能源互联网与智能制造2025——标准化促进电力装备制造业提质增效

中国电器工业协会 果岩

1 引言

能源是向自然界提供能量转化的物质，是人类活动的物质基础。人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。因此，能源的高效利用成为全世界、全人类共同关心的问题。

美国著名学者杰里米·里夫金在《第三次工业革命》中提出了能源互联网的愿景，其认为，以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的一种新的能源利用体系，即“能源互联网”主要包含5大内涵：① 支持由化石能源向可再生能源转变；②支持大规模分布式电源的接入；③支持大规模氢储能及其他储能设备的接入；④利用互联网技术改造电力系统；⑤支持向电气化交通的转型。

我国2016年通过了《中国制造2025》，作为我国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。《中国制造2025》强调创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本，旨在提升中国制造业的创新能力，促进产业转型升级，明确了9项战略任务和重点，提出了8个方面的战略支撑和保障，并且从技术创新、组织创新和模式创新3个方面提出了智能制造的基本构想。

从当前国际情况看，新一轮的工业革命正在蓄势待发，“能源互联网+智能制造”日益成为生产方式变革的重要方向。德国发布“工业4.0”计划，美国先后发布了《重振美国制造业框架》、《制造业促进法案》、《先进制造业伙伴计划》，欧盟则启动“火花”计划。对我国来讲，“两化融合”工作的开展为“能源互联网+智能制造”工程的开展奠定了一定基础。

以电力为主要能源形式，以“能源互联网+智能制造”为手段的电力系统改造，以适应新环境下的能源生产、传输、存储、消费的新格局已迫在眉睫。《中国制造2025》的提出为电力装备制造业的改造提升奠定了方向和目标，同时也为“能源互联网”的实践应用提供了范围和领域。

2 能源互联网、智能制造与电力装备制造业的关联

“互联网+智慧能源”是一种互联网能源生产、传输、存储、消费因能源市场深度融合的能源产业发展形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。

2016年，国务院正式印发“互联网+”行动指导意见，确定了包括智慧能源11个具体行动计划。关于能源电力方面，行动计划提出“通过互联网促进能源系统扁平化，推进能源生产与消费模式革命，提高能源利用效率，推动节能减排。加强分布式能源网络建设，提高可再生能源占比，促进能源利用结构优化。加快发电设施、用电设施和电网智能化改造，提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性”。而电力设备是能源生产与消费链条中的主要能源承载单元，也是发展“互联网+智慧能源”（能源互联网）的基础。

《中国制造2025》同时确定了提高创新能力、推进两化深度融合、强化工业基础、加强质量品牌建设、推行绿色制造等方面的重点任务。针对电力装备，提出了“推动大型高效超净排放煤电机组产业化和示范应用，进一步提高超大容量水电机组、核电机组、重型燃气轮机制造水平。推进新能源和可再生能源装备、先进储能装置、智能电网用输变电及用户端设备发展。突破大功率电力电子器件、高温超导材料等关键元器件和材料的制造及应用技术，形成产业化能力”的要求。电力装备的质量可靠性、智能化、绿色低碳化是实现《中国制造2025》发展目标的前提。

因此，以能源互联网为手段，以智能制造为基础，通过提升电力装备制造业能力，是实现提高电力能源利用效率、推动节能减排的有效途径。

3 当前电力装备发展面临的形势

“国家十三五规划纲要”确定了我国“十三五”时期经济社会发展的指导思想、目标任务和重大举措。在提高电力装备制造业发展平衡性、包容性、可持续性的基础上，推动产业迈向中高端水平。

3.1 《中国制造2025》对电力装备制造业提出高要求

“十三五”时期是实施《中国制造2025》、贯彻落实“中国制造+互联网”，建设若干国家制造业创新平台，实施一批智能制造示范项目，启动工业强基、绿色制造、高端装备等重大工程的关键5年。要把创新、协调、绿色、开放、共享5大理念全面落实到推进《中国制造2025》的各项任务中，聚焦主要矛盾和薄弱环节，整合资源，掌握一批重点领域的关键核心技术，使优势领域竞争力进一步增强，带动电力装备制造业水平整体提升。

落实好《中国制造2025》，要充分发挥制度优势，动员各方面力量，形成合力，在完善推进实施机制、营造良好发展环境上下功夫。一是要立足长远，整体推进。从战略上谋划长期发展，瞄准未来10年发展目标，实现差异化和梯次发展，加快推动转型升级和提质增效，在关键领域和重点行业率先突破，推动电力装备制造业整体水平提升。二是要上下联动，营造环境。要加强沟通与协调，加快构建电力装备制造业上下游联动工作机制，落实行业主管部门配套支持政策，重点营造公平竞争的市场环境、促进创新创业。三是要推动国企改革，民企融合。推动国有企业创新发展一批，重组整合一批，清理退出一批。引导民营企业通过产品创新、技术创新、商业模式创新、管理创新，向市场要效益，主动将企业发展与社会发展融为一体。四是生产服务，协调发展。生产性服务业是经济发展的新动能，每提升10个百分点，就有12万亿的增长空间，可以拉动2500万人就业，因此要落实《中国制造2025》，需要推动生产性服务业与制造业协调发展。

3.2 “能源互联网”建设对电力装备制造业发展提供新契机

在经济发展进入新常态下，我国能源领域出现了一些新的变化，主要表现在：一是能源消费增速放缓，2015年只有0.9%，是1998年以来最低速；二是发展动力在转换，过去以重化工来拉动电力消费，现在服务业和居民用能逐步上升，能源发展动力出现积极变化；三是能源结构在优化，2014年煤炭消费占能源消费总量66%,2015年下降到64.6%，可再生能源和清洁能源的比例在上升。

近期国家能源主管部门提出了以改革创新为核心，以“互联网+”为手段，以智能化为基础，紧紧围绕构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系，促进能源和信息深度融合，推动“互联网+智慧能源”（即能源互联网）新技术、新模式和新业态发展，支撑和推进能源革命。2016-2018年，国家将围绕试点示范、关键技术、核心装备、市场机制、标准体系、综合服务等方面，着力推进能源互联网革命。这为电力装备制造业发展提供了新的契机，也提出了新的要求。

“能源互联网”是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，是推动我国能源革命的重要战略支撑，也是能源装备行业实施两化融合、智能制造的重要供给方向。电力装备制造业需以“互联网+”为支撑，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。在新能源、能源互联网、智慧城市、电动汽车、储能等新兴领域，整合资源，集中攻关，力争取得关键领域的实质性突破，也适应和满足我国能源互联网建设的需求。

4 以标准化带动电力装备制造业提升的意义

将智能化发电设备、输电电网设备、配用电设备和用户接入互联网形成一个大系统，使能源生产、传输、消费以及交易等过程中的所有数据进行实时交换，发挥互联网在数据采集、分析与利用方面的优势，以实现对整个系统的效率优化和安全调度，达到互联网与能源深度融合。

“标准化”在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性的事物和概念，通过制定、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。利用标准化手段，奠定“能源互联网+智能制造”工程发展的基础，从而确定该工程下一步的工作重点和方向。

2015年，工业和信息化部发布了《国家智能制造标准体系建设指南（2015版）》（以下简称《指南》），明确了智能制造的系统架构、标准框架和实施途径，确定了基础共性、关键技术、重点行业共3个领域的21个重点领域，为各行业和企业务实推进智能制造指明了方向。但针对该《指南》中“电力装备”如何发展，以及电力装备制造业如何提升以满足国家开展“能源互联网+智能制造”工程，还需进一步规划完善。

国务院发布的《装备制造业标准化和质量提升计划》和《国家标准化体系建设发展规划（2016-2020年）》均提出了关于开展“智能制造与装备升级标准化工程”的有关要求。对此，开展《装备制造业标准化和质量提升规划》标准化推进工作，可解决目前电力装备行业的突出问题，建立“能源互联网+智能制造”标准体系，并以标准为支撑，进一步提升电力装备制造业创新能力，强化工业基础能力，构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。其意义在于：

在电力装备制造业提升层面，一方面可有效提升并强化自主创新能力，提高行业核心竞争力，通过工程的开展，突破重大技术装备关键技术和核心技术，并提升电工产品质量和可靠性，增强行业整体竞争优势；另一方面可有效推进节能减排、推行绿色制造；以资源节约、环境友好、低碳排放、绿色发展为前提，通过工程的开展可全面推广产品全生命周期低碳技术。

在标准化层面，一是进一步强化标准化与科技创新融合，促进提升企业标准化创新能力；二是破解制造业发展瓶颈和强化薄弱环节，系统解决设计、材料、工艺、检测与应用标准的衔接问题；三是制定电力装备成套和核心关键技术与零部件标准，解决核心技术及零部件受制问题，满足市场需要，加快智能制造科技成果转化。

5 围绕“能源互联网+智能制造”标准化工程

支撑和推进电力装备制造业的发展，切实解决能源与“互联网”融合深度严重不足的问题，现阶段工作包括：建立技术标准体系，对该领域进行统一规划和顶层设计；开展急需关键技术标准研究，引导具有潜力的能源技术应用和推广；开展服务于基础数据开发的基础标准，满足能源与互联网融合的需要。

围绕以“能源互联网+智能制造”、生产、传输、存储和消费，开展以下具体研究内容。

5.1 基础

“能源互联网重要基础标准及技术标准体系研究”采用“先顶层设计、后关键环节”的技术路线，重点解决系统的顶层设计、技术标准体系以及术语、接口等基础通用技术标准缺失问题。

5.2 生产

依托百万千瓦超超临界机组、百万千瓦水电机组、国产CAP1400核电站、可再生能源接入等示范工程，开展以下标准化研究内容。

❑ 高效清洁火电机组方面，研制节能环保和自动控制等方面相关标准，包括水管锅炉、锅壳锅炉、汽轮机热力性能试验、隐极同步发电机、机组超低排放、脱销装置性能验收等标准。

❑ 大容量水电机组方面，研制大型混流式及低水头贯流式水电机组关键标准，包括水利机械振动和脉动现场测试、超声流量计测流、压力脉动换算、自动化元件（装置、水轮机控制系统、机组检修维护规程等标准。

❑ 新一代核电机组方面，建成全面覆盖二代改进型核电机组及三代压水堆核电机组的标准体系，制定常规的高低压加热器、压水堆核电厂安全结构、非动能堆芯冷却、核电厂主数据管理、乏燃料组件干式贮存等标准。

❑ 燃气轮机组方面，研制气载噪声、安全、应用要求、质量控制等标准。

❑ 新能源及可再生能源发电设备方面，研制符合我国特殊环境条件，适用于大规模并网及分布式发电的风电、光伏标准；研究制定槽式、塔式、菲涅尔式光热发电标准体系和关键标准；制定通信基站燃料电池发电、波浪能/潮汐能发电转换设备、无人机巡检等标准。

5.3 传输

依托特高压交直流联网、柔性输电技术、多端直流电网等智能电网示范应用工程，开展以下标准化研究内容。

❑ 特高压直流输电成套装备方面，研制高压直流输电的性能、晶闸管阀、换流变压器、平波电抗器、换流阀用均压电容器、无间隙金属氧化物避雷器、控制与保护设备、大容量直流断路器等标准。

❑ 特高压交流输电成套装备方面，研制高压交流用电力变压器、预装式变电站、开关设备和控制设备、绝缘套管、并联电容器、金属氧化物避雷器、绝缘子、电线电缆、潮流控制等标准。

❑ 柔性直流输电成套设备方面，研制成套设计、变压器、换流阀子模块、启动电阻、系统性能、电线电缆等标准。

❑ 智能化输变电设备方面，研制智能变电站用开关设备和控制设备、电子互感器、电容器、负荷开关、熔断器等标准。

❑ 节能环保型输变电设备方面，研制充气式电力变压器、三相组合式变压器、油浸式并联电抗器以及电气设备能效等标准。

❑ 超导输变电设备方面，研制电阻型高温超导限流器、高温超导变压器、超导储能装置、高温超导直流输电电缆等标准。

❑ 大功率电力电子器件方面，研制电力电子系统和设备技术规范、晶闸管控制串联电容器、有源自激变流器等标准。

5.4 存储和消费

低压直流系统方面，研制剩余电流保护断路器、电弧故障保护断路器、电涌保护器（SPD）后备技术、绝缘配合等标准。

智能电网用户端方面，研制基于物联网的智能控制器用网络协议、测试规范，以及用户端能源管理等标准。

储能设备方面，研制抽水蓄能可变速机组、飞轮储能、液流电池、钠硫电池、铅酸蓄电池等标准。

工业电工电器方面，研制超声电机、小功率电动机、低压开关设备和控制设备、小型熔断器、家用和类似用途控制器、电动工具、船用电器设备等标准。

6 发展愿景与展望

以“能源互联网+智能制造”为目的，推进《装备制造业标准化和质量提升规划（电力装备篇）》标准化工程实施，可有效解决现阶段存在的共性技术基础薄弱、高端装备研制能力不足、核心零部件自给率不高、自出创新能力不强等问题，其经济效益和社会效益具体表现在以下几方面。

（1）结构调整逐步推进，产品结构满足国家能源结构调整需求，可再生能源和新能源发电设备所占发电设备产量比重提高到35%以上；生产性服务业较快发展，电器工业服务增加值占工业增加值比重提高4个百分点；形成一批具有国际影响力和知名度的大型企业集团，以及一批“特点分明、协调统一”的“专精特”中小企业集聚区。

（2）电力装备产品的质量和可靠性达到发达国家水平，重点产品的可靠性和平均寿命显著提高；电力装备关键基础零部件的核心技术取得突破，行业共性技术支撑体系进一步完善，企业自主创新能力显著增强；中低端产能过剩状况得到缓解，高端装备和新兴产业发展提速，培育出一批世界知名品牌和具有国际竞争力的知名企业；两化融合水平达到“集成提升”阶段，电力装备示范应用取得突破；绿色制造推广取得一定成绩，清洁发电设备、高效节能产品占比提高。