智能电网深度研究-现状及未来

智能电网研究报告

一、智能电网的定义及特征

1．定义：

“坚强智能电网”以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。因此，“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本内涵。只有形成坚强网架结构，构建“坚强”的基础，实现信息化、数字化、自动化、互动化的“智能”技术特征，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用。特高压就为发展智能电网提供了坚实的基础。

2．特征：

●自愈——传感器对电网实时监控和在线评估，预防、发现、快速诊断和消除故

障隐患；

●兼容——支持分布式发电和插电式电动汽车即插即用，容纳风电等新能源大规

模接入；

●互动——实现双向互动智能传输数据和动态浮动电价制度，有效减少家庭、办

公室和工厂电力消耗；

●优化——对资产进行持续监控，延长资产使用寿命，避免中断事件；

●集成——实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，

形成全面辅助决策支持体系。

二、国外智能电网的发展现状

Zpryme预测，2014年全球智能电网市场将达1714亿美元，而2009年为693亿美元。如今各国在争先恐后地拉开打造智能电网的大幕，并将其上升为国家战略来推进。

1．欧洲国家：实现可再生能源大规模集成

欧洲智能电网计划名为SuperSmartGrid，译为超级智能电网。它是将广域电力输送网络与智能电网结合起来的广域智能网络。通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风能等可再生能源发展，将满足欧洲的能源需要，完善未来的欧洲能源系统。

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》明确强调，欧洲已经进入一个新能源时代，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。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。以英法德为代表的欧洲北海国家今年1月正式推出了联手打造可再生能源超级电网的宏伟计划，该工程将把苏格兰和比利时以及丹麦的风力发电、德国的太阳能电池板与挪威的水力发电站连成一片。

包括德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、瑞典、爱尔兰和英国在内的欧洲9国还希望在今年9月前制定新一轮规划，在未来10年内建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网，这是实现欧盟承诺的关键步骤之一。到2020年为止，可再生能源在欧盟能源供

应系统中的比例将达到20%。

国际能源署预计，到2030年，欧洲需要为电网升级改造投入约5000亿欧元，其中智能电网的比重最大。欧洲智能电表市场过去几年取得了重大进展，许多国家迈向电网全面自动化，其中意大利已有一大半的传统电表改换为智能电表，丹麦电力的近20%来自风力发电，已开发出世界上最智能的电网。

2．美国：投百亿美元建智能电网

美国的智能电网计划叫做SmartGrid，译为统一智能电网，是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系。这个体系就是以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。

2008年4月，美国科罗拉多州波尔得市已经建成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。去年初，美国总统奥巴马发布的《经济复苏计划》中提出，总计投资110亿美元，建设可安装各种控制设备的新一代智能电网。2009年4月16日，奥巴马政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。美国国家标准技术研究所在2009年9月公布了智能电网标准化框架1.0版本，为智能电网的正式建设进行了诸多准备。2009年10月底奥巴马宣布了斥资34亿美元的智能电网技术研发项目，将建构智能化、稳固、效率和可靠的电网系统，以给用户带来多种节能方法，提高效率并促进风能和太阳能等可再生能源的开发。该法案推动电网现代化的100项项目计划，每个项目最少补助40万美元，最多补助两亿美元，全部工程将在3年内完成。美国计划到2020年把可再生能源比例提高至20%。如今，美国一些电厂已经开始大规模安装智能电表，并进行了许多电动车与可再生能源的结合实验。

美国智能电网发展大致可分为3个阶段：第一阶段是2009年，各州政府计划并着手发展；第二阶段是2010-2020年，家电设备能通过有线或无线方式远距离操作；第三阶段是到2030年，各种电器设备都能自行控制负荷量。据美国电力研究所评估，到第三阶段，全美用电量降幅可达到4%，换算下来，等于可节省204亿美元的电费。

Zpryme发布研究报告预测，美国智能电网市场2014年将比2009年的214亿美元大增一倍，达到428亿美元。

3．日本：新能源是重点领域

为实现“低碳社会”，日本于去年3月公布了包括推动普及可再生能源等政策在内的政府发展战略议案，其中包括被称为“智能电网”的实证试验、在学校集中引入太阳能发电以及为电动汽车配备快速充电器等。2009年年中日本电气事业联合会正式发表了“日本版智能电网开发计划”，其核心内容是：太阳能发电预测系统、高性能蓄电池系统、火力发电与蓄电池相组合的供需控制系统。由此可见，虽然日本对智能电网的研究开发正处于起步阶段，但日本在构建智能电网过程中注重凸显自己的特色。

日本智能电网的重点领域是新能源领域。目前，日本的配电网已经非常先进，但是，随着太阳能发电等新能源供应的增加，供电稳定性可能会受到挑战，需要引入智能电网，确保供电系统的稳定性与可靠性。由此可见，日本智能电网的主要领域是新能源发电等分布式电源领域。

日本智能电网还提倡“能源信息化概念”。日本除了注重大规模的输电网智能化外，更加注重家庭与社区的高效率用电问题。日本重视开发家电对电力与能源消费的“可视化”控制体系和电力信息传送控制平台，确保能源利用的信息化。

三、中国智能电网的发展状况

1．2009年5月特高压大会首次提出中国“坚强智能电网”概念

在2009年5月末召开的特高压国际大会上，国务院副总理张德江表示，中国将从实际出发积极探索符合中国国情的智能电网发展道路。这是我国高层领导首次在公开场合表达对智能电网的态度。会议上，国家电网公司公布，将分三个阶段推动坚强智能电网的建设，共计投资预计超过4万亿。

第一阶段为2009年至2010年为规划试点阶段，预计投资5500亿元，其中特高压电网投资830亿。主要是制定发展规划、技术和管理标准，进行技术和设备研发，及各环节试点工作；主要目标：特高压两纵两横加快建设，向家坝-上海±800kV 直流、宁东-山东±660kV 直流建成，西北750kV 电网“十一五”规划完成；高级调度系统在各网省局试点，调度系统市场增长30%以上；全数字化变电站大面积试点，数字化开关和数字化互感器得到试用；750kV柔性输电建成示范工程，百兆级SVG 和500kV 短路电流限制器研制并建设示范工程；用电管理采集系统在公用变、商业用户和大客户全面建设；分布式电源接入方案，实用性配电自动化系统和配电管理系统研发试点。

第二阶段为2011年至2015年为全面建设阶段，预计投资2万亿元，其中特高压电网投资3000亿。加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；主要目标：高级调度系统全面推广，原有调度系统更新、升级；全数字化变电站全面建设；500kV 短路电流限制器大规模采用，静止同步串联补偿器、统一潮流控制器示范应用；智能电表和用电信息采集系统大规模深入到居民小区，双向互动在大城市得到推广；配电管理和配电自动化全面推广应用，分布式电源接入。

第三阶段为2016年至2020年为引领提升阶段，预计投资1.7万亿元，其中特高压投资2500亿。全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。主要目标：高级调度系统、全数字化变电站成为标准配置；柔性输电技术全面应用；智能电表全面覆盖，双向互动，智能家电走入家庭；自愈、灵活、可调度智能配电网建成；分布式能源、实用型储能装置、电动汽车充电站在主要城市广泛应用。

2.2010年1月国家电网公布了今后十年的“坚强智能电网”建设规划

在《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》规划提出，到2020年，我国将基本建成坚强智能电网，形成以华北、华东、华中特高压同步电网为接受端，东北、西北电网为输送端，连接全国各大煤电、水电、核电和可再生能源发电基地的坚强电网结构。届时，特高压及跨区电网的输送能力超过4亿千瓦，可满足全国各个电力负荷中心的用电需求。

我国智能电网的发展战略将采取“一特四大”（特高压电压、大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源基地）战略，这与欧美智能电网改革所基于的一网（电力网）一线（电力线）不同。欧美电网经过多年的快速发展，网架结构稳定，在智能电网建设上偏重于配电层技术的应用，而中国电能75%来自火力发电，新能源、分布式可再生能源比例小，在智能电网建设中首先偏重于输电层面的技术完善。

四、中国智能电网细分行业

图1 智能电网整体产业链图

各个阶段投资布局的重点对各个相关行业的投资机会有所不同。根据电网的规划实施阶段来看，初期智能电网的建设主要体现在特高压建设的推进、用电端采集系统的推广以及智能化、新能源并网技术的试点应用、数字化变电站的试点建设等方面。因此，在智能电网初期阶段只有具有一定规模的产品需求才能使相关行业具有投资价值。

1、超、特高压设备

（1）特高压设备的特点与发展趋势；