一、研究背景
关于智能电网的研究主要起源于美国，美国的电力产业公司及IBM、Google 等因特网巨头均对智能电网进行了相应研究，IBM并提出“智慧地球”概念。此外，IBM提交给美国总统奥巴马的关于科技投资对就业增长的影响的报告中就将智能电网作为重要建议提出，并成为美国能源新政的重要组成部分。
当前对智能电网的研究主要从需求相应（Zibelman，Audrey，和Krapels，Edward N.，2008）、节能（Rosner，Hillary，2009）、绿色能源（Gibson，Scott，2009）、储能（Lindley，David，2010）、减少碳排放（Mack，Joel 和Endemann，Buck，2010）、竞争、能源安全与气候改变（Cédric Clastre，2011）、电力市场（Ruggero Schleicher-Tappeser，2012）等角度研究智能电网建设问题。
我国近几年也开始了对智能电网的研究，如2007 年10 月华东电网公司启动了对智能电网的可行性研究，并规划了从2008—2030 年的“三步走”战略，即：在2010 年初步建成电网高级调度中心，2020 年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030 年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着我国开始进入智能电网领域（中国能源信息网，2009）。
此外，华北电网公司计划开展智慧电网发展规划和实施方案的研究。智能电网建设的提速，对我国电力体制改革提供了倒逼机制，带动相关产业的发展，对我国经济产生重要的福利效应。
智能电网建设实际上是一国的电网再造工程，被人们看作超越互联网革命的新能源产业革命。国外关于智能电网的研究主要集中于配电侧，强调自愈能力和清洁能源的利用。国内的研究主要集中于输电侧，强调建设坚强智能电网。从我国提出建设智能电网的发展战略以来，智能电网的建设正在我国提速。智能电网的建设在改变电力运营模式、带动相关产业发展从而增加一国福利方面具有深远意义。但智能电网的建设对不同的市场主体的作用是不同的，这将改变市场的利益格局，影响智能电网的建设路径。目前关于智能电网建设较多地从技术应用及其前景的视角，对其福利效应研究没有得到足够重视，而福利效应问题恰是智能电网建设的重要基础，它关系着智能电网建设的路径选择。本文从福利效应的视角，深入研究智能电网建设对各经济主体的影响，分析其对国民经济的作用。
二、智能电网建设的福利效应的理论分析
福利是指社会个体的效益总和，包含的含义较广，本文度量的是智能电网建设对我国各主要经济体的福利效应，度量的是福利的经济指标。关于智能电网的表述有很多，但本质上大同小异，基本上都是认为将信息技术在电力系统上的应用，实现类似过去互联网的互动，只是与互联网不同的地方在于互联网实现了人与人的互动，而智能电网除了实现人与人之间的互动以外，还实现了物与物之间的互动，实现发、输、配、送电环节全过程的智能化。智能电网建设对优化电源结构、促进节能与环保、带动相关产业的发展等方面具有重要的作用，增加一国的福利。我们认为，智能电网建设的福利效应包括福利创造和福利转移效应。本文所谓福利创造效应是指智能电网建设对经济社会带来的净福利的增加；而福利转移是指它对不同的经济主体的影响不同，即对不同的经济主体所带来的净福利不同。
智能电网建设会对一国的福利产生积极影响（福利创造），同时也会使得福利在不同经济主体之间转移。因而度量智能电网建设的福利效应有利于更好地推进智能电网的建设。
当前的智能电网建设规划是在国家电网的主导下进行的，还没有成为国家发展战略。根据经济学理论，国家电网作为一个独立的经济主体有其独立的利益诉求，其对智能电网的推进不可避免地基于其自身利润最大化的原则进行，因而智能电网建设的福利效应在很大程度上取决于其对国家电网的福利效应。另一方面，如上所述，智能电网建设对于发电侧、需求侧及相关产业都会产生较大影响。由于国家电网公司居于智能电网建设的主导地位，为了简化，将发电侧、需求侧及相关产业归结为一个“部门”，国家电网及各级电网公司是一个“部门”。这两个“部门”均为理性人，基于各自的利润最大化原则进行决策。
根据社会福利函数，我们构建一个分析两部门的福利分析模型，分析智能电网建设对社会福利的影响。
在图1 中横轴 UA代表电网“部门”的“效用”———利润，纵轴UB 代表发电侧、需求侧及相关产业代表的“部门”的“效用”，向右下方倾斜的一条曲线UU' 为效用可能性曲线，它代表两部门所有最优效用水平组合的集合，说明当一个部门效用水平给定后，另一部门可能达到的最大效用水平。在我们的两部门模型中，社会福利函数为：
W=W（UA，UB） （1）
令W=W，则社会福利函数为：
W=W（UA，UB） （2）
式（2）表示达到某一既定社会福利水平W 时，两部门效用水平的组合，两部门效应由图1 中的E 点对应的坐标值表示。
图1 智能电网的最大社会福利
智能电网建设会移动效用可能性曲线，使得可能达到的效用水平发生改变。
智能电网建设会改变要素投入比重。智能电网建设使得原料及生产要素的投入数量及结构发生变化。我国现有的电力结构以火电为主，诸如风能等清洁能源由于存在季节因素，发电存在不稳定性，因而在接入传统的电网时存在接入困难，智能电网的智能接入解决了清洁能源的接入问题，这有利于电源结构的优化。清洁可再生能源所占比重上升意味着煤炭等原材料投入将不断减少，这使得技术、劳动、资本等要素不断投入可再生清洁能源发电。智能电网所蕴含的“双向”、“实时”、“自愈”等特性对技术和管理这两种要素的投入相对较高，基于分布式能源的智能电网对资本投入的要求相对降低。从需求侧来看，由于对服务需求较高，营销服务的内容发生改变，对营销技术人员的需求增加了。总体来看，智能电网建设会使得技术、劳动的需求大于对资本的需求，这在一定程度上符合产业结构升级的需要。为了简化分析，我们假定要素价格不变，从而获得更多要素投入的行业能够获得更大的效用（利润），对以上的两部门而言，意味着电网企业的效用相对降低（见图2）。
图2 智能电网建设导致电网企业的效用相对降低在图2 中，由于智能电网建设促进要素投入的增加，原来的效用可能性曲线U1U1' 移动到U2U2'，并与较高的无差异曲线W2 相切于E2 点（W2>W1）。与E1 点相比，E2 点所对应的效用表示“其它部门”的效用增加，而电网部门的效用相应减小。由于智能电网建设在促进其他部门效率提高、投入增加从而“效用”
（利润）增加的同时，使得电网部门的垄断力受到削弱，如智能电网建设对促进电力交易模式的转变，改变独家购电的交易模式，促进市场竞争；此外，通常伴随智能电网建设的一项研究是超导输电技术，超导电缆就是采用高温超导材料制作的电缆，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。超导输电技术对高压与特高压的长途输电方式形成挑战，超导技术使得输电领域的进入壁垒大为降低，许多中小型电厂也能自行向其客户输送电力，这有助于电力市场的竞争，打破垄断（慈向阳，2010）。另外，智能电网建设有助于分布式能源的开发利用。从而增加了远距离长途输电之外的选择。从而使得电网部门的“效用”（利润）有可能在一定时期内不仅相对降低，而且会绝对地降低。因而对于智能电网的建设，其短期福利效应有可能表现为电网部门的效用降低，而其它部门的效用提高。
从长期来看，智能电网建设不仅有利于其它部门，如促进智能电表等相关产业的发展，而且会促进各种智能设备的发展（如在智能电网投资中，高压、超高压和特高压设备占绝对权重），带动电网环节投入的增加及输电效率的提高，从而促进电网部门的效用增加为W3。在图3 中，与E1 点相比，E3 点所对应的效用表示智能电网建设使得电网部门和其它部门的效用均有所增加，但其它部门效用增加的幅度更大。
图3 智能电网建设导致电网和其它部门效用均有所增加由此可见，智能电网建设无论从短期还是长期来看，均能在一定程度上促进社会福利（图2、图3），但在短期和长期对不同部门的影响是不同的。这影响各部门对待智能电网建设的积极性。
在目前情况下，由国家电网主导的智能电网建设，存在着社会福利变化的另一条路径。在图4 中，由于投入要素的改变，原来的效应可能性曲线U1U1' 移动到U4U4'，从而与代表更高效用的社会福利曲线W4 相切于E4 点（图4）。与E1 点相比，E4 点表示在社会福利提高的同时，电网部门的效用提高，其它部门的效用降低。作为理性人的单个经济主体，其决策不可避免以自身利益最大化作为决策的依据。处于自然垄断地位的国家电网在主导智能电网建设中，必定会基于自身利益最大化原则进行决策，在目前输配没有分离、主辅没有分离的情况下，国家电网公司所制定的建设标准不可避免地是首先维护自己的垄断地位，而不是促进竞争。如目前的特高压电网建设就受到很多质疑，被认为是国家电网在巩固自身的垄断地位，不利于市场竞争。在智能电网建设中，由国家电网主导目前的智能电网建设，必然使得智能电网建设按照国家电网主导的路径进行，从而使得国家电网的效用增加，而其它部门的效用降低。但这种作为独立的经济主体，国家电网主导的电网发展战略，必然有利于电网部门的利益，在投入早期，会使得社会福利增加；从福利构成来看，将导致其它部门的效用降低，而电网部门的效用增加；但随着时间的推移，其它部门生产要素的投入会下降，从而使得效用可能性曲线移动到U5U5'，最终会降低社会福利，并降低电网部门的效用。国家电网推进智能电网建设，存在较大的寻租空间，如：国家电网在智能设备的招标中处于垄断地位，容易形成各种不公正的机会。智能电表招标就曾经引起较大争议。这会导致“其它部门”的利益受损，从而减少要素投入。在图5 中，由于投入要素的改变，效用可能性曲线U4U4' 移动到U5U5'，相应的社会福利曲线由W4 移动到W5，相应的均衡点由E4 移动到E5。与E4 相比，E5 点所对应的效用表示两个部门的效用均降低。
图5 智能电网建设降低了社会福利
由以上分析可知，智能电网建设对一国经济会产生福利创造效应，但对不同的市场主体的影响是不同的，即导致福利转移效应。而智能电网的福利转移效应将在根本上决定智能电网建设的路径，从而最终影响到福利创造效应。
三、智能电网建设福利效应的具体体现
如前文所述，智能电网建设会移动效用可能性曲线，从而改变社会福利水平。智能电网建设对社会的福利水平产生影响，但对不同主体的福利有不同程度的影响。智能电网建设福利效应的具体体现如下：
（一）智能电网建设的福利创造效应
智能电网建设的福利创造效应是指智能电网建设给整体经济带来的净收益。智能电网建设有利于促进电源结构的优化，改进需求侧管理，并拉动相关产业的发展。
1.促进电源结构优化。我国的电源结构长期以来一直以火电为主，2009 年底，我国发电装机容量中，煤电占71.43%（王信茂，2010）。众所周知，火电比重过大对资源环境造成很大压力，不利于经济的可持续发展。利用风能、核能、太阳能等清洁能源的发电有着广阔的发展前景，但诸如风能之类的清洁能源所发的电能存在着不稳定性，因为各地区在不同时期风能储量不同，风能受季节性因素影响，不能储存。风电的不稳定性导致其在并网时存在不稳定性，而与传统电网比，智能电网具有更大的兼容性，有利于风电的接入。因而智能电网建设有利于促进电源结构的优化。
2.改善需求侧管理。需求侧管理DSM（Demand Side Management）是指通过采取有效措施，引导电力用户优化用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动的总称（王蓓蓓、李扬、高赐威，2009）。智能电网建设对促进需求侧的管理有重大作用。
在需求侧，智能电网的实时（real-time）、高速（high-speed）、双向（two-way）的特点使得用户的电力消费能够被及时、准确地度量，不同电源、不同时段的电价及电力余缺能够得到及时反映。
通过智能电网，用户能够及时了解不同时段、不同电源的价格，从而可以合理安排电力消费，如在高峰时少消费而在非高峰时多消费，根据电价来选择合适的电力，从而节省电力开支。用户还可以根据自己的消费情况将自己未使用完的电力销售给电网公司，实现电力产品余缺的调剂。智能电网的实施可以有效地提高电力需求侧的服务质量，如：智能电网的实施可以实现电表读数自动抄报，减少了人工抄表的失误，也节约了人工成本；电力需求侧服务由用户用上电向用上优质电转变。
3.拉动相关产业发展。智能电网建设将在很大程度上促进相关产业的发展，延伸产业链，促进迂回生产。智能电网的辐射范围相当广阔，包括新材料、电力电子元器件制造、电池制造、新能源发电、钢铁制造、通信设备、智能家电、电动汽车、智能家居等上下游产业，而后续还将衍生出诸如智能城市、智能交通等更多新的产业。智能电网的建设将成为我国经济推动内需体系转型的战略机遇，起码将带动上下游近百个行业领域的创新发展。未来10 年，一个因智能电网而带动的宏大产业链条正徐徐展开（张超、李廷祯、戴芊，2010）。
4.促进竞争从而带来效率的提高。智能电网建设促进发电侧的竞争，在促进电源结构优化的同时促进电量的增长，从而可以更好地满足经济发展对电力的需求。通过智能电网建设，可以大幅度提高电网驾驭复杂电力系统的能力，促进电网运行管理和企业经营管理水平的进一步提高, 帮助电网企业不断降低成本, 优化运营模式。智能化的投资收益远远大于智能化投资成本, 其成本效益十分可观, 具有明显的经济优势。年均智能化投资效益可达230.29 亿元（刘跃新、熊浩清、罗汉武，2010）。
（二）智能电网建设的福利转移效应
智能电网的转移效应是指由于智能电网的实施导致经济利益在不同经济主体之间的转移。具体如下：
1.发电侧的福利转移效应。如前文所述，智能电网的实施会导致电力结构的优化，这意味着不同电源从智能电网的实施中的受益程度不同。诸如风能、太阳能等可再生能源及天然气发电比重将上升，传统的煤电比重将在一定程度上下降。相对于传统发电方式，可再生能源发电将获得更大的发展。这意味稀缺经济资源在电力企业之间转移。
2.输电侧的福利转移效应。智能电网的实施不仅有利于发电侧的竞争，在一定程度上也促进输电侧的竞争。基于分布式能源的智能电网的实施有助于促进电力交易模式的改变，即由电网企业作为电力产品的单一买方和卖方，转变为包括买卖双方直接交易的多种电力交易并存的电力交易模式。智能电网发展有利于储能技术的使用，客户可以将多余电力卖给电网，实现买卖身份的转换。伴随智能电网建设的超导输电技术的使用节约了输电成本，从而使得特高压不是远距离输电的唯一选择。
四、政策启示
由以上分析可知，智能电网建设对国民经济产生福利创造和福利转移效应，由于产生正的福利效应，智能电网建设对国民经济发展具有积极意义。同时由于它对不同市场主体带来的效应不同，尤其对打破电网企业的垄断有重要作用，故智能电网建设路径宜由国家主导，并成为国家的发展战略。国家电网作为和其它市场主体地位平等的参与方，以平等身份参与智能电网的推进工作。当前智能电网的建设应以打破垄断，促进竞争为基本导向，具体如下：
（一）国家发改委或独立机构主导智能电网的推进工作我们认为，智能电网的建设应由国家发改委或专门成立的独立机构来主导。国家发改委或独立机构相对于国家电网地位更加超然，因而在促进竞争、打破垄断方面能够有更大的公平性，包括促进输电多元化（如智能电网、特高压与超导电网建设同时推进）、基于分布式能源的电力生产与交易、推进电力市场的建设等等。
（二）大力促进多种输电方式
智能电网的建设对于促进竞争，提高稀缺电力经济资源配置效率的作用不是必然的，尤其是输电领域具有自然垄断性质，智能电网的建设与自然垄断相结合很可能导致垄断的加强，这与我国正在进行的竞争导向的改革是背道而驰的。目前由国家电网主导在全国范围内大力发展坚强智能电网，即将特高压输电与智能化结合。可以肯定的是，特高压输电固然符合我国能源中心与负荷中心远的国情，但未必要建特高压电网，有电力工作者就认为建一条点对点的输电线路就可以了，未必非要建设特高压电网。再说，现在的500 千伏的输电网完全能满足需要，何必非要花费巨资建造特高压电网呢？也有的电力工作者认为，现在西北有富余的煤、西南有富余的水，不等于将来还有，而且随着能源中心地区经济的发展，二三十年后，这些地区的能源也会紧张，到那时还能向外调送电力吗？我们认为，除特高压之外，从世界范围来看，伴随智能电网发展的技术是超导技术。超导技术的发展可以极大地降低输电成本，降低垄断。
另外，电力交易除了远距离输送以外，还有就近满足的输电选择。
（三）大力促进交易模式的多样化
大力促进交易模式的多样化，能促进竞争，打破独家购电的垄断，使用户享受到智能电网建设带来的实质利益。目前的电力交易模式为单一购电模式，电网企业作为电力产品的唯一购买者和唯一销售者，同时处于买方和卖方垄断地位，不利于竞争导向的市场改革。智能电网的建设应以建立完善的电力市场，促进竞争为导向，而不是以巩固垄断为目标。在路径选择上应以分布式能源为基础大力推进。
福利转移效应关系到智能电网建设对各市场主体的影响，从而影响其对智能电网建设的态度，这在很大程度上决定了智能电网建设的路径选择，最终影响智能电网建设的效率。
