美国电科院《智能电网成本与收益评估报告》

一）——关于全面建设智能电网的投资需求与结果效益的初级评估发布时间：2011-06-02 点击次数:　　第一章 执行概要

　　此份报告记录了对未来智能电网投资需求（成本）定量分析的方法论、主要设想和结果，是对美国电科院之前所做报告（EPRI TR-1011001）的更新成果，对全面推行智能电网的收益进行了初级评估。 该报告是商定建设功能完备的智能电网所需投资水平的基本框架，并非是对所有旨在增强输电系统的属性和成本的明确分析。

　　何为智能电网？

　　本报告对智能电网的定义是基于2007年《能源独立与安全法》（the Energy Independence and Security Act）中的相应描述而得出的。“智能电网”一词指代的是一种能够进行自我监测与保护的现代化电力传输系统，它能将各个相互关联的环节进行自动优化——通过高压输电网络和配电系统，把中央电源和分布电源与工业用户、楼宇自动化系统、能量储备装置以及终端用户的温控器、电动汽车、家用电器及其他家用设备串连在一起。

　　背景

　　随着与日俱增的数字化社会需求以及不断增加的可再生能源发电量，现有的对输电技术设施的设计已不能满足电力市场重组后的需求。此外，随着投资范围的不断扩大，运营维护经常会遇到各种难题与挑战，现有的输电设施在面对各种层出不穷的安全威胁时，也变得愈发脆弱。

　　图1-1展示的是现在的电力系统。如图所示，它的主要组成方式是通过高压网络或电网把大型的中央发电站与地方配电系统相连，相应地为家庭用户、商业用户和工业用户提供服务。在现在的电力系统中，电流主要是通过机械控制完成单向流动的。



　　图1-1 现在的电力系统

　　图1-2展示的是功能完备的智能电网中的一部分元素。虽然智能电网仍需依靠大型中央发电站的支持，但它还包含了众多储能设备和可再生能源发电厂，这两者数量众多，且分布十分广泛。此外，智能电网的感应和控制能力相关配置得到了显著加强，使其可以与分布式能源、电动汽车、能源管理设备和高效通信设备等良好适配。智能电网在保证具有数百万结点的复杂系统顺利运行的同时，还能保证网络的安全性。



　　图1-2 未来的电力系统：智能电网

　　因此，在全国加强和施行电力传输系统现代化是势在必行的。智能电网给电力系统带来的优化，将确保电力系统具有更高级别的安全性、质量、可靠性和可用性，从而使经济生产力和生活质量得到提高，在最大化保证安全和可持续发展的同时，还可将对环境的影响减到最小。智能电网将表现出与分布式智能设施进行普遍协作的特点，包括灵活宽带隙通信，以及动态共享所有电子设备和分布式指挥控制等。完成这一愿景需要有缜密的政策规划、不断加快对基础设施的投资，对研发与展示抱有巨大热忱，只有这样才能克服前方道路上将要遇到的重重困难和阻碍。

　　此前的研究

　　在美国电科院此前的研究里，已经对智能电网的成本与收益进行了评估。根据先前的名为《未来电力传输系统》的研究结果，对智能电网的净投资额需达到1650亿美元（随着负荷增长和对维持电网可靠性需求的不断增加，还需要更多的投资），成本收益率为4:1（EPRI 1011001报告）。

　　智能电网将最终与发电、用电等诸环节结合在一起，到2030年，电力行业对二氧化碳的排放量将在2005年的标准上减少58%（EPRI 1020389报告）。智能电网将为国家节能减排事业做出巨大的贡献。美国电科院的一项报告（EPRI 1016905）估计，到2030年，智能电网将使二氧化碳排放量减少6000万-2.11亿公吨/年。

　　据美国电科院的另一项研究报告估计，全美国各个行业每年由于停电等电力干扰造成的损失在1040-1640亿美元，此外，由于电力质量等造成的损失为150-240亿美元。在美国电科院所做的关于《2003年8月14日美加停电事故的最终报告》中表明，每次大规模停电造成的损失约为100亿美元。

　　总结和结果

　　除了那些为满足电力负荷增加而进行的投资，表1-1表明，实现未来现代化电力输送系统的预估投资额应在3380-4760亿美元之间。与未来现代化电力输送系统成本相比，预计收益将达到1.294-2.028万亿美元，其成本收益率在2.8到6.0范围之间。

　　因此，基于这一估算，未来电力输送系统的收益额将超过成本投入。乍一看来，此份报告较之2004年所作的报告(EPRI 1011001)，最明显的变化可能就是用于智能电网建设的项目成本的大幅增长。而实际上，这些增长正是展现智能电网更新、更先进特点的地方。与7年前相比，现在对于智能电网的基本要求比那个时候要宽泛得多，这些变化在本报告中都将有所体现。

表1-1 对智能电网预估成本与收益的总结

　　此表格表明，需要在未来的20多年里，将每年的投资额水平定在170-240亿美元之间。为了提高电力传输系统的工作性能，使其达到智能电网需求，这些投资成本将被用于一系列内容广泛的输电系统性能改善工程中。刨除用于发电的成本、为满足可再生能源及负荷增加而进行的输电设施扩张成本、以及智能电网配套家居设备的客户成本外，这些投资成本将主要用于建设接入分布式电源和全面普及客户端接入的基础设施。图1-2所示的是总成本花费中的主要组成部分。作为该报告的重点，预估内容涉及范围非常宽泛，这也反映了电力行业目前在预估这些可能发生或未能发生的成本等方面的不确定性。