國外智能電網(wǎng)研究與應(yīng)用
2011-01-28 11:00:00 作者: 來源:大眾網(wǎng)
隨著市場(chǎng)化改革推進(jìn),數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展,氣候變化加劇,環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格以及各國能源政策的調(diào)整,電網(wǎng)與電力市場(chǎng)、客戶之間的關(guān)系越來越緊密。客戶對(duì)電能質(zhì)量的要求逐步提高,可再生能源等分散式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加,傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足這些發(fā)展要求。為此,人們提出發(fā)展智能電網(wǎng)的設(shè)想,以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級(jí)換代。美國和歐洲在智能電網(wǎng)發(fā)展方面具有代表性。
一、美國
1. 電網(wǎng) 2030 規(guī)劃
2003 年 2 月,美國時(shí)任總統(tǒng)布什提出 “ 電網(wǎng) 2030 規(guī)劃 ” ,指出要建設(shè)現(xiàn)代化電力系統(tǒng),以確保經(jīng)濟(jì)安全,同時(shí)促進(jìn)電力系統(tǒng)自身的安全運(yùn)行。該規(guī)劃的主要內(nèi)容有:為所有用戶提供高度安全、可靠、數(shù)字化的供電服務(wù),在全國實(shí)現(xiàn)成本合理、生產(chǎn)過程無污染、低碳排放的供電,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的儲(chǔ)能設(shè)備,建成超導(dǎo)材料的骨干網(wǎng)架。
2. 能源獨(dú)立與安全法案 2007
為有效促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè),美國于 2007 年 12 月頒布 “ 能源獨(dú)立與安全法案 2007” ,確立了國家層面的電網(wǎng)現(xiàn)代化政策,設(shè)立新的專責(zé)聯(lián)邦委員會(huì),并界定其職責(zé)與作用,建立問責(zé)機(jī)制,同時(shí)建立激勵(lì)機(jī)制,促進(jìn)股東投資。
3. 奧巴馬政府施政計(jì)劃
美國總統(tǒng)奧巴馬為振興經(jīng)濟(jì),從節(jié)能減排、降低污染角度提出綠色能源環(huán)境氣候一體化振興經(jīng)濟(jì)計(jì)劃,智能電網(wǎng)是其中的重要組成部分。
二、歐洲
歐盟為應(yīng)對(duì)氣候變化、對(duì)能源進(jìn)口依賴日益嚴(yán)重等挑戰(zhàn),向客戶提供可靠便利的能源服務(wù),正在著手制定一整套能源政策。這些政策將覆蓋資源側(cè)、輸送側(cè)以及需求側(cè)等方面,從而推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深刻變革,為客戶提供可持續(xù)發(fā)展的能源,形成低能耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)研究主要包括網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行、需求側(cè)和計(jì)量、發(fā)電和電能存儲(chǔ)四個(gè)方面。
國外智能電網(wǎng)技術(shù)研究近況
按照智能電網(wǎng)本身所覆蓋的價(jià)值鏈環(huán)節(jié),智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)可劃分為智能用電、智能網(wǎng)絡(luò)、新能源發(fā)電與智能企業(yè)四類。
1. 智能用電:包括智能表計(jì)、電池技術(shù)、家庭自動(dòng)化、微型電網(wǎng)、優(yōu)質(zhì)供電園區(qū)等。
2. 智能網(wǎng)絡(luò):包括調(diào)度自動(dòng)化、即插即用式智能電力設(shè)備、智能保護(hù)裝置、測(cè)量監(jiān)視設(shè)備、電力電子設(shè)備、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和可視化技術(shù)等。
3. 新能源發(fā)電:包括可再生能源發(fā)電、微透平技術(shù)、超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)等。
4. 智能企業(yè):包括信息集成技術(shù)、通信技術(shù)等。
目前,智能電網(wǎng)大部分技術(shù)已經(jīng)通過試驗(yàn),有的已經(jīng)比較成熟,甚至開始商業(yè)應(yīng)用,只有少數(shù)技術(shù)尚待進(jìn)一步研究。然而,我們不能忽視這些尚處于研發(fā)階段的技術(shù),它們恰恰是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)重大突破所需的關(guān)鍵技術(shù)。
國外智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用介紹
各國電力行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)已經(jīng)開始積極探索和實(shí)踐智能電網(wǎng)。由于每個(gè)電力企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和問題不盡相同,不同國家和地區(qū)的不同電力企業(yè)選擇了不同的實(shí)踐方式。總體來說,智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用分為三個(gè)方面:智能表計(jì)、智能電網(wǎng)和智能城市。
1. 智能表計(jì)
智能表計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于:在客戶和電力企業(yè)之間建立起雙向信息流,提供互動(dòng)性服務(wù),更迅速地響應(yīng)客戶需求,提升客戶滿意度;豐富電力企業(yè)需求側(cè)管理手段,提高能源利用效率;通過遠(yuǎn)程自動(dòng)化表計(jì)管理,節(jié)約人力成本,提高工作效率;通過自動(dòng)數(shù)據(jù)收集,及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行工況,節(jié)約檢修和維護(hù)成本;有效防范竊電、盜竊破壞電力設(shè)施等違法行為。
2. 智能電網(wǎng)
優(yōu)化電力企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行能力,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行管理和企業(yè)經(jīng)營管理集成化;智能電網(wǎng)建設(shè)策略和建設(shè)路徑研究;智能電網(wǎng)試點(diǎn)建設(shè)。
3. 智能城市
電力企業(yè)通過與政府和其他企業(yè)的緊密合作,進(jìn)行智能城市設(shè)計(jì)和試點(diǎn)建設(shè)。電力企業(yè)可以對(duì)整個(gè)電力輸送和消費(fèi)過程進(jìn)行觀測(cè),提高對(duì)需求側(cè)反應(yīng)的速度,加強(qiáng)引導(dǎo)需求能力,優(yōu)化資源配置,提高能源利用率,提高電力企業(yè)運(yùn)營效率。
美國大力推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展
近年來,美國電力官員一直在推介智能電網(wǎng)。現(xiàn)在,更多人加入這一行列中。奧巴馬政府的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中,有大約 45 億美元貸款用于智能電網(wǎng)投資和地區(qū)示范項(xiàng)目。奧巴馬今年元月宣稱,智能電網(wǎng)可以 “ 節(jié)省開支,保護(hù)電源免受停電或?yàn)?zāi)害襲擊,在全國每一個(gè)角落奉獻(xiàn)可替代的潔凈電能 ” 。
智能電網(wǎng)提高電網(wǎng)效率
智能電網(wǎng)采用數(shù)字技術(shù)收集、交流、處理數(shù)據(jù),從而提高電網(wǎng)系統(tǒng)的效率和可靠性。譬如,傳感器可以幫助用戶迅速找到故障,并迅速加以排除。
智能電表可以用來監(jiān)測(cè)用電量及費(fèi)用,給客戶在電能使用上更大的控制權(quán)。智能電網(wǎng)的倡導(dǎo)者預(yù)計(jì),一些電力消費(fèi)會(huì)轉(zhuǎn)移到價(jià)格便宜的峰谷時(shí)段,這將減少用電堵塞,并降低對(duì)新設(shè)施建設(shè)的需求。此外,電動(dòng)混合汽車可以在用電需求較低的晚間充電,甚至可以在白天停放期間將電能重新輸回電網(wǎng)。
智能電網(wǎng)有待推廣和升級(jí)
Xcel Energy 公司正在將科羅拉多州的 Boulder 改造成世界上第一座智能電網(wǎng)城市。不過,智能電網(wǎng)不能僅限于試驗(yàn),問題是如何推廣和升級(jí)。
智能電網(wǎng)的倡導(dǎo)者還有許多的事情要做,他們要讓客戶相信,智能電網(wǎng)將幫助客戶減少電費(fèi)支出。此外,改革法規(guī)及規(guī)則更為棘手。經(jīng)濟(jì)刺激方案規(guī)定,獎(jiǎng)勵(lì)效率提高的電力公司。但是,地方電力監(jiān)管委員會(huì)必須改變規(guī)則 —— 監(jiān)管委員會(huì)對(duì)仍然被看作風(fēng)險(xiǎn)投資的智能電網(wǎng)可能還心有余悸。伊利諾斯電力監(jiān)管委員會(huì)批準(zhǔn)在 2009 年安裝 20 萬個(gè)智能電表,更大規(guī)模的投資則有待于未來兩年的成本——收益研究報(bào)告。
此外,還需在全美制定標(biāo)準(zhǔn),使創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)無縫連接。據(jù)估計(jì),美國商務(wù)部下屬的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院會(huì)在今年夏天前提出一個(gè)初步框架。智能電網(wǎng)已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。
日本構(gòu)建智能電網(wǎng) 以新能源為主
日本政府通過深入比較與美國電力工業(yè)特征的不同,結(jié)合自身國情,決定構(gòu)建以對(duì)應(yīng)新能源為主的智能電網(wǎng)。
1. 日本政府關(guān)于智能電網(wǎng)的看法
根據(jù)3月17日日本《電氣新聞》報(bào)道,針對(duì)美國提出的智能電網(wǎng),日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)部副部長(zhǎng)望月晴文指出,美國脆弱的電網(wǎng)系統(tǒng)與日本堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)系統(tǒng)無法單純地進(jìn)行比較,日本將根據(jù)自身國情,主要圍繞大規(guī)模開發(fā)太陽能等新能源,確保電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定,構(gòu)建智能電網(wǎng)。
日本政府計(jì)劃在與電力公司協(xié)商后,于明年開始在孤島進(jìn)行大規(guī)模的構(gòu)建智能電網(wǎng)試驗(yàn),主要驗(yàn)證在大規(guī)模利用太陽能發(fā)電的情況下,如何統(tǒng)一控制剩余電力和頻率波動(dòng),以及蓄電池等課題。日本政府期待智能電網(wǎng)試驗(yàn)獲得成功并大規(guī)模實(shí)施,這樣可以通過增加電力設(shè)備投資拉動(dòng)內(nèi)需,創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì)。
2. 產(chǎn)學(xué)共同進(jìn)行智能電網(wǎng)模式研究
為配合企業(yè)技術(shù)研究,東京工業(yè)大學(xué)于 3 月初成立 “ 綜合研究院 ” ,其中,赤木泰文教授主持的關(guān)于可再生能源如何與電力系統(tǒng)相融合的 “ 智能電網(wǎng)項(xiàng)目 ” 備受矚目。除東京電力公司外,東芝、日立等 8 家電力相關(guān)企業(yè)也積極參與到該項(xiàng)目研究中。該項(xiàng)目計(jì)劃用 3 年時(shí)間開發(fā)出高可靠性系統(tǒng)技術(shù),使可再生能源與現(xiàn)有電力系統(tǒng)有機(jī)融合的智能電網(wǎng)模式得以實(shí)現(xiàn)。
歐盟委員會(huì)推動(dòng)智能電網(wǎng)技術(shù)
歐盟委員會(huì)號(hào)召其成員國利用信息與交流技術(shù)( Information and Communications Technology )提高能效,應(yīng)對(duì)氣候變化,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)。智能電網(wǎng)技術(shù)可以幫助歐洲在未來 12 年內(nèi)減少排放 15% ,這將成為歐盟完成 2020 年減排目標(biāo)的關(guān)鍵。
智能電網(wǎng)不僅可以監(jiān)測(cè)工業(yè)用電情況,還能監(jiān)測(cè)寫字樓、住宅及其他公共部門的用電情況。大眾可以借此了解如何用電并努力節(jié)電,促進(jìn)節(jié)能減排。智能電表項(xiàng)目可以幫助客戶節(jié)電 10% 。智能電表可以實(shí)時(shí)告訴客戶用電情況,借助智能電表,客戶可以適當(dāng)改變用電習(xí)慣。
歐盟委員會(huì)要求各成員國同意統(tǒng)一的歐洲智能測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),主動(dòng)與其他成員國合作,推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和示范工程建設(shè),實(shí)現(xiàn)信息共享。
智能電網(wǎng)將為美國直接創(chuàng)造 28 萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)
智能電網(wǎng)聯(lián)盟近日發(fā)布了其成員 —— 荷蘭 KEMA 企業(yè)撰寫的 2008 年度《智能電網(wǎng)工作報(bào)告》。報(bào)告指出:智能電網(wǎng)技術(shù)將在未來幾年內(nèi)為美國直接創(chuàng)造出 28 萬個(gè)新的就業(yè)機(jī)會(huì)。另外,太陽能等分布式可再生能源、即插即拔式電動(dòng)車等還將創(chuàng)造大量間接的工作機(jī)會(huì)。正如美國總統(tǒng)奧巴馬所期待的那樣,智能電網(wǎng)將帶來數(shù)百萬的 “ 綠領(lǐng)就業(yè)機(jī)會(huì) ” 。
智能電網(wǎng)聯(lián)盟董事長(zhǎng) Guido Bartels 表示,智能電網(wǎng)的迅速發(fā)展將創(chuàng)造新的高價(jià)值的永久性工作職位。智能電網(wǎng)聯(lián)盟由全球 70 家能源行業(yè)成員組成,該聯(lián)盟認(rèn)為智能電網(wǎng)對(duì)推動(dòng)可再生能源利用和提高能源效率具有重要作用。

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