电是全世界最通用的能源形式，我们的生活已经离不开电。根据国际能源署的预测，到2030年，全球电力需求的增速是一次能源需求增速的两倍，亚洲的增速最高。而不容忽视的事实是，世界上超过40%的电力供应以煤炭作为燃料，使发电成为二氧化碳排放最大和上升最快的来源。这两方面的双重挑战使得我们必须重新审视整个电力价值链的解决方案：发电量增加的同时，必须减少二氧化碳气体排放，而且输电、配电和用电必须更加高效。
　　换一个角度来看，“电”又不再只是光和热的来源，在为全球能源转型提供一个重要契机的同时，更为一些交叉行业提供了难得的发展机遇，产业之热暗流涌动。
　　发电之新可再生
　　近期，全国多个城市的“雾霾”让可再生能源的发展现状重入公众关注的中心。20年后，预计全球约30%的电力来自于可再生能源，而可再生能源主要来自太阳能和风能。目前，这一比例仅为18%。
　　如果每个市民家中都装上了太阳能电池，自给自足，并能将多余的电卖给公共电网，每月不但不需要缴电费，而且还可以赚钱。
　　这似乎听起来相当不错，其实已在国外成为现实。前不久，西门子电力自动化有限公司总经理冯鑫向记者讲述了一件事。冯鑫一位德国同事的老父亲，已经70多岁高龄，每天早上起床后的第一件事，就是看看外面有没有下雨下雪。如果已经有积雪，他就会马上爬到屋顶上去铲雪，把太阳能发电装置上的雪弄干净。那么大年纪了还亲自上屋顶铲雪，却在老父亲本人看来很正常。在德国，普通市民可以自家进行太阳能发电，并将其卖给国家电网。在这位已经退休的老父亲看来，这着实是一份不错的收入来源，因此每天都有十足的铲雪动力。
　　事实上，德国家庭的太阳能发电比较发达，主要原因是政府对于上网电价提供了优厚的补贴，比如每千瓦时电最高补贴可达39欧分，而普通上网电价只有几欧分。这意味着，德国家庭白天可将电力以高价卖给电网，晚上没有日照时则购买低价的市电。
　　在我国，家庭发电“售电”也越来越近。1月31日，上海首例个人分布式光伏发电并网用户 “期待阳光普照的日子”，在微博上发表了并网第21天日志。据他描述，当天晴，最高温度11℃；整个系统总发电量为：4.65千瓦时；最大发电量出现在上午10:19，最大功率1396瓦。“今天电量曲线图，波动剧烈，像过山车！”对于当天出现的电量波动，他希望通过微博和网友探讨一下原因。目前，上海对分布式发电的电价和补贴政策还未出台，但个人的分布式发电量会先由电网“记账”。
　　1月25日，家住北京顺义的“如海”家的3千瓦分布式光伏电站正式接入国家电网公司，是北京第一个私人光伏发电项目，也是国内首个采用微型逆变器的私人光伏并网系统。自2012年11月5日，如海率先向国家电网公司北京市顺义区供电局递交自用屋顶3千瓦分布式光伏发电并网申请，截至并网共历时81天。据“如海”预计，家里每天发电10千瓦时，如果能得到0.4-0.6元/千瓦时补贴 （即并网收购电价1元/千瓦时），像他家这样的小型电站回报周期一般在8年，投资回报率为9.3%，远远高于银行利率。
　　不过，我国家庭太阳能发电“售电”还只是处于探索阶段。和风力发电一样，依赖日照的太阳能发电具有不稳定性，而且对普通老百姓的成本价比较高，可能要3万元左右，还不包括人工安装费等费用。与传统电网相比，智能电网具有更为强大的兼容性，为可再生能源发电的发展，创造了更大的可能。而一旦智能电网建成，国家将通过政策鼓励家庭和企业安装小型高效的可再生能源发电设备，并支持消费者购买或出售绿色电力。最新的消息是，我国分布式光伏发电补贴细则的相关提案已上报国务院，预计有望在今年全国“两会”前后出台。也有业内人士指出，从政策上讲，补助政策最终都会退场，成本将是决定太阳能产业未来发展的重要因素。
　　“今后，发电的分散程度将会逐步提高，包括安装在屋顶的小型太阳能装置、生物质发电厂、小型热电联产厂以及其他发电厂等。”西门子能源首席技术官MichaelWeinhold博士指出，因此在许多地区，以往从输电至配电网的潮流将会部分或不定时地发生变化。去年11月，通用电气（GE）与中国科学院广州能源研究所达成合作，为后者正在研发和完善过程中的生物质秸秆残渣气化技术的进一步开发和商业化应用提供支持。这是一项关于可再生能源发电的特殊的产学研合作。
　　秸秆等废弃物的处理，尤其是秸秆燃烧带来的空气污染一直是中国农村地区的环境难题，一直以来，中国政府大力推广利用秸秆作为原材料生产生物乙醇，用循环经济的方式缓解秸秆废弃物对环境的影响。广州能源研究所秸秆残渣气化技术的核心就是针对秸秆废弃物提供高效的气化解决方案，将其转化为生物质气，驱动燃气内燃机发电。这一生物质能发电解决方案可以提高各种以秸秆为原材料的循环经济活动的总体能源效率。GE和广州能源研究所预计，若采用这一技术，以秸秆残渣为原料的生物质能发电项目，其能源总体效率可在目前行业平均水平基础上提高10个百分点左右。
　　目前，世界各国都在大力发展可再生能源。我国政府也表示，到2020年，可再生能源消费比重将达到15%。权威数据显示，2010年底，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。
　　“大规模的太阳能以及风能逐渐接入电网，可以解决清洁能源需求问题，但是如何解决可再生能源的间歇性问题则至关重要，否则将对电网造成巨大冲击。”GE中国研发中心总裁陈向力介绍说，GE开发的低压穿越和电压控制技术率先解决了全球范围内存在的风能大规模接入电网的技术障碍，使风能的广泛应用成为可能。目前，GE正致力于开发新一代10到15兆瓦级大容量风力发电机，以最大化利用全球的清洁风能。此外，为了让更多的家庭和商业用户能负担得起屋顶太阳能系统，GE科学家和工程师们正在努力研究，降低太阳能安装成本。可以想象，在不远的将来，无论在多么复杂的情况下，风能和太阳能等可再生能源都可以可靠地运行，造福人类。
　　输电之新智能
　　当你驶入大城市迷宫般的道路网络，成千上万的车辆来自四面八方，你必须在密集的道路网上寻找自己的方向。要使道路网保持通畅并非易事，即使在最佳条件下，道路网依然会出现令人绝望的堵车。因此，各地政府需要对城市交通基础设施进行扩建，否则就会陷入交通瘫痪的境地。
　　电网的情况与此十分类似。电力通过铜质“道路”，由电厂传输至用户。沿着这条道路，它需要经过由变电站分隔开的多个“道路网”。这些变电站发挥的作用相当于红绿灯或铁路转轨器，同时还可调节输送至下一级电网的电力。发电厂发出的电流电压为220千伏至380千伏。电流通过高压交流线路传输，到达变电站，电压被降至110千伏，然后再将电流输送至配电网或高压电网。取决于各地的实际情况，电网可用于居民中心或大型工业园区的普通配电。配电后的电压再次降低至6千伏至30千伏之间，适用于中压电网。之后再进行本地配电，然后将电力输送至低压电网，最后传输至用户的电源插座。
　　但随着可再生能源发电比重的逐步提高，电网也将变得更不稳定。因为环保电力主要来自于风电场，如遇上暴风天气，风电场就会向高压电网输送超过需求量的电力，而在风和日丽的日子中，电力供应则无法得到保障。
　　2005年，欧盟提出了“智能电网”概念一个实现发配电设施灵活和智能化控制的愿景。在智能电网中，电力系统与信息通信技术相互依存，缺一不可。这不仅使电网变得透明，而且还降低了监控和管理的难度。
　　“打造智能电网，就必须要在电网信息化的基础之上。”陈向力告诉记者，我们传统的电网，从发电到配电到用电都是单向的，而且也是一个信息化程度不高的基础设施。当然现在发电、传输电的信息化程度比较高，但是在整个配电和用电系统几乎没有什么智能。现在如果电力负载不够，电力说切就被切掉了，不存在智能。未来我们要把传统的电网和信息技术进行有机的结合。
　　而对普通老百姓来说，智能电网给我们生活带来的最显著特点就是可视化、可遥控、可互动。而这一切，已经成为可能。2010年，在上海浦东峨山路越富豪庭小区里，已经有100多户居民享受到了智能电网带来的便捷。这些用户使用了低压光纤、智能电表等新技术、新材料，使电力线、电话线、上网线和有线电视线实现了“多网融合”。
　　智能电表与普通电表外观看上去差别不大，但更“智能”。智能电表中装有芯片，能记录下详尽的用电过程。普通电表仅仅能统计一个总的用电量，但是对每个时段的用电情况并不清楚，而智能电表能对用电状态进行监测，一旦出现故障，能快速定位，及时派出人员抢修。随着风能、太阳能等清洁能源的广泛应用，智能电表还能对新能源进行双向计量，一方面计量使用电能的情况，一方面还能对家居太阳能光伏“发电”进行计量。
　　“智能电网”的“智”不仅在于电网本身，其核心更在于用户的“智”。上海电力公司科技通信部智能处处长张征表示，以前电力公司和用户的关系很简单，基本就是提供用电和维修服务，电网信息化和数字化之后，会产生大量的数据，小到开关和变压器，大到每一个家庭，都有大量的能耗信息要传到电力控制中心。和以往不同的是，用户能通过终端，了解自己的用电分布情况，而时间长从原来的一个月一次抄表，可以远远缩短到查询的前一天，甚至前一个小时。
　　“智能电表可增强节电意识，有助于更好地控制用电。此外，智能电表还是激励用户积极参与电力市场的先决条件。”张征说，比如，电网会通过削峰填谷来平衡电力调度，但在智能电网中，用户可以调整用电习惯，一起参与到其中，成为电力“调度员”。也就是说，消费者可以在用电高峰期有选择性地关掉某些设备，以减轻电网负担，而其中的关键在于了解什么时候电费较低。举例来说，洗衣机与烘干机就可以在电价更为便宜的夜间使用。但是到底如何确定费率最优惠的时段呢？比如现在的很多家用电器都支持通过输电线信号来确定，而开关机时间则可以通过智能电表进行控制。
　　在这种情况下，电力公司就能够在自己的网络范围内实现需求管理，用户也可以与电网实现互控。不过，这样做的挑战在于，如何实现建筑物各系统之间的协调，以及如何控制它们与周围环境之间的接驳。换言之，就是要将所有孤立的解决方案整合在一起。对电力公司而言，与用户的关系也逐渐发生变化，不仅要知道用户用电多少，还需要考虑给用户以激励性的措施等。
　　然而，用户的数据是海量的，在目前情况下，还没有办法解决这个问题。所以云计算是所有从事智能电网的人都在探讨的话题，如何利用云计算来把智能电网收集的大量数据有效组织起来，然后进行大规模处理。
　　张征说：“目前在上海我们只做了试点，让老百姓能有这方面的感受，但这块市场应该是开放的，更多企业可以参与进来。”据悉，2010年，北京国信通公司就已经设计研发了供家庭用电情况进行监控的系统，但因为没有进行量化推广，研制成本仍然很高。“我们的技术都很好，但如何去推广，如何培育市场是个问题。”
　　1月中旬，国家电网300万只智能电表网上招标正式公布中标名单，包括林洋电子、三星电气等传统企业均入列其中。按照国家电网此前的规划，作为智能电网的重要组成部分，2015年我国将安装智能电表2.3亿只。仅智能电表这一领域，就有望迎来朝阳。2012年9月13日，西门子与中国智能电表生产企业威胜集团在长沙成立合资企业，即施维智能计量系统服务（长沙）有限公司。这是西门子在中国成立的首个智能计量合资公司。根据西门子的预期，中国的表计数据管理系统市场预计可实现两位数的年均增长率。
　　陈向力也表示，由于智能电网涉及众多产业链，从基础设施到发电设备，到控制，到电子业，到软件业，因此政府、民间、企业如果能共同推进智能电网的发展，很可能将带领全球走出经济危机的阴霾。

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