IBM能源业务拓展部总经理余红光谈智能电网

电力18讯：    《科技与企业》 紫轩/文

   【编者按】金融危机、气候变暖、能源紧张、环境污染……世界正在日益融为一体，而我们也面临着越来越多的全球问题。但幸运的是，自进入信息时代，科技的发展使人类历史上第一次出现了几乎任何系统都可以实现数字量化和互联的事实，并且在此基础上我们能够做出更加智慧的判断和处理。

    人类将建造一个数字化网络系统，能够将能源转换、传输、配送、终端用户服务等整个电力价值链中所需要的各种电气设备和设施有机的连接在一起，并通过智能化控制技术使整个电力价值链得以优化。未来电力系统将充分利用各种能源资源，特别是风能、核能、太阳能等可再生清洁能源，逐渐加大分布式能源接入，并与各种形式的能量存储系统结合，实现精确供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到一个全新的水平，污染与温室气体排放降低到一个环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益到达到一种合理而有利的状态。IBM公司CEO塞缪尔?帕尔米萨诺对奥巴马如是说，将信息革命与新能源革命整合――大力发展智能电网。

    智能电网的目标是提高电网运营的安全性、可靠性和经济性，降低用户的电费支出，并提高能源利用效率，实现节能减排。智能电网涉及到电网的数字化、分布式能源管理、能量存储、IT整合等技术，欧美等先进国家已经在智能电网方面开展了积极的研究和实践。那么，未来智能电网的发展及前景如何？本刊对IBM能源业务拓展部总经理余红光先生进行了采访，探讨未来智能电网的发展。

    智能电网将推进中国电力的创新发展

    智能电网在一次电网基础上建立了一个完整的企业级信息架构和基础设施体系，实现对电网运行、电网资产和电力客户的全面持续监视，利用"随需应变"的信息，来提高电力公司的服务水平、可靠性和效率。智能电网整体上有三个层次，第一层次，实现对电网运行状态、资产设备状态和客户用电信息的更实时、更全面和更详细的监视，消除监测盲点，提高电网的可观测性；第二层次，提供先进的IT技术手段，实现了对电力企业信息的传输和集成；第三层次，在信息集成的基础上，进行高级分析，提高可靠性、降低成本、提高收益和效率。

    我国电网企业当前的挑战主要体现在如何提高电力投资和建设的效率，确保电网运行的安全可靠性，提高电网运营维护的水平，提高对用户的服务水平以及提高自身的管理水平。IBM携手全球领先的电力专业研究机构和大型电网企业，在智能电网方面开展了大量的研究和实践，帮助电力企业建立起电网运行和管理的"中枢神经系统"，并于2006年底发布了《建设智能电网创新运营管理-中国电力发展的新思路》白皮书，倡导通过智能电网的建设，创新运营和管理，提高电力投资和建设效率、确保电网运行可靠性、提高电网运营维护水平、服务水平和电力企业的管理水平。IBM期望以创新的思路帮助中国电网企业创新运营模式，构建"智能电网"，从而推动中国电力行业的和谐发展。

    "随需应变"的智能电网

    "智能电网"从其架构层次上包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五大方面。高级分析和优化是智能电网应用的核心，能够有效地帮助电网企业提升电网运营水平和效率，支持关键业务战略的实现。智能电网中，高级分析和优化主要关注资产生命周期分析、电网规划设计优化和电网运行优化三个方面。要实现智能电网的高级分析和优化，需要多个基础应用系统以及大量的数据支持，除了电网企业目前已经普遍建立的自动化和管理系统之外，还需要以下关键应用和技术，包括高级计量管理(Advanced Metering Management，AMM)、远程资产监视和控制(Remote Asset Monitoring and Control)、移动作业管理(Mobile Workforce Management)和基于IP的SCADA(IP-enabled SCADA)，等等。

    通过智能电网的建设，能有效解决电网企业普遍存在的数据收集体系残缺、通信体系兼容性差、应用系统相互割裂、数据缺乏深度利用等问题，实现数据的随需应用，帮助电网企业建立起电网运行和管理的"中枢神经系统"。目前，智能电网在国外先进电网企业的实施和应用已经为企业带来了卓著的价值回报。

    国外智能电网实践带给我们的启示

    智能电网不是一个单纯的技术问题，涉及到电网企业的业务流程优化、管理模式创新等。IBM的国际实践表明，智能电网不是一个固定的、一成不变的方案，电网企业要根据自己的业务目标和要解决的关键问题，对智能电网进行裁剪和调整，以适合自己的情况。

    对以欧美国家为代表的智能电网的研究和实践进行分析，能够为我国电力行业开展智能电网工作带来有益的启示和借鉴：

    智能电网是为实现企业综合业务目标和战略，涵盖电力的规划/建设、运行、作业和资产维护、客户服务等整个价值链，而不仅仅局限于电网运行自动化；因此，国外电力企业一般做法是从其企业战略目标和业务需求出发，为了解决企业发展的根本问题，通过自上而下的分析，导出智能电网的建设内容和建设路径；

    智能电网不是多个应用系统的简单相加，更不等同于某一个或某几个自动化系统，而是综合一次电网改造、先进IT技术和业务创新的企业级整体方案，需要科学、完整的方法论指导以及项目群管理经验；

      智能电网的建设内容不是固定和一成不变的，要密切结合企业的实际情况和基础条件；

      智能化电网不是对已经建设的IT资源(采集、通信、应用、集成)的推翻和重建，而是继承、补充和发展

       智能电网不是单纯的技术问题，更重要的是观念转变和业务的创新：从业务条线出发向企业整体视角转变，从满足目前业务要求向具有前瞻性、先进性的业务考虑转变；

       特定的电网发展阶段，决定了我国电力行业面临着技术和管理两方面同时提升的要求：一方面，我国电力企业具有装备先进、新系统众多、局部自动化水平高的突出特点，另一方面，又有传统的管理模式和方法、系统整合和综合应用水平低、总体自动化水平低的特点。因此，我国电力行业在探讨智能电网时，除了借鉴国外研究成果和实践外，还要结合中国电力行业的实际情况，寻找适合我国电网发展特色的智能电网建设道路。


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    智能电网发展一览表

    早在2001年，意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络。

    2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是(Swarm群体行为)原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。

    2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》(A European Strategy forSustainable，Competitive and SecureEnergy)强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。

    2006年中期，一家名叫“网点“(GridPoint)的公司最近开始出售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网+通信技术调整家用电器的用电量。

    2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。

    2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略。

    2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安排了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。

    2008年9月 Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。

    2009年1月25日美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表――美国行将推动互动电网的整体革命

    2009年2月2日能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。

    2009年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。       

    2009年2月10日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表PowerMeter的用电监测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。

    2009年2月28日，作为华北公司智能化电网建设的一部分――华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。

    美国谷歌2009年3月3日向美国议会进言，要求在建设“智能电网(Smart Grid)”时采用非垄断性标准。

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    能源专家提出的“互动电网”

    我国能源专家武建生提出的“互动电网”。“互动电网”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，主要解决三个问题，一是以信息技术改造和提升现有的能源体系，特别提高集能源大成的传统电网体系的能源效率；二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的创新能源利用体系；三是要建造消费者和生产者互动的精巧、智慧和专家服务化的能源运转体系。

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    智能电网与传统电网的博弈

    智能电网包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。与传统电网相比，智能电网可以在以下几个方面发挥突出作用：

    一是有效保证电力安全可靠性。智能电网较传统电网更加坚强并具有更大“弹性"，可以有效地抵御自然灾害、外力破坏等各类突发事件给电力系统造成的影响；并具有强大的“自愈"功能，可以通过远程设备在线监视和系统信息分析，更加及时、准确地预测和处置各类系统故障，尽可能避免或减少因停电或电力供应质量问题造成的严重后果。

    二是有效提高需求侧管理水平。智能电网通过分时定价等激励机制的实施和智能电表等工具的应用，实现供电企业与用户之间的充分互动，使用户根据负荷情况自主作出响应，把高峰时段的部分电力需求转移到非高峰时段；还可通过电力存储技术的推广，如电动汽车、油气混合动力车等，提高低谷时段电能、特别是可再生能源的利用效率。

    三是有效促进分布式可再生能源发电的发展。智能电网具有强大的兼容性，这就为分布式可再生能源发电的发展创造了条件。国家通过鼓励家庭和企业安装小型高效的太阳能、风能或其他可再生能源发电设备，同时支持消费者购买或出售“绿色电力"，使之成为大电网的有益补充，既可以加快可再生能源开发利用，又可以加快低效小火电的淘汰。

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    电网公司力挺电动汽车

    由于核电和风电的不断发展,晚上过剩的谷电已成为电网公司的心病,国家电网公司对发展电动车表现出越来越大的兴趣。    

    以“谷电”占一半计,夜间“赋闲”的机组就有4亿千瓦。建设十三陵抽水蓄能电站80万千瓦用了37.31亿元,建5000万千瓦抽水蓄能电站就需2000多亿元。利用智能供电系统为电动车充电,“智能分散调峰”5000万千瓦,所需增加的充电设施远用不了1000亿元。估计,1000万辆轿车和100万辆公交车一天总计是3.4亿度电替20万吨油。另外,每年生产和维持纯电动汽车的总产值也将达上万亿元。

    由于我国特殊的能源结构和社会经济发展现状，推广应用电动汽车具有更宽广的前景，有利于减少我国对石油的依赖、保障能源安全。目前，在杭州城区已经建了国内首创的、可换可充的多功能充电站。国家电网公司在经营区域内加大电动汽车推广力度创造并积累了宝贵的经验。电力专家将不断加快电动汽车能源供给模式和推广应用前景研究，探索电动汽车发展与“智能电网”结合的共赢机制。

    业内专家认为电动汽车商业化和完善充电站等配套设施是“鸡”与“蛋”的关系，是政府应该先建立配套的充电站等设施，还是企业应该先量产电动汽车？谁也不愿意先行。而最近出台的新能源汽车示范推广政策有望打破这一僵局，通过政府财政补贴的形式，让企业首先量产新能源汽车。此外，配套设施建设还面临一些问题，设施建设太少，难以满足使用者的需求；建设过多，又需要大量资金，因此目前该项目仍然进展缓慢。

    如何推动我国电动汽车产业发展，或许国外的经验能够给我们更多借鉴。对于电动汽车充电的问题，戴姆勒东北亚投资公司副总裁李洁表示：“电动汽车的充电设备标准应尽可能统一，否则德国生产的汽车拿到中国无法充电，不同品牌的汽车也无法充电，这将严重影响电动汽车的推广。”