關(guān)于我國智能電網(wǎng)及其發(fā)展的思考

□王熙喜

( 上海大智慧股份有限公司，上海 200127)

在新一輪能源競爭中，中美都將“智能電網(wǎng)”視作能源戰(zhàn)略重點加以規(guī)劃。目前我國電網(wǎng)智能化投資的比例較低，為改變現(xiàn)狀，我國電網(wǎng)智能化投資分三個階段進行改造升級。

一、智能電網(wǎng)的基本情況

2010年6月30日，智能電網(wǎng)兩項子規(guī)劃——《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》和《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備(系統(tǒng))研制規(guī)劃》正式由國家電網(wǎng)發(fā)布，標(biāo)志著我國智能電網(wǎng)邁出了“具有實質(zhì)性的一步”，媒體稱將引爆萬億商機，但將從明年才能開始逐步實現(xiàn)。《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》提出了綜合與規(guī)劃，以及包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度在內(nèi)的一系列“智能”分支、26個技術(shù)領(lǐng)域、92個標(biāo)準(zhǔn)系列的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。從各環(huán)節(jié)來看，變電、配電和用電三個環(huán)節(jié)的智能化投入金額最多，預(yù)計占整個智能化投資的比例分別為21%、22%和33%，合計達76%，約3000億元。

6月30日，國家電網(wǎng)公司與中國科學(xué)院在京簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，決定在智能電網(wǎng)領(lǐng)域進行戰(zhàn)略合作，聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)與相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化研究，積極推進堅強智能電網(wǎng)建設(shè)。雙方將重點在電動汽車、物聯(lián)網(wǎng)及傳感器、高溫超導(dǎo)、電力光纖到戶、大容量儲能系統(tǒng)、半導(dǎo)體照明、信息處理和智能城市等領(lǐng)域開展合作。

國家電網(wǎng)華東電網(wǎng)有限公司董事長帥軍慶說，中國發(fā)展智能電網(wǎng)的特點與歐、美又有不同。其獨特挑戰(zhàn)是保障特大規(guī)模、特高電壓等級、特大輸電能力輸電網(wǎng)的“清潔、安全、自愈、經(jīng)濟、互動”運行。這是由我國能源的資源與需求呈逆向分布決定的，客觀上需要實現(xiàn)能源的大范圍轉(zhuǎn)移，需要大幅提高線路的輸送能力。特高壓電網(wǎng)是指交流1000千伏、直流正負(fù)800千伏及以上電壓等級的輸電網(wǎng)絡(luò)，目前全國特高壓電網(wǎng)建設(shè)還亟待進一步完善。智能電網(wǎng)的特點是傳統(tǒng)電力裝備產(chǎn)業(yè)與新興產(chǎn)業(yè)的高度融合，產(chǎn)品高度集成，技術(shù)含量和附加值高，產(chǎn)業(yè)鏈長，經(jīng)濟帶動作用強。通過智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還能相應(yīng)促進風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和電動汽車的普及，已成為我國實施能源發(fā)展戰(zhàn)略、把握全球產(chǎn)業(yè)調(diào)整機遇、搶占新一輪發(fā)展制高點的重要產(chǎn)業(yè)之一。國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示，隨著堅強智能電網(wǎng)的建成，未來10年，國家電網(wǎng)公司預(yù)計可累積減排約105億噸二氧化碳，對國家完成2020年碳強度降低40%～45%目標(biāo)的貢獻率為20%以上。

二、智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)發(fā)展重點

2010年國網(wǎng)設(shè)備總投資為2500億元左右，由于智能電網(wǎng)工作尚處于試點階段，今年主要任務(wù)是75個電動汽車充電站、6200個充電樁和其他智能電網(wǎng)示范工程建設(shè)，投資不到250億元，低于10%。6月30日公布的《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備研制規(guī)劃》在中國首次系統(tǒng)地提出了包括7個技術(shù)領(lǐng)域、28個技術(shù)專題和137項關(guān)鍵設(shè)備的研制規(guī)劃，并且有針對性地劃分了“已有設(shè)備”、“在研設(shè)備”和“待研設(shè)備”等類別。

發(fā)電環(huán)節(jié)：新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)和大容量儲能系統(tǒng)。風(fēng)電、太陽能發(fā)電具有間歇性和不穩(wěn)定性，風(fēng)電和太陽能裝機容量的增大對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性造成了不利影響。大規(guī)模儲能設(shè)備主要分為化學(xué)電池儲能、機械儲能、燃料電池儲能等。其中化學(xué)儲能主要分為鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池儲能。機械儲能主要為抽水蓄能儲能。 預(yù)計到2020 年電網(wǎng)接入風(fēng)電超過1 億千瓦，光伏發(fā)電超過2000 萬千瓦，抽水蓄能達到5000 萬千瓦。同時推廣應(yīng)用10 兆瓦級大容量儲能設(shè)備。

輸電環(huán)節(jié)：柔性輸電和特高壓 。主要是解決靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)等輸電新技術(shù)的國產(chǎn)化以及特高壓交直流輸電技術(shù)國產(chǎn)化問題。

變電環(huán)節(jié)：智能化變電站。實現(xiàn)全網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、實時信息共享以及電網(wǎng)實時控制和智能調(diào)節(jié)。 行業(yè)內(nèi)主要的企業(yè)包括南瑞繼保、國電南瑞、北京四方、許繼電氣、深圳南瑞、積成電子等。

配電環(huán)節(jié)：配電自動化和分布式能源接入。配電環(huán)節(jié)主要解決我國配電網(wǎng)架薄弱、配電自動化普及率實用化低、分布式能源接入、儲能和電動汽車普及問題。 預(yù)計到2015 年，電動汽車充電站建設(shè)達到4000 個，到2020 年達到10000 個。

用戶環(huán)節(jié)：智能電表。用戶環(huán)節(jié)的重點方向是實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動。同時通過智能電網(wǎng)推動智能樓宇、智能家電、智能交通等領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，改變終端用戶用電模式，提高用電效率。據(jù)IBM最新的一份研究報告，意大利主要的電力運營商2001年啟動了AMM項目， 安裝和改造約3000萬智能電表， 實現(xiàn)自動抄表和管理，為該電力公司節(jié)省約5億歐元管理費用。

調(diào)度環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)需要解決的問題有：大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、節(jié)能減排和資源的優(yōu)化配置、新能源和可再生能源的接入控制等。目標(biāo)是在國調(diào)、5 個網(wǎng)調(diào)及26 個省調(diào)建成智能調(diào)度支持系統(tǒng)并在地縣調(diào)進行推廣應(yīng)用，提升大電網(wǎng)調(diào)度駕馭能力，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行。在網(wǎng)省調(diào)市場，國電南瑞的市場占有率達到了 78%；在縣調(diào)市場中國電南瑞的市場占有率大約為 30%。

三、智能電網(wǎng)領(lǐng)域具體領(lǐng)域分析

我們上面分析了智能電網(wǎng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用及各環(huán)節(jié)未來投資的金額和投資比例，以下我們主要就各個具體應(yīng)用領(lǐng)域分析一下市場容量及主要相關(guān)上市公司。

新能源并網(wǎng)。新能源并網(wǎng)技術(shù)我們主要關(guān)注風(fēng)電變流器和太陽能逆變器。東莞證券俞春燕預(yù)計未來10 年我國風(fēng)電變流器市場總?cè)萘吭?80-460 億元左右。目前我國的風(fēng)電變流器90%以上從國外進口，毛利率50%左右。風(fēng)電變流器行業(yè)排名前三位的是CONVERTEAM、ABB、EMERSON。目前上市公司有榮信股份(和金風(fēng)科技合作)、海得控制、湘電股份和九洲電氣在進行風(fēng)電變流器的研制與推廣。隨著國內(nèi)變流器廠商的研究與試運行，未來風(fēng)電變流器有望實現(xiàn)進口替代。外資生產(chǎn)逆變器的主要有艾思瑪(SMA)、KACO、康能(Conergy)等，內(nèi)資主要是合肥陽光(占國內(nèi)市場份額的60%左右)，榮信股份、九洲電氣和科華恒盛都在研發(fā)與推進階段。預(yù)計到2020 年，我國的光伏發(fā)電規(guī)模將達2000 萬千瓦，按照2 元/W 計算則未來十年逆變器的市場容量近400 億元，市場容量巨大。據(jù)相關(guān)資料2008 年全球光伏逆變器的銷售額為25 億美元。

數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站是一個樞紐，能夠?qū)㈦姶判盘栕兂晒庑盘?，易于操作和控制。目前已?jīng)有70 多座數(shù)字化變電站投入使用。預(yù)計到2020 年國網(wǎng)新增數(shù)字化變電站15000 個，在變電環(huán)節(jié)今后每年的智能化投資約為70 億元。變電站自動化主要包括設(shè)備的在線監(jiān)測和狀態(tài)監(jiān)測。設(shè)備的在線監(jiān)測主要有思源電氣、理工監(jiān)測(09 年市場份額第一)生產(chǎn)，目前毛利率在50%以上。

柔性輸電。智能電網(wǎng)不僅對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行水平提出很高的要求,而且需要電網(wǎng)具有超越現(xiàn)有水平的靈活性和可控性。柔性輸電技術(shù)是實現(xiàn)堅強智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐,無功補償(SVC、SVG)則是柔性輸電的核心技術(shù)。SVC 主要用于冶金、煤炭、電廠、電網(wǎng)、電氣化鐵路等部門。目前冶金行業(yè)的保有量已達到70%左右。煤炭行業(yè)保有量也較高。而電網(wǎng)則剛剛開始普及。預(yù)計未來電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)VC 和SVG 的年均需求在30 億元以上。SVC 市場的主要生產(chǎn)商為榮信股份，市場份額在50%左右，毛利率在50%左右。

智能電表。目前國家電網(wǎng)已經(jīng)開始智能電表的招投標(biāo)。未來五年國網(wǎng)在用電環(huán)節(jié)的年均投入量在110 億元左右，其中智能電表是主要的投入領(lǐng)域。初步估算，我國需將3000萬塊～5000萬塊電表更改為智能電表，基本是世界上最大的。智能電表領(lǐng)域目前競爭者眾多，行業(yè)競爭激烈，可以關(guān)注科陸電子、許繼電氣和長城開發(fā)。

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