2.1 2017-2019 年全球智慧能源产业发展综况
2.1.1 全球智慧能源网建设架构
从本质而论，智慧能源网体系的主要框架包括能源物联网+共享型能源流数据库
与移动能源网+动态定价与智能商务+低排放能源构成。即：它以能源物联网为基础；
以动态定价与智能商务为支柱；以推动共享式能源流数据库发展为重点；以消费生产
者为中心；以实现低排放经济为目标。智慧能源是实现消费者和生产者积极互动的生
态系统，也是大众新生产力工具。智慧能源网是世界物联网、人工智能、互联网集成
发展的前沿，也是解决经济转型的主要通道。
智慧能源网的建设将对世界产生的影响：
需要把全球 70 亿人口、2000 亿以上平方米的房屋、600 亿以上的各类能源网接口、
10 亿以上的机动车船机、30 亿台（套）以上的工业设施、1000 亿以上的能源设施组
件整合起来转换到智能化、能思考的能源物联网世界，目前全球的信息化、智能化人
才和资本投入这个改造也不足以应付其强盛需求，这是下一代世界经济结构最大规模
的转换。
历史需要我们实现能源产业的全球化和放开型经济、甚或建立国际创新的能源飞
地和能源走廊。因应至 2030 年全球能源所需 90 万亿美元投资规模，世界需要新增 50
万亿美元的能源债权规模，一场新的世界范围内的能源经济大赛行将展开。
发展智慧能源，可以有效形成智慧社会、包容国家、可持续发展的文明潮流，让
世界 70 亿人不是被控制而是积极使用能源网络。
2.1.2 全球能源互联网发展综况
当前，世界正发生复杂深刻的变化，国际金融危机的深层次影响仍在继续。世界
经济增长乏力，传统增长引擎对经济的拉动作用减弱，经济增长新动力尚未形成，各
国经济复苏进程远远落后于预期。为了更好地解决发展问题，各国持续采取激励措施，
发明新技术、制造新产品、创造新模式、打造新产业，为世界经济增长注入新动力。
应对世界能源发展面临的挑战，需要站在人类可持续发展的高度，从世界能源发
展规律出发，统筹把握经济发展全球化、资源配置全球化和环境影响全球化的新特征，
研究提出既具有前瞻性、创新性又切实可行的战略思想与解决方案。
一、理念基础
全球能源互联网实质就是“智能电网+特高压电网+清洁能源”，智能电网是基础，
特高压电网是关键，清洁能源是根本。
（一）智能电网
智能电网集成了先进输电、智能控制、新能源接入、新型储能等现代智能技术，
能够适应各类集中式、分布式清洁能源并网和消纳，满足各类智能用电设备接入和互
动服务等需求，实现源、网、荷、储协同发展、多能互补和高效利用。
（二）特高压电网
特高压电网是指±800千伏及以上的直流和电压等级1000千伏及以上的交流电网
系统。其优势包括输电效率高、容量大、距离远等，能够实现远距离、大功率的电能
输送，适合应用于跨国、跨洲电网互联。
（三）清洁能源
随着水能、风能、太阳能等转化技术的进步和成本的快速降低，清洁能源竞争力
将全面超过化石能源，并加速替代化石能源，成为未来能源系统的主导能源。
二、战略方向
全球能源互联网以“两个替代、一个提高”为战略方向，即能源开发实施清洁替
代，能源消费实施电能替代，提高电气化水平，化石能源回归其基本属性。实现以太
阳能、风能、水能等清洁能源发电，增大电能在终端能源消费中的比重，电从远方来，
来的是清洁电。
三、主要特征
全球能源互联网是适应清洁能源全球大规模开发与有效配置、利用的关键平台，
具备网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动四个重要特征。
网架坚强是构建全球能源互联网的重要前提。坚强的网架是实现资源全球配置的
基础。只有形成坚强可靠的跨国跨洲互联网架，才能实现全球能源的广泛互联与大范
围配置。各国电网规划科学、结构合理、安全可靠、运行灵活，才能适应风电、光伏
发电等清洁能源大规模接入与消纳。
广泛互联是全球能源互联网的基本形态。全球能源互联网的广泛互联带来了全球
能源资源及相关公共服务资源的高效开发与广泛配置。洲际骨干网架、洲内跨国网架、
各国家电网、地区电网、配电网、微电网协调发展、紧密衔接，可以构成广泛覆盖的
电力资源配置体系。
高度智能是全球能源互联网的关键支撑。各类电源、负荷实现可灵活接入和确保
网络安全稳定运行。通过广泛使用信息网络、广域测量、高速传感、高性能计算、智
能控制等技术，实现各层网架和各个环节的高度智能化运行，自动判断、识别大多数
故障与风险，具备故障自愈功能；通过信息实时交互支撑整个网络中各个要素的自由
流动，真正实现能源在各区域之间的高效配置。
开放互动是全球能源互联网的基本要求。构建全球能源互联网，需要各国的相互
配合、密切合作。全球能源互联网的运营也要对世界各国公平、无歧视开放。充分发
挥电网的网络市场功能，构建开放统一、竞争有序的组织运行体系，促进用户与各类
用电设备广泛交互、与电网双向互动，能源流在用户、供应商之间双向流动，实现全
球能源互联网中各利益相关方的协同与交互。
四、全球能源互联网推动电力市场建设的路线
构建全球能源互联网总体分为国内互联、洲内互联和洲际互联三个阶段。由此可
见，全球电力市场格局的根本特征就是全球能源互联网。在清洁能源资源富集、电网
基础条件较好的地区，率先实现清洁能源大规模开发和跨国跨洲联网。到 21 世纪中叶，
基本建成互联互通的全球电力市场以及全球能源互联网。
第一阶段：国内互联（2020 年前），推动形成全球共识；
第二阶段：洲内互联（2020-2030 年），大规模开发；
第三阶段：洲际互联（2030-2050 年），形成全球互联格局。
全球能源互联网发展目标
2.1.3 全球能源互联的建 设机制
构建全球能源互联网，政府、企业、社会各利益相关方需要建立强有力的合作机
制，促进各方在互联电网的规划、建设、贸易及技术标准等方面沟通协商，采取一致
行动。
一、全球电力规划机制
采取全球顶层设计和各国自主规划相结合的原则，统筹考虑全球能源资源与需求，
进行全球、区域和各国电力协同规划。
（一）在全球层面和区域层面，研究通用的电力规划流程和方法，建立清洁能源
开发、跨国联网等项目成本-效益分析模型。
（二）在与各国充分沟通、共享数据的基础上，组织开展全球和区域统一规划，
提出跨国联网方案。
（三）建立规划滚动修编机制，根据各国经济社会发展和规划实施情况更新规划
方案。
（四）推动全球和区域规划与各国规划协调对接，建立全球跨国联网项目库，明
确建设计划。
二、跨国工程建设机制
依托联网规划，以开放透明、公平公正、共建共享为基本原则，建立全球清洁能
源开发、跨国联网等项目建设合作机制，推动项目落地。
（一）建立全球清洁能源开发、跨国联网等项目研究设计平台，联合有关国家政
府、电网企业等相关方，共同开展项目可行性研究等前期工作。
（二）根据项目特点建立合适的商业模式，包括建立合适的容量分配和成本分摊
模型，吸引全球投资者公平分担建设成本、合理分享项目收益。
（三）金融机构、非政府组织可以与电网公司合作，参与项目投融资，推动商业
模式创新。
三、全球电力贸易机制
以自由、公平、无歧视的电力贸易为基本原则，统筹各国电力体制和市场组织形
式，与各市场参与方充分沟通，建立跨境电力贸易机制，包括税收、交易组织、输电
费用、阻塞管理、纠纷调解等多个方面，实现全球电力交易高效协同和资源高效配置。
（一）提倡电力商品在全球自由交易、自由流通，推动各国在税费等方面建立协
调的政策。
（二）推进跨国双边、多边长期合同交易，培育双方、多方参与的日前、日内、
实时和辅助服务市场交易。条件具备时，进一步建设区域电力市场，推动建立区域电
力交易中心。
（三）根据交易形式建立跨境线路输电服务费用机制和阻塞管理机制，综合考虑
线路建设及运营成本，让各方合理分摊输电服务费用和通道容量。
（四）建立电力贸易调解机制，明确调解参与方和调解程序等，解决全球电力贸
易机制可能存在的不足和各类纠纷。
四、互联电网协调机制
随着电网互联范围更广、交互程度更深，需要解决高比例清洁能源接入和复杂环
境带来的电网安全问题、大范围电力资源优化配置的经济性问题和跨国跨洲电网运行
的协调问题。
（一）制定互联大电网运行机制，协调不同国家和地区的电网联合运行，特别是
研究适应清洁能源特性的运行规则，在更大范围优化电网运行，促进各类集中式、分
布式清洁能源接入和消纳。
（二）制定跨国跨洲电网联合运行协议，规范洲内跨国线路、跨国区域电网和洲
际主干电网的运行，优化跨国电力流，实现跨国跨洲电力的互补互济和各层级电网运
行的统筹协调。
（三）建立全球电网信息及预警系统，各国电网运营商都可以在系统中获取全球、
各洲、各国电网运行的实时状况及数据，加强电网之间的安全运行协作。
五、技术标准协同机制
建设全球能源互联网，需要协调工程建设、市场交易、运行等各环节的技术标准
和规程。
（一）编制跨国电力联网项目建设及设备相关的技术标准，以降低工程建设成本，
提高经济性和可靠性。
（二）研究开发跨国跨洲电力交易的模型和算法工具，提高市场透明度，降低交
易成本。
（三）提高全球电网运行技术标准和规程的协调性和兼容性，进一步提升跨国联
合运行的协同性，提高系统的运行效率和稳定性。
（四）国际标准组织应搭建平台，组织协调企业、大学和其他研究机构制定相关
标准。
自工业化以来的近 300 年间，化石能源大量开发使用导致资源紧张、环境污染、
气候变化等问题日益突出，严重威胁了人类生存和可持续发展。联合国“2030 议程”
将能源作为核心任务之一，推动世界各国共同研究解决能源和经济、环境协调发展问
题。全球能源互联网为推动世界能源变革、解决能源可持续发展问题，提供了一种现
实可行的行动方案。构建全球能源互联网，将对实现“2030 议程”相关目标发挥关键
作用。
2.1.4 构建全球能源互联网的条件
一、技术上可行
（一）特高压输电技术先进成熟
目前，特高压交、直流输电距离可实现 1500-6000 公里以上，输电功率可达到 500
万-1500 万千瓦，可实现在各大洲之间、洲内能源基地与负荷中心之间的电力输送，
解决了各类能源大规模开发、远距离输送的关键难题。中国特高压的大规模建设和运
营验证了特高压技术的安全性、经济性和环境友好性。
（二）清洁能源发电技术不断进步
目前光伏电池技术不断进步，光电转化效率已超过 20%且持续提升。风力发电技
术不断突破，8 兆瓦大容量风机已投入商业运行，风功率预测精度不断提升，清洁能
源发电的可预测性和可控性不断改善。
（三）智能电网技术广泛应用
柔性交直流输电、智能控制、信息网络、大规模储能等技术的不断突破和广泛应
用，使电网更加安全、更加经济、更加灵活，能够适应风电、太阳能发电等间歇性电
源和各类智能用电设备大规模接入的需要。
二、经济上有竞争力
（一）清洁能源
风电、光伏发电成本过去 5 年分别下降了 30%、75%，并将持续快速下降。阿联
酋 2019 年投产的光伏项目中标价格已低至 2.4 美分/千瓦时，摩洛哥 2020 年投产的陆
上风电项目中标价格已降至 3 美分/千瓦时。欧洲北海即将建设世界首个完全参与市场
竞争、不需要任何补贴的海上风电项目。预计到 2025 年，清洁能源竞争力将全面超过
化石能源。
（二）电网互联
全球能源互联网可以实现跨国跨洲电力的互补互济，将不同地区的资源差、时区
差、季节差、电价差统筹起来，减少备用容量，提高全系统的经济性和运行效率。例
如，中国西部、北部能源基地的电力通过特高压输送至东中部，落地电价比当地火电
上网电价低 0.7-1.2 美分/千瓦时；开发中部非洲水电、北非太阳能发电，通过特高压
汇集打捆向欧洲输电，成本 7-9 美分/千瓦时，比欧洲大陆光伏发电成本低 7 美分/千瓦
时左右，具有显著的经济效益。
三、政治上形成共识
（一）应对气候变化成为全球共识
联合国秘书长古特雷斯表示，全球能源互联网是实现人类可持续发展的核心和实
现全球包容性增长的关键。他高度赞赏合作组织为促进国际能源合作所做的工作，强
调这些努力对落实“2030 议程”和《巴黎协定》至关重要，敦促各国政府为推动世界
能源转型加强行动。
（二）世界各国都在积极推进清洁发展
全球 140 多个国家出台了清洁能源发展政策，以促进低碳发展、提升电气化水平、
提高能源效率及加强电网互联等。欧盟有 26 个国家承诺 2020 年以后不再建设燃煤电
站。英国决定到 2025 年实现“零煤电”。丹麦提出到 2050 年完全摆脱化石能源。德国
计划到 2050 年清洁能源占总发电量的比重达到 80%。挪威宣布 2025 年、印度宣布 2030
年、英国和法国宣布 2040 年后禁售传统燃油汽车。
2.1.5 全球智 能电网的发展主体
智能电网市场由电力服务商、解决方案供应商、服务提供商、系统集成商、原始
设备制造商（OEM）、管理服务提供商、政府和规划机构、经销商和分销商以及企业
用户和技术提供商等若干组织组成。该市场的需求方包括公用事业提供商，区域能源
供应商和私人电力供应商；供应方包括提供不同类型智能电网软件的智能电网软件供
应商，如高级计量基础设施，智能电网配电管理等等。
通过对全球五个主要地区（北美，欧洲，亚太地区，中东和非洲以及拉丁美洲进
行调查分析，Markets and Markets 认为全球智能电网市场的主要供应商是：GE（美国），
ABB（瑞士），西门子（德国），施耐德电气（法国），Itron（美国），Landis+Gyr（瑞
士），Aclara（美国），思科（美国），OSI（美国），IBM（美国），Wipro（印度），霍
尼韦尔（美国），甲骨文（美国），S＆CElectricCompany（美国），伊顿（爱尔兰），Kamstrup
（丹麦），TrilliantHoldings（美国），Globema（波兰），TechMahindra（印度），EnelX
北美（美国），eSmartSystems（挪威），Tanatalus（美国），EsyaSoft（印度），Grid4C
（美国）和 C3Energy（美国）。
2.1.6 各国布局泛在电力物联网
泛在电力物联网将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，
供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应
商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体
发展创造更大机遇，提供价值服务。
放眼全球，电力物联网正在广泛被使用，国外在智能电网、物联网、智慧城市等
方面也探索较多，不同国家的电力行业对于物联网应用的侧重点各有不同，比如欧洲
电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向，而日本电力行业对于物联网
的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域。
下面是这些智慧城市的例子，通过相关例子说明他们是如何通过更强大的互联互
通来改变城市的供电方式。
一、加拿大安大略省多伦多市
与北美大多数城市一样，供电成本高昂——多伦多也不例外。各级政府的财政赤
字正迫使其缩减预算和成本。安大略省的一个城市发现，从 2005 年到 2019 年，他们
的路灯电费账单增加了 1400%。这些成本影响如此之大，以至于甚至将一些电力公用
事业公司推向破产，就像加州最近经历的那样。
这也是多伦多开始改用太阳能智慧城市路灯的原因。商业倡议协会在布洛尔街西
安装了具有 LED 照明，Wi-Fi热点功能以及其他物联网设备的太阳能智慧城市电线杆。
由于这些电线杆是 100%采用太阳能供电的，它们不需要连接到电网，因此估计可以
节省 140 万加元的电缆铺设和电网连接的成本。而智能方面——远程监控和管理系统
——意味着即使处在极地涡旋中（极地涡旋是一种强风流经低压系统的流通模式，它
一般发生在冬季的北极。这种涡旋的效应是保持冷空气在极地地区循环），它们也能正
常运行。
谷歌 Google 旗下的人行道实验室（Sidewalk Labs）和多伦多市合作，将其列为“从
互联网上建立起来的”未来城市的一个实验案例。多伦多市的另一个地方——海滨未
开发区域的码头，在其基础设施中集成了智能技术。传感器将测量交通状况、空气质
量、噪音和建筑占用率等因素。能源效率的提高大大减轻了电网的负担，离网解决方
案是这种生态系统中合理和自然的一部分。
通过收集所有这些数据，这些智能应用会随着时间的推移变得越发智能。例如，
当下一次极地涡旋来袭时，天气传感器会指挥人行道进行加热，使雪融化，这听起来
是不是很像 80 年代科幻电影中描述的场景！通过太阳能发电和能源监控系统等手段，
能将周边地区的二氧化碳排放量减少 75%-80%。
二、美国爱荷华州迪比克市
美国第一个智慧城市，也是世界第一个智慧城市，它的特点是重视智能化建设。
为了保持迪比克市宜居的优势，并且在商业上有更大发展，迪比克市政府与 IBM 合作，
计划利用物联网技术将城市的所有资源数字化并连接起来，含供水系统、电力系统、
石油、天然气、交通、公共服务等，进而通过监测、分析和整合各种数据智能化地响
应市民的需求，并降低城市的能耗和成本。
该市率先完成了供水、电力资源的数据建设，给全市住户和商铺安装数控水、电
计量器，不仅记录资源使用量，还利用低流量传感器技术预防资源泄漏。仪器记录的
数据会及时反映在综合监测平台上，以便进行分析、整合和公开展示。
四、美国加利福利亚州圣地亚哥市
加州一直在致力推动电动汽车发展，但我们需要为汽车充电来代替加油，这就产
生了供电问题。
圣地亚哥动物园的“从太阳能到电动汽车”项目，使用太阳能直接为插电式电动
汽车充电，并将存储起来的多余电量输送到城市电网。项目包括有 5 个充电站和 10
个太阳能檐篷，可以为 59 个家庭提供足够的电力。这个项目是圣地亚哥市政府、GE
通用电气公司、圣地亚哥清洁技术公司和加州大学圣地亚哥分校之间联合合作的一部
分。
目前，圣地亚哥市还安装了 3000 个带有自适应控制的 LED 路灯，并将部署 3200
个智能传感器来跟踪空气质量和交通状况，打造全球最大的物联网平台。
五、美国密歇根州高地公园市
除非你住在密歇根州，否则你可能没有听说过高地公园市。在底特律的包围下，
高地公园市不断减少的人口用的是底特律的供水和排污系统，超过 1000 美元的账单让
很多市民负担不起，更不要说各种电费了。高地公园市直接拆除了 1000 盏路灯，整个
城市陷入了一片黑暗。
解决方案是高地公园政府采用社区拥有的、离网的太阳能灯来取代所有的路灯。
太阳能路灯现在都采用 LED 灯照明，比以前使用的电网灯节省了 40%-50%的能源。
由于没有运营成本，甚至在阴天也能充电，既省钱、又可靠，还能点亮高地公园市的
社区。
六、荷兰首都阿姆斯特丹市
阿姆斯特丹是世界上最早开始智能城市建设的城市之一，同时是欧洲智慧城市建
设的典范。作为荷兰最大的城市，阿姆斯特丹共有 40 多万户家庭，二氧化碳排放量占
全国的三分之一。为了改善环境问题，该市启动了 WestOrange 和 Geuzenveld 两个项
目，通过节能智慧化技术，降低二氧化碳排放量和能量消耗。还实施了 EnergyDock
项目，在阿姆斯特丹港口的 73 个靠岸电站中配备了 154 个电源接入口，便于游船与货
船充电，利用清洁能源发电取代原先污染较大的燃油发动机。
为了节省能源，阿姆斯特丹启动了智能大厦项目，在未给大厦的办公和住宿功能
带来负面影响的前提下，将能源消耗减小到最低程度，同时在大楼能源使用的具体数
据分析的基础上，使电力系统更有效地运行。为建设可持续公共空间，启动了气候街
道（The Climate Street）项目，缓解乌特勒支大街的拥堵。
七、丹麦首都哥本哈根市
哥本哈根素有“自行车之城”称号，在绿色交通方面成绩斐然。为促使市民使用
二氧化碳排放量最少的轨道交通，该市通过统筹规划，力保市民在家门口 1 公里之内
就能使用到轨道交通。对 1 公里路内的交通，推广使用一种智慧型自行车。这种自行
车的车轮装有可以存储能量的电池，并在车把手上安装了射频识别技术（RFIT）或是
全球定位系统（GPS），可汇聚成“自行车流”，通过信号系统保障出行畅通。
与此同时，哥本哈根市政府大力完善沿途配套设施建设，如建立服务站点、提供
简便修理工具等，为自行车出行提供便利。
2019 年至 2026 年，全球物联网市场的年复合增长率预计将超过 21%。随着我们
的城市变得更加智能，各地的政府正在转向离网、纳米和微电网供电，将其作为推动
物联网革命的一种廉价、可靠的方式。
智慧城市的故事，也是一个用创新的方式建设电力基础设施的故事。电力行业的
最新发展——从小型太阳能电池到锂离子电池——正在为智慧城市革命铺平道路，创
造一个全新的智能电力行业。
2.1.7 国际智能电网风险投资
2018 年全球智能电网企业再度获得风投资金青睐，全年获得风投 5.3 亿美元，同
比增长 26%，涉及交易 29 笔。
尽管 2018 年的交易数量较之 2017 年的 45 笔有了明显下降，但其融资规模比上一
年度的 4.22 亿美元有了明显增加。不仅如此，包括债务和公共市场融资在内的企业融
资总额在全年 33 笔交易中达到 18 亿美元，较之 2017 年的 50 笔交易的 12 亿美元增长
了 50%。
2018年获得风投资金最多的五家智能电网类企业分别是ChargePoint筹资2.4亿美
元，SmartWires 筹资 5500 万美元，VoltaCharging 筹资 3500 万美元，AutoGrid 筹资 3200
万美元，筹资获得了 3100 万美元。
到 2018 年，69 家投资者为智能电网公司提供资金，而 2017 年为 88 家。2018 年
的顶级风险投资者包括：EnergyImpactPartners，E.ON，Orstead，ShellVentures 和
WindSailCapitalGroup。
插电式混合动力电动汽车（PHEV），车辆到电网（V2G）公司的智能充电在 2018
年获得风险投资资金的最大份额，共计 9 笔交易，规模达到 3.48 亿美元，其次是电网
升级公司，共计 2 笔交易，投资达到 5900 万美元。
2018 年，全球共披露了 4 笔债务和公共市场融资交易，其规模达到 13 亿美元，
而 2017 年 5 笔交易额为 7.74 亿美元，增幅达到 67%。2018 年，没有一家智能电网公
司宣布 IPO。
2018 年，智能电网部门共录得 12 宗未披露的并购交易。2017 年，共有 27 笔交易
（7 笔披露），价值 25 亿美元。
2.1.8 全球能源互联网投资展望
在 2018 年 3 月 28 日举行的 2018 全球能源互联网大会上，全球能源互联网发展合
作组织发言人表示，构建全球能源互联网顶层设计已经完成，技术装备不断突破，加
快发展的条件已经具备。当日发布的《全球能源互联网骨干网架研究》预计，2018-2050
年全球能源互联网总投资约 38 万亿美元。
