全球：政府引導(dǎo)智能電網(wǎng)建設(shè)
據(jù)美國(guó)和歐盟的預(yù)測(cè)，2012～2017年期間，全球智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模年均增長(zhǎng)比例將達(dá)到17.4%，特別是在硬件、軟件和服務(wù)方面的投資規(guī)模將更大。預(yù)計(jì)至2017年，全球智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資規(guī)模將達(dá)到464億美元左右，而亞太地區(qū)將成為未來(lái)5年內(nèi)投資增速最快的地區(qū)，預(yù)計(jì)其年增長(zhǎng)比例將達(dá)到33.7%。 而綜合國(guó)際多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，至2020年，全球智能電網(wǎng)投資將達(dá)到2500億美元。
根據(jù)國(guó)際能源大會(huì)的定義，智能電網(wǎng)(sm artpow er grids)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。
據(jù)美國(guó)新能源協(xié)會(huì)的丹尼斯介紹，美國(guó)經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和3G的發(fā)展累計(jì)了豐富的進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)開(kāi)始在智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中搶占先機(jī)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(N IST )提出將分三個(gè)階段建立智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)駱家輝曾在G ridW eek大會(huì)上宣布了N IST在第一階段的最新進(jìn)展報(bào)告。該報(bào)告選取了近80項(xiàng)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)和支撐當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展，明確了14個(gè)需要優(yōu)先研究和解決的方面，并特別分析了信息安全方面的標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)了解，日本也已經(jīng)開(kāi)始搶占用電市場(chǎng)中的技術(shù)先機(jī)，正在試圖將其擴(kuò)為世界標(biāo)準(zhǔn)。日本東京電力公司、富士集團(tuán)以及三菱公司聯(lián)合制定了電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，為電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)打下了良好基礎(chǔ)。日本在大型鋰離子蓄電池的研發(fā)方面技術(shù)領(lǐng)先，正在聯(lián)合美國(guó)，將其技術(shù)推廣為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)家電網(wǎng)(微博)公司科技部智能電網(wǎng)處處長(zhǎng)林弘宇透露，在“十二五”期間國(guó)家電網(wǎng)智能化建設(shè)將投資2860億元。2012年將建設(shè)17個(gè)智能電網(wǎng)綜合示范工程，163座充換電站和910臺(tái)交流充電樁，智能變電站1329座，改造132座，建設(shè)26萬(wàn)戶電力光纖到戶，在26個(gè)省級(jí)公司推廣配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，建設(shè)8個(gè)省級(jí)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，推廣應(yīng)用3700萬(wàn)只智能電能表。
“智能電網(wǎng)建設(shè)未來(lái)幾年將加速發(fā)展，全球智能電網(wǎng)建設(shè)形勢(shì)一片利好。從全球看，各國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)政府不可缺位。”林弘宇表示。
在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，智能電網(wǎng)戰(zhàn)略己成為國(guó)家重要戰(zhàn)略，是在政府統(tǒng)一主導(dǎo)和支持下，集國(guó)家以及相關(guān)力量來(lái)制定和推動(dòng)的。智能電網(wǎng)戰(zhàn)略已經(jīng)成為他們搶占未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略措施。中國(guó)與其他國(guó)家在智能電網(wǎng)發(fā)展上的“角力”，不僅是一次綜合實(shí)力和搶占未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的較量，也是推動(dòng)自身經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、確保未來(lái)能源安全的需要。
英國(guó)已制定出“2050年智能電網(wǎng)線路圖”，并開(kāi)始加大投資力度，支持智能電網(wǎng)技術(shù)的研究和示范。之后的工作將嚴(yán)格按照路線圖執(zhí)行。
第一階段(2010年-2020年)，英國(guó)準(zhǔn)備大規(guī)模投資以滿足近期需要，并建立未來(lái)可選方案。近期英國(guó)準(zhǔn)備擴(kuò)大現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和繼續(xù)推進(jìn)試點(diǎn)工程建設(shè)，爭(zhēng)取早日完善智能電表的部署工作，為以后大規(guī)模的研發(fā)提供方案和數(shù)據(jù)支持。
第二階段(2020-2050)，目的是要提供到2050年后各種電力系統(tǒng)選擇方案的基本依據(jù)。具體內(nèi)容就是大量發(fā)展分布式能源和清潔能源，同時(shí)增加智能家居、智能家庭、嵌入式儲(chǔ)存和分布發(fā)電以及虛擬電池的應(yīng)用，并通過(guò)智能設(shè)計(jì)和強(qiáng)化電壓設(shè)計(jì)等提高整個(gè)電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化和控制力。
法國(guó)政府也同樣對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行政策支持。法國(guó)是能源資源相對(duì)匱乏的國(guó)家，石油和天然氣儲(chǔ)量有限，煤炭資源已趨于枯竭。鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源及智能電網(wǎng)，提高可再生能源在能源消耗總量中的比例，已成為法國(guó)政府在制定相關(guān)政策時(shí)優(yōu)先考慮的問(wèn)題。
在德國(guó)，很少使用“智能電網(wǎng)”這個(gè)名詞，而是使用E-Energy，翻譯過(guò)來(lái)就是“信息化能源”。為推進(jìn)E-Energy的順利進(jìn)展，德國(guó)聯(lián)邦政府經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部專門(mén)開(kāi)設(shè)了一個(gè)網(wǎng)站，用來(lái)公布信息化能源的進(jìn)度，向公眾宣傳信息化能源建設(shè)的益處。
2008年12月以來(lái)，德國(guó)政府投資1.4億歐元實(shí)施“E-Energy”計(jì)劃，在6個(gè)試點(diǎn)地區(qū)開(kāi)發(fā)和測(cè)試智能電網(wǎng)的核心要素。2011年，自日本核危機(jī)以來(lái)，德國(guó)毅然加入“棄核”隊(duì)伍，轉(zhuǎn)向新能源和電動(dòng)汽車，尤其是后者，今年5月16日據(jù)政府消息人士透露，德國(guó)政府?dāng)M投入10億歐元補(bǔ)貼，以扶持電動(dòng)汽車，特別是電池技術(shù)的研發(fā)。
美國(guó)：標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)智能電網(wǎng)
最近，美國(guó)能源部副部長(zhǎng)K ristinaJohnson在美國(guó)無(wú)線通信展的研討會(huì)上發(fā)表演講稱：“現(xiàn)在有個(gè)好消息，那就是美國(guó)電網(wǎng)已經(jīng)成為20世紀(jì)首屈一指的創(chuàng)新；但也有個(gè)壞消息，那就是它發(fā)展的速度實(shí)在太慢了。”
Johnson所強(qiáng)調(diào)的，也正是奧巴馬政府所關(guān)注的�，F(xiàn)代化的電網(wǎng)建設(shè)對(duì)美國(guó)來(lái)講是頭等重要的。智能電網(wǎng)將在幫助消費(fèi)者省錢(qián)的同時(shí)，使他們能夠監(jiān)管自己的能源使用情況。智能電網(wǎng)還能使公共事業(yè)設(shè)備獲得實(shí)時(shí)信息以及時(shí)應(yīng)對(duì)電力中斷等突發(fā)狀況。根據(jù)有關(guān)的報(bào)告估計(jì)，安裝200萬(wàn)只智能電表將為美國(guó)的消費(fèi)者一年內(nèi)節(jié)約數(shù)十億美元。
美國(guó)于2004年發(fā)布了《國(guó)家輸電技術(shù)路線圖》，總結(jié)了美國(guó)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)，并提出相關(guān)建議 。 路 線 圖 提 出 通 過(guò) 五 種 途 徑 實(shí) 現(xiàn) 國(guó) 家 電 網(wǎng)《G rid2030》愿景，包括：設(shè)計(jì)“G rid2030”體系結(jié)構(gòu)；發(fā)展“關(guān)鍵”技術(shù)；加速市場(chǎng)接受度；加強(qiáng)電力市場(chǎng)運(yùn)作；建立更強(qiáng)有力的公共和私營(yíng)之間的合作關(guān)系。路線圖還詳細(xì)介紹了國(guó)家電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化需要開(kāi)展的一系列活動(dòng)，但還有一些問(wèn)題沒(méi)有涉及到，例如保障這些活動(dòng)能順利完成的具體細(xì)節(jié)、截止日期以及所需要的資源等。這些補(bǔ)充計(jì)劃還需要電力行業(yè)相關(guān)單位做進(jìn)一步思考。
目前，美國(guó)智能電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃主要有如下幾個(gè)方面：電力基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略防護(hù)系統(tǒng)、G ridW ise與G ridW orks、現(xiàn)代電網(wǎng)計(jì)劃、《能源自主與安全法案2007》中智能電網(wǎng)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中的智能電網(wǎng)研發(fā)計(jì)劃。
最近，針對(duì)美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的負(fù)面新聞不斷增多。例如，建設(shè)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最初的預(yù)算，消費(fèi)者抱怨家庭內(nèi)安裝了智能電表反而使電費(fèi)支出增多等。
分析人士表示，如果僅根據(jù)這些信息，就認(rèn)為“美國(guó)智能電網(wǎng)項(xiàng)目開(kāi)展不利”尚為時(shí)過(guò)早。實(shí)際上，如果你能夠到當(dāng)?shù)赜H自參觀美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，從火熱的場(chǎng)景與被重視的程度，就可以看出美國(guó)希望在能源領(lǐng)域把握如同其在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域那樣的“霸權(quán)”。美國(guó)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域之所以如此快速發(fā)展并掌握主導(dǎo)權(quán)，主要是出于政府強(qiáng)有力的扶持、技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、新成員的紛紛參與加速了市場(chǎng)形成等。實(shí)際上，美國(guó)智能電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)中，也遵循著相似的規(guī)律。
高科技企業(yè)方面，最著名的是美國(guó)SilverSpringN etw orks公司。這家公司為電力公司提供面向智能電網(wǎng)的高級(jí)電表架構(gòu)(A M I)搭建與運(yùn)行的解決方案。該公司由多個(gè)大型高科技企業(yè)出資建設(shè)，它的執(zhí)行副總裁兼首席營(yíng)銷官稱：“電力公司現(xiàn)在就有必要建設(shè)智能電網(wǎng)。”美國(guó)加州能源巨頭太平洋燃?xì)夂碗娏?PG & E)就是該公司的客戶。P G & E已經(jīng)在加州北部部署了大約700萬(wàn)部智能電表。SilverSpringN etw orks公司還為加拿大與澳大利亞提供了A M I解決方案。
歐洲：把海上風(fēng)電北非太陽(yáng)能融入電網(wǎng)
“最近，歐盟有關(guān)圓桌會(huì)議進(jìn)一步明確要求依靠智能電網(wǎng)技術(shù)將大西洋(10.20,0.12,1.19%)的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽(yáng)能電融入歐洲電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的跳躍式發(fā)展。”歐盟經(jīng)濟(jì)和社會(huì)委員會(huì)官員法爾克告訴記者。
法爾克表示，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)與需求的互動(dòng)、協(xié)調(diào)，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有電力系統(tǒng)的潛力，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)效率、可靠性以及電能質(zhì)量的全面提高，并為用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益是歐洲智能電網(wǎng)的基本目標(biāo)。然而，大量分布式微型發(fā)電裝置的并網(wǎng)是歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
在英國(guó)，智能電網(wǎng)的探索方向是可再生能源發(fā)電和智能配電。英國(guó)能源公司計(jì)劃建設(shè)的8.6G W潮汐發(fā)電工程，將成為世界上最大的潮汐發(fā)電站，并計(jì)劃于2020年把利用風(fēng)力發(fā)電獲得的電力直接輸入城市電網(wǎng)。
在英國(guó)電網(wǎng)中，典型的電能流向是從北向南，在低壓用戶端(電壓為400V )有一定數(shù)量的家庭使用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組或太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置。雖然原來(lái)的輸電網(wǎng)仍然存在，但是新建的輸電網(wǎng)更多的是互動(dòng)供電網(wǎng)絡(luò)�；�(dòng)住宅供電可以將住宅中剩余的電力逆向輸入電網(wǎng)，這是英國(guó)電力法中已明確規(guī)定的運(yùn)行方式。因此，電網(wǎng)公司面臨著技術(shù)上的改進(jìn)和創(chuàng)新(如需要雙向保護(hù)等)，這種互動(dòng)供電給電網(wǎng)的穩(wěn)定控制和調(diào)度造成很大困難，不但給電網(wǎng)技術(shù)、體系、市場(chǎng)、管理等方面造成影響，而且對(duì)傳統(tǒng)的供電、發(fā)電、輸電、配電也是一種挑戰(zhàn)。
目前，法國(guó)政府鼓勵(lì)家庭安裝微型發(fā)電裝置，如家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置。在利用燃料獲得電能的過(guò)程中，通常需要先將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。按照熱力學(xué)原理，熱能不可能全部轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電過(guò)程必然產(chǎn)生副產(chǎn)品———熱量。熱電 聯(lián) 產(chǎn) 是 對(duì) 發(fā) 電 過(guò) 程 中 產(chǎn) 生 的 兩 種 形 式 的 能量———電能和熱能均加以有效利用。家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的典型運(yùn)行方式是，將燃?xì)廪D(zhuǎn)換為動(dòng)力或直接發(fā)電，同時(shí)回收利用熱能。因此，相對(duì)于大型發(fā)電設(shè)備而言，家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的能源利用效率可以提高1倍左右。不過(guò)，目前英國(guó)家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的安裝數(shù)量仍然很少，還沒(méi)有對(duì)英國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行造成明顯影響。
與日本家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組主要采用內(nèi)燃機(jī)為原動(dòng)機(jī)的做法不同，歐洲的產(chǎn)品則更多使用外燃發(fā)動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，以斯特林循環(huán)為主，少量采用朗肯循環(huán)。采用外燃發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品可以使用的燃料種類較多，維護(hù)工作量少，不少產(chǎn)品在10年或10年以上的使用期內(nèi)無(wú)需維修。但是，這種產(chǎn)品的熱電轉(zhuǎn)換效率較低，通常為15%～20%，結(jié)合熱利用措施后，一般熱利用效率約為80%。2010年，德國(guó)大眾和LichtbLick能源公司合作生產(chǎn)家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，該產(chǎn)品最突出的特點(diǎn)是采用了先進(jìn)的煙氣冷凝熱回收技術(shù)，熱利用效率高達(dá)94%，機(jī)組的熱電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)20%。大眾公司和LichtbLick能源公司計(jì)劃的年生產(chǎn)能力為1萬(wàn)臺(tái)以上。
