包括自愈、鼓励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、允许各种不同发电方式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运转。
国度发改委能源研讨一切关专家通知记者，智能电网是以特高压电网为主干网架、各级电网谐和开展的刚强网架为根底，以通讯信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，掩盖一切电压等级，完成“电力流、信息流、业务流”的高度一体化交融，是刚强牢靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网。
据美国新能源协会的丹尼斯引见，美国经过互联网和3G的开展累计了丰厚的停止规范战的经历，曾经开端在智能电网规范中抢占先机。美国规范与技术研讨院（NIST）提出将分三个阶段树立智能电网规范。美国商务部长骆家辉曾在GridWeek大会上宣布了NIST在第一阶段的最新停顿报告。该报告选取了近80项现有规范，用于指导和支撑当前智能电网开展，明白了14个需求优先研讨和处理的方面，并特别剖析了信息平安方面的规范。
据理解，日本也曾经开端抢占用电市场中的技术先机，正在试图将其扩为世界规范。日本东京电力公司、富士集团以及三菱公司结合制定了电动汽车接入电网规范，为电动汽车接入电网打下了良好根底。日本在大型锂离子蓄电池的研发方面技术抢先，正在结合美国，将其技术推行为国际规范。
国度电网公司科技部智能电网处处长林弘宇透露，在“十二五”期间国度电网智能化建立将投资2860亿元。2012年将建立17个智能电网综合示范工程，163座充换电站和910台交流充电桩，智能变电站1329座，改造132座，建立26万户电力光纤到户，在26个省级公司推行配电自动化系统建立，建立8个省级智能电网调度技术支持系统，推行应用3700万只智能电能表。
“智能电网建立将来几年将加速开展，全球智能电网建立形势一片利好。从全球看，各国开展智能电网政府不可缺位。”林弘宇表示。
在美国、日本等兴旺国度，智能电网战略己成为国度重要战略，是在政府统一主导和支持下，集国度以及相关力气来制定和推进的。智能电网战略曾经成为他们抢占将来低碳经济制高点的重要战略措施。中国与其他国度在智能电网开展上的“角力”，不只是一次综合实力和抢占将来低碳经济制高点的比赛，也是推进本身经济可持续开展、确保将来能源平安的需求。
记者从欧盟理解到，近年来英国政府积极对智能电网停止政策支持。为落实2009年出台的《英国低碳转型方案》国度战略，2009年12月初，英国政府初次提出要鼎力推进智能电网的建立，同期发布《智能电网：机遇》报告，并于2010年初出台细致智能电网建立方案。英国煤气电力市场办公室从2010年4月起五年内共动用5亿英镑停止加大范围的实验。英国政府也正在支持一些范畴的匹配性开展，其中包括投资3000万英镑的“插入场”框架，支持电动汽车充电根底设备建立。
英国已制定出“2050年智能电网线路图”，并开端加大投资力度，支持智能电网技术的研讨和示范。之后的工作将严厉依照道路图执行。
在第一阶段（2010年-2020年），英国准备大范围投资以满足近期需求，并树立将来可选计划。近期英国准备扩展现有的根底设备和继续推进试点工程建立，争取早日完善智能电表的部署工作，为以后大范围的研发提供计划和数据支持。
第二阶段（2020-2050），目的是要提供到2050年后各种电力系统选择计划的根本根据。详细内容就是大量开展散布式能源和清洁能源，同时增加智能家居、智能家庭、嵌入式贮存和散布发电以及虚拟电池的应用，并经过智能设计和强化电压设计等进步整个电网的自动化、智能化和控制力。
法国政府也同样对智能电网停止政策支持。法国是能源资源相对匮乏的国度，石油和自然气储量有限，煤炭资源已趋于干涸。鼓舞开展可再生能源及智能电网，进步可再生能源在能源耗费总量中的比例，已成为法国政府在制定相关政策时优先思索的问题。
在德国，很少运用“智能电网”这个名词，而是运用E-Energy，翻译过来就是“信息化能源”。为推进E-Energy的顺利停顿，德国联邦政府经济和技术部特地开设了一个网站，用来发布信息化能源的进度，向公众宣传信息化能源建立的好处。
2008年12月以来，德国政府投资1.4亿欧元施行“E-Energy”方案，在6个试点地域开发和测试智能电网的中心要素。2011年，自日本核危机以来，德国决然参加“弃核”队伍，转向新能源和电动汽车，特别是后者，今年5月16日据政府音讯人士透露，德国政府拟投入10亿欧元补贴，以扶持电动汽车，特别是电池技术的研发。
美国：规范引领智能电网
最近，美国能源部副部长KristinaJohnson在美国无线通讯展的研讨会上发扮演讲称：“如今有个好音讯，那就是美国电网曾经成为20世纪数一数二的创新；但也有个坏音讯，那就是它开展的速度真实太慢了。”
Johnson所强调的，也正是奥巴马政府所关注的。现代化的电网建立对美国来讲是头号重要的。智能电网将在协助消费者省钱的同时，使他们可以监管本人的能源运用状况。智能电网还能使公同事业设备取得实时信息以及时应对电力中缀等突发情况。依据有关的报告估量，装置200万只智能电表将为美国的消费者一年内节约数十亿美圆。
记者从美国太阳能协会理解到，美国于2004年发布了《国度输电技术道路图》，总结了美国完成电网现代化的主要问题和应战，并提出相关倡议。道路图提出经过五种途径完成国度电网《Grid2030》愿景，包括：设计“Grid2030”体系构造；开展“关键”技术；加速市场承受度；增强电力市场运作；树立更强有力的公共和私营之间的协作关系。道路图还细致引见了国度电网完成现代化需求展开的一系列活动，但还有一些问题没有触及到，例如保证这些活动能顺利完成的详细细节、截止日期以及所需求的资源等。这些补充方案还需求电力行业相关单位做进一步考虑。
随着2009年美国政府大范围展开智能电网研发和建立，2009年7月，美国能源部发布了《智能电网系统报告》（SmartGridSystemReport），全面检视了美国智能电网开展情况以及开展过程中存在的问题。报告指出，目前美国智能电网开展最大的问题就是费用问题，据统计，美国仅智能电网丈量体系就需求投入270亿美圆，到2030年美国整个智能电网投入需到达1.5万亿美圆。此外，智能电网规范的互操作性以及开展过程中相关政策的变化，也是智能电网开展面临的问题。
目前，美国智能电网相关规划主要有如下几个方面：电力根底设备战略防护系统、GridWise与GridWorks、现代电网方案、《能源自主与平安法案2007》中智能电网规划和经济刺激方案中的智能电网研发方案。
最近，针对美国智能电网建立项目的负面新闻不时增加。例如，建立费用远远超越最初的预算，消费者埋怨家庭内装置了智能电表反而使电费支出增加等。
剖析人士表示，假如仅依据这些信息，就以为“美国智能电网项目展开不利”尚为时过早。实践上，假如你可以到当地亲身参观美国智能电网建立项目，从炽热的场景与被注重的水平，就能够看出美国希望在能源范畴把握好像其在互联网范畴那样的“霸权”。美国在互联网范畴之所以如此快速开展并控制主导权，主要是出于政府强有力的扶持、技术的规范化、新成员的纷繁参与加速了市场构成等。实践上，美国智能电网项目建立中，也遵照着类似的规律。
以美国商务部下属的国度规范技术研讨院（NIST）为主，美国政府部门研讨了智能电网的互操作性与网络平安等各项技术规范。
最近，NIST发布了新一代输电网“智能电网”的规范化框架明白了75个规范规格、规范和指导方针。其中25个规格和规范是此次发布前肯定的。这25项规范包括了智能电表与家用电器可停止双向无线通讯的技术ZigBee的智能能源标准（SmartEnergyProfile）。
美国商务部有关官员通知记者，智能电网建立项目的主力军外表上是电力公司或者中央政府，但实践主导者却是在世界各地具有分支机构的大型IT企业、在特定范畴内具有中心技术的高科技企业以及非营利组织。这些美国企业或机构无一不具有强大的全球业务分部。例如，从事IT咨询业务的美国埃森哲公司承当了科罗拉多州博尔德智能电网试点项目“智能电网城市”与荷兰阿姆斯特丹、日本横滨智能城市项目的项目管理，美国IBM公司在世界各地的主要城市提供智能城市咨询与IT效劳。
高科技企业方面，最著名的是美国SilverSpringNetworks公司。这家公司为电力公司提供面向智能电网的高级电表架构（AMI）搭建与运转的处理计划。该公司由多个大型高科技企业出资建立，它的执行副总裁兼首席营销官称：“电力公司如今就有必要建立智能电网。”美国加州能源巨头安定洋燃气和电力公司（PG&E）就是该公司的客户。PG&E曾经在加州北部部署了大约700万部智能电表。SilverSpringNetworks公司还为加拿大与澳大利亚提供了AMI处理计划。
新成员之中并非仅有IT企业或高科技企业。美国非赢利组织（NPO）最近也展示了在智能电网方面的绝对实力。美国在这一范畴中，有很多丝毫不亚于民营企业的范围与业务量的事业型NPO.
欧洲：把海上风电北非太阳能融入电网
“最近，欧盟有关圆桌会议进一步明白请求依托智能电网技术将大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能电融入欧洲电网，完成可再生能源的腾跃式开展。”欧盟经济和社会委员会官员法尔克通知记者。
法尔克表示，完成电力供给与需求的互动、谐和，最大限度发挥现有电力系统的潜力，完成电力系统效率、牢靠性以及电能质量的全面进步，并为用户带来经济效益是欧洲智能电网的根本目的。但是，大量散布式微型发电安装的并网是欧洲智能电网开展遇到的理想问题。
欧洲议会2009年经过了促进可再生能源应用的指令，规则到2020年欧盟地域的可再生能源供给量应到达全部能源供给量的20%.而欧盟15个成员国（EU15）（2004年前欧盟的15个成员国）的可再生能源工业的目的是2020年可再生能源发电量到达总发电量的33%.在一系列能源政策的引导下，欧洲肯定了散布式发电的开展方向。与之相顺应的研讨重点集中在动力与能源转换设备、资源深度应用技术、智能控制和群控优化技术以及综合系统优化技术上。其中，与电网相关的研讨主要针对散布式发电系统的电网接入研讨，以及处理散布式发电与现有电网设备的兼容、整合和平安运转等问题。
在英国，智能电网的探究方向是可再生能源发电和智能配电。英国能源公司方案建立的8.6GW潮汐发电工程，将成为世界上最大的潮汐发电站，并方案于2020年把应用风力发电取得的电力直接输入城市电网。
但是，可再生能源应用存在一个突出问题，就是目前得到普遍应用的太阳能微风能发电受气候条件影响严重，供给情况稳定性差，气候条件的任何变化都会立刻招致发电质变化。在电力需求增加或供给降落时，电网频率有可能发作变化。当大型风电场的风速明显降低，或太阳能电站上空飘过一片云，电网频率可能会降落。若频率降落幅度到达1Hz，应急发电安装必需立刻增加供电量；若电网频率降落幅度到达48.8Hz，欧洲电网运转管理中心必需切断局部线路的供电，这意味着一些地域会因而停电。
在英国电网中，典型的电能流向是从北向南，在低压用户端（电压为400V）有一定数量的家庭运用燃气热电联产机组或太阳能光伏发电安装、风力发电安装。固然原来的输电网依然存在，但是新建的输电网更多的是互动供电网络。互动住宅供电能够将住宅中剩余的电力逆向输入电网，这是英国电力法中已明白规则的运转方式。因而，电网公司面临着技术上的改良和创新（如需求双向维护等），这种互动供电给电网的稳定控制和调度形成很大艰难，不但给电网技术、体系、市场、管理等方面形成影响，而且对传统的供电、发电、输电、配电也是一种应战。
同时，在用电负荷侧对电网稳定运转的请求停止响应，是近年来智能家电技术开展的新课题。以冰箱为例，冰箱与电网运转管理中心之间能够停止双向信息交流，在电网供需均衡呈现异常时，冰箱的控制安装会立刻做出响应，依据电网频率的变化幅度以及冰箱内各区域的温度，在完整不耗电或低耗电形式下运转。普通状况下，只需冰箱内相应区域的温度不高于规则范围，紧缩机将处于停机状态。不同家电产品的需求响应形式有所不同，目前欧洲家电企业正在积极开发这类产品。
记者从欧盟经济和社会委员会理解到，在欧洲智能电网技术课题中，家用燃气热电联产安装并网技术的开展，将促进燃气热电联产安装的提高。
燃气热电联产安装的并网与太阳能光伏发电安装的并网有类似之处，两者均由电网末端向电网供电。燃气热电联产安装的优点在于，供电时间和功率更易控制。应用智能电网的信息交流功用，运用者能够规则家用热电联产安装向电网供电的时间和供电量。应用智能电网停止谐和运转，可以完成双向的实时信息交流，更有利于进步电网的牢靠性、电能质量和运转效率。
目前，法国政府鼓舞家庭装置微型发电安装，如家用燃气热电联产安装。在应用燃料取得电能的过程中，通常需求先将燃料的化学能转换为热能。依照热力学原理，热能不可能全部转换为电能，发电过程必然产生副产品热量。热电联产是对发电过程中产生的两种方式的能量电能和热能均加以有效应用。家用燃气热电联产安装的典型运转方式是，将燃气转换为动力或直接发电，同时回收应用热能。因而，相关于大型发电设备而言，家用燃气热电联产安装的能源应用效率能够进步1倍左右。不过，目前英国度用燃气热电联产安装的装置数量依然很少，还没有对英国电网运转形成明显影响。
与日本家用燃气热电联产机组主要采用内燃机为原动机的做法不同，欧洲的产品则更多运用外燃发起机为原动机，以斯特林循环为主，少量采用朗肯循环。采用外燃发起机的产品能够运用的燃料品种较多，维护工作量少，不少产品在10年或10年以上的运用期内无需维修。但是，这种产品的热电转换效率较低，通常为15%～20%，分离热应用措施后，普通热应用效率约为80%.2010年，德国群众和LichtbLick能源公司协作消费家用燃气热电联产机组，该产品最突出的特性是采用了先进的烟气冷凝热回收技术，热应用效率高达94%，机组的热电转换效率超越20%.群众公司和LichtbLick能源公司方案的年消费才能为1万台以上。
