上海智能电网产业初探

上海市智能电网产业发展初探

牛刚　黄志峰

一、智能电网的概念

智能电网以物理电网为基础，复合先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、新能源技术等高新技术领域，涵盖发电、输电、变电、配电、用电、调度等电力系统的各环节，形成一个高度智能化的新一代电网，较传统电网具有更加安全、可靠、经济、环保、互动等优点。智能电网将实现最少的能源投入，保证电力安全供应，实现能源高效利用，减少污染和温室气体排放、降低用户用电成本，提高电网投资效益。未来智能电网将具有自愈、互动、兼容、优化、优质、坚强等六大特征。详见图1。

图1　智能电网特征

二、国内外智能电网发展概况

图2　美国智能电网发展路线

注：1. EPRI为美国电力科学研究院简称。

2. DOE为美国能源部简称。

3. NETL为美国国家能源技术实验室简称。

图3　欧盟智能电网发展路线

智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势，世界各国开始关注智能电网的发展，积极推进研究和建设。

（一） 美国智能电网发展概况

美国于20世纪初率先提出智能电网概念，其智能电网发展战略为先期突破智能电网用户端和低压配网智能化，之后推行可再生能源和分布式电源系统集成技术与电力储能技术，最终发展高温超导电网。美国智能电网发展过程见图2。

（二）欧盟智能电网发展概况

欧盟委员会于2004年启动智能电网研究与建设工作，由于欧洲电网属于分布发电与交互式供电发展模式，更适宜智能电网的改造和建设，因此，智能电网在英国、法国、德国等已形成发展潮流，已有大批电力企业投入智能电网建设，内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节。欧盟智能电网发展路线图详见图3。

（三）我国智能电网发展概况

国家电网公司在2009年4月华盛顿会议上发表主旨演讲称：“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。” 2009年5月在特高压输电技术国际会议上，国家电网公司正式对外公布了“坚强智能电网”计划。国家电网已针对智能电网建设专门成立了智能电网工作部，负责智能电网建设相关重大问题的组织领导工作。

2009年，南方电网公司提出要进一步研究把握智能电网的实质内容，结合南方电网实际，研究制订方案，实事求是地推进智能电网建设。

国家电网公司把智能电网建设分三个阶段实施，2009～2010年为规划试点阶段；2011～2015年为全面建设阶段；2016～2020年为引领提升阶段。图4所示为国家电网公司三阶段建设投资估算。

在超4万亿的投资总额中，其投资组成如图5所示。

图4　国家电网公司三阶段建设投资估算

图5　投资组成

三、上海市智能电网产业发展分析

（一） 上海市发展智能电网产业优势

智能电网建设将带动传统电力设备制造企业的技术进步和产业升级，同时带给传统通信和信息产业相关企业进入智能电网市场的机会。智能电网产业的高速发展在带给上海GDP增长的同时，也提供给上海应对降低能耗、改善环境的一个行之有效的手段。占据着90%以上电能消耗的用户端的工矿企业及楼宇居民用户对节能改造具有迫切需求，具有较大吸引力。在解决盈利模式等问题后，各方对智能电网建设需求空前旺盛。

智能电网技术是传统电网技术与现代通信、信息等技术高度融合的多学科交叉技术，因此智能电网建设的推进需要雄厚的科研实力和先进制造业作为保障，上海在此具有明显的优势，为上海智能电网产业发展奠定了良好的基础。本市在智能电网研究方面，已经由上海交通大学牵头成立了国家能源智能电网（上海）研究中心，该研究中心的成立提供了智能电网研究的开放平台，为上海乃至全国智能电网产业发展做技术、人才等各方面的准备。(www.xing528.com)

（二）上海市发展智能电网产业劣势

上海发展智能电网产业的过程中也应清醒认识到上海的劣势和不足。上海虽是国内传统的三大电力设备生产基地之一，在火电、核电、气电等发电设备生产方面具有雄厚实力的实力，但是在输、变、配电领域上海的企业在国内市场已经无任何优势。国家电网公司近几年加大了企业管理制度的建设工作，把电网建设过程中10kV及以上设备和电表实行集中招标管理，同时国家电网公司并购或入股了一些优势电力设备制造企业，因此上海进入该领域的难度较大。

（三）上海市智能电网发展重点

我国电网建设工作主要由国内两大电网公司完成，目前我国智能电网相关推进工作也主要由国内两大电网公司推进开展，结合国内智能电网发展特点，上海应发展智能电网产业作为发展重点，占领国内智能电网建设的制高点，上海有可能在以下产业开展相关工作：

1. 新能源接入

——新能源接入逆变器　通过技术引进与自主创新的方式，重点研制兆瓦级双馈风电机组变流器组、直驱风电机组逆变器和太阳能光伏发电逆变器，满足电网对新能源并网要求，鼓励本市企业研制低成本、高可靠性的太阳能光伏逆变器，提高逆变器的环境耐受性，结合太阳能光伏发电站地理位置等特点进行产品开发。

——无功补偿器方面　重点研发动态无功补偿装置，实现新能源接入变电站的动态补偿，提高接入系统的可靠性和电压调节能力，满足新能源并网技术要求。

2. 储能

——钠硫电池　该方式是国际上大容量储能电池采用技术之一，利用上海在钠硫电池研究领域居国内领先，本市“钠硫电池研发基地”率先完成世博园智能电网综合示范项目试点应用的重要任务，发挥先发优势。下阶段工作重点转为逐步改进技术与生产工艺，降低单位千瓦的制造成本，提高可靠性，实现商品化应用水平。

——其他储能方式　在发展钠硫电池储能同时，兼顾发展钒液流电池、超级电容等具有发展潜力的储能技术。

3. 智能化变电站

——智能化设备的开发　上海在传统的输变电领域中的一次设备没有优势，但是智能变电站标准给上海的企业一次产业升级的良好机遇，国内生产一次设备的企业目前大都还不具备智能变电站IEC61850标准研究的实力，鼓励上海相关企业抓住机遇加快推经智能化设备的开发。

——智能化变电站系统解决方案　重点研发符合IEC61850标准体系的变电站二次系统，包括变电站数据采集管理系统、综合保护系统、故障数据分析系统等，提供智能变电站二次系统的综合解决方案。

4. 智能电网工程服务

——标准制订及建立公共服务平台方面　限制智能电网用户端发展的瓶颈为缺乏相应的标准体系，各国在发展过程中针对自身特点在不断完善各自标准。鼓励上海相关具有技术优势的企业，搭建智能电网用户端整体架构，制订智能用户端相关技术基础标准，引领国内智能电网用户端的发展。

——工程解决方案服务　结合目前国内实际情况，重点研究商用楼宇与工矿企业用户端解决方案，围绕智能电网用户端关键技术研发，发展智能电网用户端解决方案、检测服务及检测装备的产业化，由政府相关部门协调选择试点楼宇和企业，开展示范和推广工作。

四、上海市发展智能电网产业措施及对策建议

（一）制定发展政策，引导产业健康发展

加强组织领导，由市政府领导挂帅，政府部门及电力公司等相关部门企业参与成立本市智能电网发展研究专家小组，开展智能电网技术路线图研究，进一步明确发展目标和路径。通过政府部门组织协调高校、科研机构、电网企业和设备制造商等相关各方，达成共识，消除智能电网技术理解偏差、发展道路不清的问题，找准本市智能电网发展切入点，抓紧制定智能电网产业发展政策，落实涉及智能电网产业发展的专项规划和产业发展各项措施，推动本市智能电网产业健康持续发展。

（二）加强基地建设，促进产业聚集发展

发挥产业基地的示范、带动和辐射作用，落实智能电网企业项目落地等相关政策，推动传统电力设备制造企业、通信和信息技术服务企业、高校科研院所等单位进行资源整合，实现产品转型和产业升级。按照市场运作、政府引导的模式加快科研成果向产业化发展进程，围绕相关龙头产业，带动具有技术领先的企业进一步发展，加快在产业基地形成智能电网重点产业领域的集群发展态势。

（三）积极推动试点，带动产业快速发展

积极推动智能电网产业试点工作，遵循“科学研究、统筹规划”发展思路开展。目前阶段主要工作为高标准、高质量完成世博园智能电网综合示范项目建设配套工程及国家电网公司的智能变电站示范工程。在此基础上，由政府协调选择合适的“一栋大楼、一个企业和一个电网”逐步推进智能电网试点工作，最终推广城市地区级的智能电网解决方案，通过试点工作提供给本市智能电网装备制造企业及服务企业积累运行经验，从而给国家和本市提供成熟的产品和解决方案，以应用示范带动智能电网产业发展。

（四）加大研发投入，推动产业创新发展

通过智能电网产业发展需求，支持智能电网前沿和跨学科的基础和应用研究，通过攻关确立本市研发优势，同时促进科研机构与企业之间密切合作，加快科研成果转化到产品应用。建立面向产业的公共服务平台，公共服务平台的建立有效避免在研发过程中出现重复投入，合理利用资源。上海应抓住国家能源智能电网（上海）研发中心在上海挂牌的大好机遇，加快智能电网关键技术的研发工作，形成智能电网产业核心竞争力。