奥巴马时代的美国能源管理的创新体制和决策结构

　　三、超导电网和智能电网再造美国能源产业革命的透视

　　1、今天可以将美国送达到世界经济制高点的产业就是能源产业

　　目前，能源流动至少有四个流程：开采、运输、加工、销售和使用；电力产业也包括四个流程，即：发电、输电、供电、用电和服务，整合这个集合的过程就是改造人类能源体系的过程。我认为，从发电而言就是人类用技术将太阳能、风能、地热能、石油、天然气、核能、煤炭、氢能和生物质能等重新整合的问题；从输电而言就是人类将用新材料和智能电网改进输电损耗的问题，如果美国电网每年输电损耗近千亿美元，营造一个新电网需要一万亿美元，相当于用美国十年的损耗就解决了电网营建问题，那么美国肯定就会选择营建这个新网络；从供电、用电而言就是如何解决分布式能源管理和智能电网管理效益最大化的问题。这些问题奥巴马政府解决了，美国将跨入新的历史，解决了部分也将为美国创造新的发展机会，倘若不去解决美国就必须面对持久的危机。

　　我一直强调说，如果说IT是上下游产业链巨大的产业，那么比它产业链还大的产业就是能源；如果说IT产业昨天曾经将美国送达全球力量的顶峰，那么今天可以将美国送达到世界经济制高点的产业就是能源产业；如果说美国要以全球化的手段制造当代世界价值最大化的产业，可以说昨天是IT产业，今天就是能源产业，或者更准确地说是智能能源产业。肩负危机重建的历史使命，开阖美国百年来的创造梦想，奥巴马政府能源变革的本质注定了是一场跨产业、跨越式的经济、技术、环境和社会的总体革命。

　　美国能源革命的历史突破口很多，但是需要使用一个基因或本体将世界能源和商品都联结起来，希望使用这种天使，抑或魔鬼般的力量运转世界，创新出奇迹。每天我们都可能碰到它，但是我们可能不认识它，对美国而言，这个通达周身经络的就是统一电网的体系性改造、节能汽车和替代性能源的联动转型，替代性能源需要改造美国电网，统一电网又能够为节能汽车提供新动力，这是一个珠联璧合的整体，缺一不可。它将使人类过渡到新的物质世界，并与金融业和互联网构造的虚拟世界相得益彰，定义这个体系的基因和本体也就成为对人类智慧的深刻挑战。解决这个问题目前有两个途径，其一就是智能电网，其二就是建立超导电网。

　　2、智能电网再造美国电网体系的战略前瞻

　　目前全球大约有15亿台电表，近20万公里的电缆线路，其潜力开发无穷。智能电网的本质就是能源替代和兼容利用，它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。它主要是通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时（real-time）、高速（high-speed）、双向（two-way）的效果，整体性地提高电网的综合效率。

　　它至少有如下功效，其一智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度。

　　其二、它可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理。

　　其三、智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式能源管理。

　　其四、智能电表也可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、运行宽带业务或传播电视信号，GE更安排了智能电网为终端用户提供无线即时宽带和视讯服务的计划和实验，IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动美国能源革命的深度裂变。

　　目前美国科罗拉多州的波尔得（Boulder）已经成为了全美第一个智能电网城市，美国多个州已经开始设计智能电网系统，GE、IBM、西门子、Google、Intel等信息产业龙头都已经投入智能电网业务，其中Google已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司（Pacific Gas & Electric (PG&E)）的测试合作。目前美国大约有1.3亿块电表，倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内，实现市场转型，这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资，这对美国的信息产业是一个巨大的机会。

　　根据美国能源部的统计，通过对美国电网的智能化改造，预计未来20年内可节省近千亿美元的投资。智能电网技术革新打开了电信、电网、电视网等整合的通道，为全球电力、电信产业、通信产业、电视媒体等改革提供了独特机遇。

　　但是，布什政府在对外进行反恐战争，对内进行大宗资源产品的炒作，这就为奥巴马政府留下了重要的机会，奥巴马政府几乎只需要选择是启动智能电网的有利时机了。我判断奥巴马团队经济振兴计划中，特别提出进行大规模地改造联邦政府办公设施，提高其节能水平；大规模地投资公路、桥梁等基础设施建设；以及在美国各地推广普及先进的宽带，这三项计划都必然与智能电网相联系，推进智能电网计划应该是奥巴马任内的重要改革举措。

　　但是，与美国现在危机重建行动相比，奥巴马团队可能会感觉智能电网项目的经济体量还不够大，如只停留在对现有电网的技术改造其整合效益也还不够高。因此，奥巴马团队应该会在通过对整个美国电网的改革计划之后，才会最终确定智能电网的实施水平和推进强度，以求得这个改革的最大收益，并实现美国变革的要求。

　　3、超导电网再造美国能源体系的战略透视

　　荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯教授1911年通过试验发现汞冷-268.98°C时，汞和许多金属和合金的都具有失去电阻的特性，根据这种特殊的导电性能，卡茂林将其定义为超导态，据此也使卡茂林获得了1913年诺贝尔奖。此后，人们开始将处于超导状态的导体称之为超导体。这是我们今天讨论超导电网的基础。

　　超导电缆就是采用高温超导材料制作的电缆，与传统电缆相比，它具有输电过程中的能量损耗低，输送容量大，体积小，电磁污染少的四大优点，在相同截面下，输电能力是常规电缆的３-５倍。我认为它是目前人类能够掌控的最具环保价值的缆线，也是提高电网安全性、可靠性、基本上杜绝火灾隐患的择优途径，建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的超导电网是克服常规电缆远距离输电时对高压电缆依赖的唯一途径，是21世纪人类不可能不圆梦的电力生产方式，至少是21世纪前五十年解决一个国家或地区大容量、低损耗输电的最佳途径。尤其适应中国、美国、俄罗斯和欧盟等幅员广大的区域，从内蒙到上海通过传统输电方式输电至少需要５００千伏的电压，但是，通过超导电缆可使用２２０伏的电压输送。因此，将国家电网革新提升为超导电网，是全球生产力面临的最伟大的变革之一。

　　世界上超导电力技术研究的带头国家就是美国，1999年美国就开始推进了世界上最大规模的SPI（Superconductivity Partnership Initiative）研究计划，该计划的研究内容包括超导电缆、超导变压器、超导电机、超导磁悬浮飞轮储能、超导限流器等项目的研究。美国在"美国电网2030"规划中，也提出了采用超导技术建设其骨干电网的建议。美国的能源法中也率先世界其他国家肯定了超导电缆电网的作用。

　　1993年美国能源部即开始投入2000万美元，以推动企业实现超导电缆的应用化，2001年小布什政府上任初始又向该计划增资了3700万美元。小布什总统也是以超导电缆革新美国电网的支持者，其内任美国多次投巨资开展超导电力技术的革新。在此基础上，美国超导体公司、底特律爱迪生电力公司和意大利皮热里电缆系统公司通力合作，2001年5月终于实现了在底特律福瑞斯比变电站地下铺设长360多米的超导电缆，这是世界上第一条实用的超导输电线路。当时令世界震撼的是这个线路使用了含有铋、锶、钙、铜的氧化物超导陶瓷制造的123公斤重的超导导线取代了原有的9条8100公斤电缆中的的铜导线。

　　那个时侯美国超导体公司销售的超导导线每米价格为200美元，彼时铜导线每米价格仅为25美元，超导缆线的价格高过铜导线，很难推广。但是，随后日本著名电缆企业古河电工等机构很快开发出了超过铜质电缆输电能力100倍的高温超导电缆，这个超导材料不在以银为主要原材料，降低了成本，新材料当时每米成本只有5日元，成本与铜质电缆已经相差无几。目前古河电气正联合住友电气在美国和横滨市进一步实验。美国超导体公司最新开发的超导缆线的成本，若大规模地使用目前也可以降低到铜导线之下了。