智能電網(wǎng)與第三次工業(yè)革命

　　黨的十八屆三中全會對全面深化改革作出重大戰(zhàn)略部署，將進一步解放和發(fā)展我國社會生產(chǎn)力和創(chuàng)造力，也將對能源和電力工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。貫徹落實三中全會精神，關鍵要把握時代特征，立足行業(yè)實際，以改革創(chuàng)新精神，推動我國能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、環(huán)保發(fā)展、友好發(fā)展。當前，隨著新能源技術、智能技術、信息技術、網(wǎng)絡技術的創(chuàng)新突破，第三次工業(yè)革命正在孕育發(fā)展。在前兩次工業(yè)革命中，中華民族都落后了，追趕了二百多年。以全球視野和系統(tǒng)思維，深刻認識工業(yè)革命的內在規(guī)律和發(fā)展趨勢，對于我們深入貫徹落實三中全會精神，在新一輪工業(yè)革命中把握歷史機遇、搶占發(fā)展先機、贏得競爭優(yōu)勢，推動能源電力工業(yè)科學發(fā)展，全面建成小康社會，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢，具有十分重要的意義。

　　一、智能電網(wǎng)承載并推動第三次工業(yè)革命

　　能源是人類生存和發(fā)展的物質基礎。近二百多年來，人類社會已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命。縱觀工業(yè)文明的發(fā)展歷程，有一個突出特征，就是能源變革對工業(yè)發(fā)展具有決定性、全局性影響，推動著工業(yè)文明不斷向更高層次和水平演進。

　　(一)能源變革是第三次工業(yè)革命的根本動力

　　始于18世紀中期的第一次工業(yè)革命，由于蒸汽機的發(fā)明與廣泛應用，煤炭迅速取代柴薪，推動了近代工業(yè)的建立和大發(fā)展。在這次變革中搶占先機的英國，從1770年到1860年的90年中，建立了世界上規(guī)模最大的煤炭工業(yè)，到19世紀中期，英國煤炭產(chǎn)量已占全球的2/3以上，并以此為基礎加快發(fā)展近代紡織、鋼鐵、機械、鐵路運輸?shù)裙I(yè)，率先在世界上建立近代工業(yè)體系。

　　始于19世紀中后期的第二次工業(yè)革命，由于電力的發(fā)明及廣泛應用，推動了現(xiàn)代工業(yè)的建立和大發(fā)展，不僅產(chǎn)生了電力、電器、石油、化工、汽車、通訊、信息等新的工業(yè)部門，而且推動了紡織、鋼鐵、機械、鐵路運輸?shù)扰f的工業(yè)部門升級。在這次變革中搶占先機的美國，從1910年到2010年的100年中，電力裝機、用電量、電網(wǎng)規(guī)模一直位居世界第一，美國也率先在世界上建立現(xiàn)代工業(yè)體系。如今電能已成為全球最重要的能源之一，從全球范圍看，以電為中心的能源開發(fā)利用格局正在加快形成，并成為全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向。1980年-2012年，全球電力消費增長200%左右，而石油、天然氣、煤炭消費只分別增長40%、130%、110%左右，全球一次能源用于發(fā)電的比重從30%提高到40%左右，電能占終端能源消費的比重從10%上升至20%左右。

　　從兩次工業(yè)革命可以看出：能源變革對工業(yè)發(fā)展具有決定性的影響，沒有蒸汽機技術的突破，就不會有近代工業(yè)，沒有電力的廣泛應用，現(xiàn)代工業(yè)也無從談起;同時能源變革對工業(yè)發(fā)展又具有全局性的影響，既推動新的工業(yè)行業(yè)出現(xiàn)，也推動舊的工業(yè)行業(yè)升級?？傊?，能源變革與工業(yè)革命有著很強的內在聯(lián)系，是工業(yè)革命的根本動力。

　　進入新世紀后，大規(guī)模開發(fā)利用化石能源帶來的能源危機、環(huán)境危機凸顯，建立在化石能源基礎上的工業(yè)文明逐步陷入困境，新一輪能源變革正在世界范圍內蓬勃興起。這一輪能源變革，是以電為中心、以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為特征的能源變革。2000年-2012年間，全球風電、太陽能發(fā)電裝機分別由1793萬千瓦、140萬千瓦增長到2.8億千瓦、1億千瓦，分別增長了15倍和71倍。隨著新一輪能源變革的到來，新能源技術、智能技術、信息技術、網(wǎng)絡技術不斷突破，與智能電網(wǎng)全面融合，正在承載并推動第三次工業(yè)革命。新一輪能源變革與新一輪工業(yè)革命再次相伴發(fā)生，這不是歷史的巧合，而是因為能源變革是工業(yè)革命和工業(yè)發(fā)展的根本動力，誰能牢牢把握能源變革這個根本，誰就能在第三次工業(yè)革命中搶占先機。

　　(二)發(fā)展智能電網(wǎng)是推動能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路

　　從歷史進程看，建立在化石能源傳統(tǒng)利用方式基礎上的工業(yè)文明已經(jīng)難以為繼，第三次工業(yè)革命應建立在可持續(xù)供應的能源基礎上。以電為中心轉變能源開發(fā)利用方式，已成為全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向，今后的能源變革都將圍繞更清潔更經(jīng)濟的發(fā)電、更安全更高效的配置、更便捷更可靠的用電展開，由可再生能源轉換而來的電能全面取代化石能源只是時間問題。

　　電力廣泛應用，必須依靠電網(wǎng)來實現(xiàn)。1886年，美國西屋公司建成了世界上第一個交流輸電系統(tǒng)，從此世界電網(wǎng)遵循電壓等級由低到高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模由小到大、配置能力由弱到強、自動化程度越來越高的客觀規(guī)律快速發(fā)展，可劃分為三個階段。一是初級電網(wǎng)階段(從19世紀后期到20世紀中期)，主要是基于早期控制技術、小機組發(fā)電技術，以低電壓、弱聯(lián)系為特征，以城市或局部區(qū)域電力配置為主的小型孤立電網(wǎng)。二是互聯(lián)電網(wǎng)階段(從20世紀中期到20世紀末)，主要是基于現(xiàn)代控制技術、大機組穩(wěn)定發(fā)電技術、大規(guī)模遠距離輸電技術，以高電壓、強互聯(lián)為特征，具有全國或跨國電力配置能力的大型同步電網(wǎng)。三是智能電網(wǎng)階段(從本世紀初開始)，基于新能源技術、分布式發(fā)電技術、大規(guī)模儲能技術、超遠距離超大規(guī)模輸電技術、信息網(wǎng)絡技術和智能控制技術的快速發(fā)展，世界電網(wǎng)進入智能電網(wǎng)發(fā)展階段。

　　未來的智能電網(wǎng)，是網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的“能源互聯(lián)網(wǎng)”。網(wǎng)架堅強，是指電網(wǎng)規(guī)劃科學、結構合理、安全可靠、運行靈活，適應風電、光伏發(fā)電、分布式電源大規(guī)模接入，適應供用電關系靈活轉換，具有強大的資源配置能力。主網(wǎng)架的電壓等級包括特高壓、超高壓、高壓等。廣泛互聯(lián)，是指互聯(lián)既跨地域，也跨行業(yè)。洲際骨干網(wǎng)架、國家骨干網(wǎng)架、地區(qū)電網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展、緊密銜接，構成廣泛覆蓋的電力資源配置體系;電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等相互融合，構成功能強大的社會公共服務平臺。互聯(lián)的廣泛性帶來了資源配置的廣泛性，既廣泛配置電力資源，也廣泛配置其他公共服務資源。高度智能，是指廣泛使用信息網(wǎng)絡、廣域測量、高速傳感、高性能計算、智能控制等技術，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節(jié)高度智能化、自動化運行，自動預判、識別大多數(shù)故障和風險，具備故障自愈功能。開放互動，是指發(fā)揮電網(wǎng)的網(wǎng)絡市場功能，構建開放統(tǒng)一、競爭有序，在能源資源配置中起決定性作用的電力市場體系，促進用戶與各類用電設備廣泛交互、與電網(wǎng)雙向互動，能源流在用戶、供應商之間雙向流動。

　　智能電網(wǎng)是承載第三次工業(yè)革命的基礎平臺，對第三次工業(yè)革命具有全局性的推動作用。

　　一是推動能源開發(fā)方式變革。地球的可再生能源資源十分豐富。世界能源理事會估算，全球陸地風電資源超過1萬億千瓦，太陽能資源超過100萬億千瓦，還有豐富的海洋風能、水能、生物質能、潮汐、地熱資源，都可以轉化為電能加以利用。智能電網(wǎng)基于新能源發(fā)電技術和大規(guī)模儲能技術，對間歇式、不穩(wěn)定電源大規(guī)模接入的適應性更強，能支撐風能、太陽能大規(guī)模開發(fā)，推動能源開發(fā)從化石能源向清潔能源轉變。同時，在智能電網(wǎng)中，千家萬戶都可以開發(fā)利用風能、太陽能，能源生產(chǎn)模式從以集中生產(chǎn)為主，向集中生產(chǎn)與分布式生產(chǎn)并重轉變。

　　二是推動能源配置方式變革。經(jīng)過上百年開發(fā)，世界許多國家的能源基地與負荷中心的距離越來越遠，風能、太陽能資源也主要集中在遠離負荷中心的嚴寒、酷熱及沙漠、戈壁等地區(qū)。智能電網(wǎng)基于超遠距離超大規(guī)模輸電技術，能源配置范圍更廣、能力更強，只有通過智能電網(wǎng)才能實現(xiàn)這些能源基地的大規(guī)模開發(fā)，實現(xiàn)能源從就地平衡向大范圍優(yōu)化配置、更大范圍統(tǒng)籌平衡轉變。

　　三是推動能源消費方式變革。隨著分布式電源加快發(fā)展，越來越多的用戶擁有能源供應商與消費者的雙重身份，發(fā)用電關系靈活轉換。智能家電廣泛普及后，用戶的智能用電和互動服務需求越來越高。傳統(tǒng)電網(wǎng)的電力流只能從供應側向需求側單向傳輸，難以適應這些新的需求。只有基于信息網(wǎng)絡技術和智能控制技術的智能電網(wǎng)，才能適應能源消費的新變化，推動能源消費從單向接收、模式單一的用電方式，向互動、靈活的智能化用電方式轉變。

　　四是推動生產(chǎn)生活方式改變。智能電網(wǎng)對未來社會影響的范圍之廣、程度之深，將遠遠超出我們的想象?；谥悄茈娋W(wǎng)的清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，將推動生產(chǎn)生活的低碳化;智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等深度融合后，將構成價值無法估量的社會公共平臺，能源供應、信息通訊、家政醫(yī)療、物流交通、遠程教育、電子商務等各方面的服務都可以基于這個平臺，實現(xiàn)公共服務集成化;智能電網(wǎng)將支撐智能家庭、智能樓宇、智能小區(qū)、智慧城市建設，推動生產(chǎn)生活智慧化。

　　五是推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。與傳統(tǒng)的互聯(lián)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)技術密集型特征更加突出，對新能源、新材料、智能裝備、電動汽車、新一代信息產(chǎn)業(yè)，具有很強的帶動作用。歐美發(fā)達國家已將發(fā)展智能電網(wǎng)納入國家戰(zhàn)略，歐盟將發(fā)展智能電網(wǎng)作為新興經(jīng)濟的重要支柱，估算未來20年的建設投資規(guī)模將達到5000億歐元;美國將智能電網(wǎng)作為實現(xiàn)經(jīng)濟復蘇的戰(zhàn)略性基礎設施，估算未來20年的建設投資規(guī)模達到1.5萬億美元。我國規(guī)劃確定的20項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大工程，絕大多數(shù)與智能電網(wǎng)密切相關。

　　二、把握戰(zhàn)略機遇，推動我國智能電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展

　　從英、美兩國在第一、二次工業(yè)革命中的成功經(jīng)驗看，誰能在能源變革中搶占先機，確立競爭優(yōu)勢，誰就能立于不敗之地。面向第三次工業(yè)革命，能源電力行業(yè)應當深入貫徹落實黨的十八屆三中全會精神，以全面深化改革為契機，順應發(fā)展潮流，把握歷史機遇，加快建設智能電網(wǎng)，牢牢占據(jù)新一輪能源變革的制高點，推動我國能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、環(huán)保發(fā)展、友好發(fā)展，在全面建成小康社會、實現(xiàn)中華民族偉大復興中國夢的進程中發(fā)揮重要作用。

　　(一)發(fā)展智能電網(wǎng)要凝聚共識、共同推動

　　智能電網(wǎng)不僅是保障國家能源供應的重要基礎設施，而且聯(lián)接多種網(wǎng)絡和基礎設施，對于促進我國基礎設施的跨越式發(fā)展具有關鍵作用。同時，智能電網(wǎng)集成了第三次工業(yè)革命最為關鍵的新能源技術、智能技術、信息技術、網(wǎng)絡技術，對于促進我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟轉型升級具有廣泛的帶動作用，發(fā)展智能電網(wǎng)的意義十分重大。近年來，我國企業(yè)在智能電網(wǎng)的理論研究、技術創(chuàng)新、設備研制、標準制定、工程建設、實驗能力建設等方面開展了卓有成效的工作，取得了一系列重大突破，總體處于世界先進水平。已經(jīng)建成投運多項特高壓交直流輸電工程，建成中新天津生態(tài)城、張北風光儲輸?shù)纫慌悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程，形成了功能齊全、具有世界領先水平的試驗研究體系，智能電網(wǎng)標準制定工作走在世界前列。我國全面建設智能電網(wǎng)的基礎和條件已經(jīng)具備。要遵循電網(wǎng)電壓等級越來越高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來越大、配置能力越來越強的發(fā)展規(guī)律，把智能電網(wǎng)作為第三次工業(yè)革命的先導產(chǎn)業(yè)，放在突出重要的位置優(yōu)先發(fā)展。一要研究制定財稅、價格、投資、金融等配套政策，大力支持智能電網(wǎng)建設。二要強化企業(yè)在技術創(chuàng)新中的主體地位，發(fā)揮大型企業(yè)創(chuàng)新骨干作用，集中力量攻克新能源發(fā)電、大規(guī)模儲能、多網(wǎng)融合、智能裝備關鍵技術。三要積極參與智能電網(wǎng)國際標準制定，將我國企業(yè)已經(jīng)形成的標準推向世界，為我國智能電網(wǎng)的技術和產(chǎn)品參與全球競爭打好基礎。

　　(二)發(fā)展智能電網(wǎng)要戰(zhàn)略引領、科學規(guī)劃

　　要將智能電網(wǎng)納入經(jīng)濟社會發(fā)展總體布局，堅持戰(zhàn)略引領、重點突破，明確智能電網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。加快推進“一特四大”戰(zhàn)略，在能源資源富集地區(qū)，規(guī)劃建設一批大型煤電、大型水電、大型核電、大型可再生能源發(fā)電基地，通過以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)，向東中部負荷中心地區(qū)大規(guī)模、遠距離輸電，在全國范圍優(yōu)化配置能源和電力資源。全面實施電能替代戰(zhàn)略，落實大氣污染防治計劃，解決東中部地區(qū)日益突出的霧霾污染。加大向東中部地區(qū)跨區(qū)送電力度;把工業(yè)鍋爐、工業(yè)煤窯爐、居民取暖廚炊等用煤改為用電，大幅減少直燃煤污染;大力發(fā)展電動汽車、電氣化軌道交通等，減少燃油排放，實施“以電代煤、以電代油、電從遠方來”為主要內容的電能替代戰(zhàn)略。

　　要將智能電網(wǎng)納入經(jīng)濟社會發(fā)展總體規(guī)劃，制定國家級智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌推進。《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》和《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》對發(fā)展智能電網(wǎng)作出了部署，但目前還沒有制定國家層面的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，戰(zhàn)略部署難以落地。應抓緊制定國家級智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌智能電網(wǎng)與新能源發(fā)展，統(tǒng)籌智能電網(wǎng)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，統(tǒng)籌智能電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)建設。

　　(三)發(fā)展智能電網(wǎng)要立足于能源安全、清潔、環(huán)保、友好發(fā)展

　　我國能源發(fā)展面臨四大問題。一是總量供應問題。2012年我國能源消費總量達到36.4億噸標準煤，石油、天然氣對外依存度分別達到59%、32%左右。要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，今后較長時期能源供應都面臨較大壓力。二是資源配置問題。我國能源資源與生產(chǎn)力分布不均衡，全國70%以上的煤炭、水電、風能、太陽能資源都集中在西部、北部地區(qū)，距離東中部負荷中心，一般都在1000公里以上，依靠現(xiàn)有電網(wǎng)，難以實現(xiàn)這些能源基地的大規(guī)模開發(fā)。三是能源效率問題。我國能源在開發(fā)環(huán)節(jié)，集約化程度偏低;在傳輸環(huán)節(jié)，過度依賴輸煤，消耗高品質能源來傳輸?shù)推焚|能源;在使用環(huán)節(jié)，大量煤炭仍然直接燃燒，整體能效偏低。能源開發(fā)利用全過程效率都需要提高。四是生態(tài)環(huán)境問題。我國能源結構以煤為主，能源發(fā)展長期追求就地平衡，帶來土壤、水質、大氣突出污染問題。特別是近年來以PM2.5為主要特征的大氣污染，本質上是我國能源資源稟賦的“先天不足”、能源發(fā)展方式的“后天失調”這一對矛盾的長期積累和集中暴露。

　　發(fā)展智能電網(wǎng)，能夠有效解決我國能源發(fā)展面臨的四大問題，實現(xiàn)我國能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、環(huán)保發(fā)展、友好發(fā)展。安全發(fā)展，就是以智能電網(wǎng)為市場載體和配置平臺，統(tǒng)籌利用國際國內資源，促進能源大規(guī)模集約開發(fā)、大范圍優(yōu)化配置、高效率充分利用，增加供應總量，降低能源強度，減少能源損耗，防止供需失衡，保證能源供應穩(wěn)定性和可靠性。清潔發(fā)展，就是通過智能電網(wǎng)促進新能源和分布式電源發(fā)展，改善能源結構，保護自然生態(tài)，最大限度降低對化石能源的依賴。環(huán)保發(fā)展，就是充分發(fā)揮智能電網(wǎng)作用，統(tǒng)籌利用全國環(huán)境容量，實現(xiàn)以電代煤、以電代油、電從遠方來，提高電氣化水平，有效解決東中部地區(qū)大氣(霧霾)、水質、土壤污染問題。友好發(fā)展，就是基于智能電網(wǎng)開放互動優(yōu)勢，靈活適應各類電源發(fā)電上網(wǎng)和客戶多樣化用電需求，使能源開發(fā)和消費方便快捷，讓生活更加舒適、經(jīng)濟。

　　(四)發(fā)展智能電網(wǎng)要加快推進關鍵環(huán)節(jié)突破

　　一是加快建設特高壓網(wǎng)架。以構建華北—華東—華中特高壓同步電網(wǎng)為重點，力爭到2020年建成“五縱五橫”特高壓交流網(wǎng)架和27回特高壓直流工程，具備4.5億千瓦電力大范圍配置能力，滿足5.5億千瓦清潔能源送出和消納的需要。二是加快配電網(wǎng)建設改造。建設技術領先、結構優(yōu)化、布局合理、高效靈活，具備故障自愈能力的智能配電網(wǎng)，適應分布式電源、微電網(wǎng)加快發(fā)展的需要。三是加快提升電網(wǎng)互動能力。建設智能用戶管理與雙向互動平臺，讓普通家庭能夠通過智能電網(wǎng)實現(xiàn)用戶能源管理、移動終端購電、水電氣多表集抄、綜合信息服務、遠程家電控制等，全面提高百姓生活智能化水平。四是加快構建全國電力市場體系。黨的十八屆三中全會明確要求發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，加快完善現(xiàn)代市場體系。要以智能電網(wǎng)為載體，構建集能源輸送、資源配置、市場交易、客戶服務于一體，統(tǒng)一開放、競爭有序的全國電力市場體系。

　　能否牢牢把握第三次工業(yè)革命的歷史機遇，將很大程度上決定我國在未來全球競爭中的地位。與前兩次工業(yè)革命不同的是，中華民族已經(jīng)走上偉大的復興之路，我國新能源、智能電網(wǎng)發(fā)展均走在世界前列，在新一輪能源變革中處于有利地位，具備了在第三次工業(yè)革命中勇立潮頭、引領發(fā)展的條件。歷史不應重演，機遇稍縱即逝。能源電力行業(yè)要自覺承擔起歷史重托，加快發(fā)展智能電網(wǎng)，鞏固和擴大我國在智能電網(wǎng)領域已經(jīng)形成的優(yōu)勢，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢作出積極貢獻。