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智能电网中美之战 发表评论(0) 编辑词条

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中国坚强智能电网先行一步 奥巴马誓言超赶编辑本段回目录

   2009年1月,美国总统奥巴马发布了《复苏计划尺度报告》,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并为4000万美国家庭安装智能电表。

  5月18日,美国商务部长骆家辉和能源部长朱棣文联合宣布了美国智能电网建设的第一批标准。

  7月16日,美国能源部部长朱棣文在来华访问期间特别对发展智能电网的技术问题、成本问题及普及推广问题表示了关注,并希望中美双方能够在解决相关问题方面携手合作。

  8月5日,奥巴马于在印地安纳州北部城市埃尔克哈特的汽车制造企业北极星公司发表讲话时再次重申,要“建设一个可实现电力在东西两岸传输的新的智能电网”,明确提出“建设一个更坚强,更智能的电网”,最大限度发挥美国国家电网的价值和效率。

  奥巴马在讲话中坦承,很久以来美国在能源创新性领域没有作为,而中国、日本等国家已经远远走在了前面。

  早在2004年,伴随各种质疑,中国就已开始了特高压电网建设,而中国的坚强智能电网也在计划建设之中。

  4月24日,中国国家电网公司总经理刘振亚访美,与美国能源部长朱棣文相晤,并在华盛顿一场题为“更坚强的电网——中国与美国展望”的会议上发表主旨演讲称:“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。”

  不到一个月后,在北京召开的“特高压技术国际研讨会”上,国家电网“高调”对外宣布:“在2020年要建成坚强的智能电网”,将“智能电网”上升到战略层面。

  中国的坚强智能电网

  国家电网公司总经理刘振亚说,国家电网结合基本国情和特高压实践,提出了建设坚强智能电网的发展目标,即加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。

  此前国家电网建设的“特高压”线路已经试运行近半年,基于特高压线路,建立智能电网将成为可能。

  另一方面,国家电网副总经理舒印彪说,“风电、核电等新能源的开发也迫使我们要开发智能化的电网,因为智能化的电网才能满足各种电源的输出和接入。”??

  这一切都发生在当前节能减排的大背景下,根据中国近期将出台的《新能源发展规划》,未来中国将在甘肃酒泉、江苏沿海和内蒙古等地建设若干个千万千瓦级风电基地,打造“风电三峡工程”;在西北部地区发展大规模太阳能光伏发电;继续加快中东部地区核电开发和西部大型水电开发。

  在美国人尚未拿出太多的真金白银推行智能电网战略的同时,国家电网已经拿出了2010年、2015年、2020年三步走的规划。

  国家电网研究室主任葛正翔表示,国家电网已经确立了智能电网三步走的原则,第一个时间段是2009年~2010年,这个阶段被称为规划试点阶段,重点开展智能电网发展规划工作,制定技术和管理标准,开展关键技术研发和设备研制,开展各环节的试点工作。

  2011年~2015年是全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016年~2020年为引领提升阶段,全面建成统一的坚强智能电网,技术和装备全面达到国际先进水平。

  届时,电网优化配置资源能力大幅提升,清洁能源装机比例达到35%,分布式电源实现“即插即用”,智能电表普及应用。

  中科院院士卢强预计, 虽然国家电网此次没有宣布智能电网的投资规模,要达到国际先进水平,国网智能电网计划三个阶段总投资将超过1万亿元。

  特高压电网领先一步

  特高压和智能电网构成了中国电网输电和配电网络的全部格局。

  刘振亚介绍,对于智能电网,坚强电网至关重要。智能电网首先应当是一个坚强的电网。坚强是智能电网的基础,好比人的体格,智能是坚强电网充分发挥作用的关键,好比人的大脑,两者相辅相成、协调统一。目前我国在坚强电网建设上已经领先一步。

  新中国成立以来,我国电网快速发展,但一直在追赶国际先进水平。1954年建成220千伏线路,1981年建成第一条500千伏线路。2004底,国家电网公司提出了发展特高压电网的战略构想。由于没有多少成熟的经验可以借鉴,发展中国的特高压,只能从头开始,完全自主创新。

  数年间,国家电网公司系统地开展了321项特高压关键技术研究,在电压标准、电磁环境、过电压及绝缘配合、无功电压控制、防雷技术、高海拔、重冰区等方面取得全面突破,达到了世界领先水平,掌握了核心技术。

  国家电网公司还相继建设了特高压交、直流试验基地、杆塔试验基地和西藏高海拔试验基地以及国家电网仿真中心,形成了目前世界上实验能力最强、技术水平最高的特高压试验研究体系,通过试验获得了10多万组数据,28项实验能力和指标创造世界第一。

  2006年4月19日,在中国保护知识产权成果展览会现场。前来参观的国务院总理温家宝,听到时任国家电网公司总工程师的赵遵廉介绍正在研发的1000千伏特高压技术时,频频点头肯定:“我们这么大的国家,用电量很大,应该采用和研发先进的技术。”

  作为示范,我国自主研发、建设的晋东南-南阳-荆门全长640公里、1000千伏特的高压交流试验工程,按商业化运营要求,从合闸到现在,一直稳定运行。目前,该工程已经通过国家环保、科技、国产化、档案等专项验收,我国的特高压技术标准体系,也因此建立。

  在整个特高压工程布局中,晋东南-南阳-荆门线只是开局。根据国家电网下一步规划,到“十二五”初期,国家电网建成“两纵两横”特高压骨干电网,将陕北、晋东南煤电基地的电力输送到华中、华东地区;将蒙西煤电基地电力送到华北、华东地区;将西南水电送到华中、华东地区。

  随着特高压的来临,国家电网公司在世界电力发展格局中的角色已由多年的追赶者变为实际的领跑者。

助力产业升级

  国家电网公司在推进智能电网的建设中也在推动着电力装备制造业升级。

  从产业链层面看,智能电网与普通电网一样,依次分为发电、输电、变电、配电、用电、调度6个环节。每个环节都将应用大量的新技术,电网的升级改造无疑将惠及分布在这6个环节上的不同行业,给他们带来发展的新机遇。

  2008年12月26日,国家电网公司特高压交流试验基地全面建成开始试运行,其综合试验能力创造了十二项世界第一,它同时也成为了国产设备正式应用前的“演练场”。

  2009年1月16日,在中国特高压交流试验示范工程投运新闻发布会现场,国家电网公司副总经理舒印彪宣布,“在中国特高压交流试验示范工程的三站两线中,见不到有外国商标的整机设备。”语惊四座。

  据介绍,共有53家设备制造商参与了设备研制和供应,除了一支1000千伏变压器套管外,其余全部是国产设备,且为首次制造。其中,1000千伏变压器和套管,隔离开关、CVT、避雷器,每台设备的一相由国内重点制造企业承担研制。目前,天威保变等制造的乏高压并联电抗器代表了世界同类设备的最高水平,皆已投入运行。

  重大的突破在于,特高压交流试验示范工程100多种主设备中,仅断路器是由3家国内企业同国外公司采用“联合设计、产权共享、合作生产、国内制造”方式供货。这比“引进—消化—吸收”前进了一大步,因为前者跟后者相比,有了自主产权,而且由国内生产。

  在从用电端来看,智能电网升级除了能够养活一批专门生产智能电表的企业之外,同时也给软件开发商带来了新的机会。甚至有观点分析,走在智能电网最前沿的不是全球主要的电力公司,而是已经经历过互联网泡沫洗礼的重量级技术公司。

  细数目前世界前端的重量级技术公司,英特尔、思科、IBM、微软和谷歌等大公司均未缺席这场竞赛。以IBM为例,目前其已经在构筑电网智能化项目的技术主线,将包括在电网沿线设立的通信设备,以及软件和伺服器来处理堆积如山的数据。

  中国智能电网大建设,会否也是一些跨国公司的盛宴呢?

  无论怎样,可以肯定的是,首个特高压交流试验示范工程的成功投运,将为我国智能电网的建设及相关行业的发展空间留下无数猜想,更将对中国未来的电力可靠供应和能源安全产生日益重要的影响。

  现实困境
  尽管首个特高压交流试验示范工程已经成功投运,但“中国是否应建特高压”的疑问并没消除,从中国坚强智能建设工程从上马之初,各种关注、疑问就一直相生相伴,争议声也不绝于耳。
  在欧洲一些国家重点建设分布式电网的背景下,中国有必要搞特高压智能电网吗?
  著名水电泰斗潘家铮院士曾用“吃螃蟹也得有人吃,什么事为什么非得外国做,然后我们再做?”回应那些“外国都搞不定,我们更没戏”的言论。他坚称发展特高压对于能源中心和经济中心分布不均衡的中国来说有必要,更有需要。
  国家电网称,电网安全主要取决于合理的电网结构。欧洲国家建设分布式电网是在电网快速发展之后,在电力电量总体平衡且增长较慢的情况下,在现有电网的基础上进行分布式电网的研究和建设,这与中国国情不同。我国正处于快速发展时期,能源资源与生产力逆向分布,煤炭资源保有储量的76%分布在西部与北部地区;80%的水能资源分布在西部地区,但75%以上的能源需求集中在东中部地区,因此采用特高压输电技术,提高全国范围内电力资源优化配置的能力已成为当务之急。
  实际问题是,智能电网本来是为了解决新能源的上网问题,但实际上国内的新能源政策和配套一直还未跟上发展的需要。由于传统能源和新能源接入标准不一,维护成本不一致(一般后者略高),且新能源发电份额会相应减少传统能源份额,电网公司通常缺乏接入新能源的动力。
  将更多的技术引入到电网中,给能源基础设施带来了更多的连接点,人们对基础设施保护的担忧也就由此不断升级。再者,智能电网未来的的消费者还没有做好准备,电网的改造必须以不直接影响消费者的方式进行。看来,在未来发展上智能电网仍有许多路要走。

智能电网技术中美可互补 编辑本段回目录

  16日下午,到中国访问的美国商务部部长骆家辉和能源部部长朱棣文特意将国家电网作为自己短暂行程中的重要一站,而这距离国家电网公司总经理刘振亚访美考察美国的智能电网只有半年之久。
  在智能电网的建设上,中美这两个分立于太平洋两岸的大国之间似乎处于技术互补的局面。
  美国现有一个由9200个火电厂、总长度达30万英里的传输线路组成的老化和低效的杂乱供电系统。全美能源的40%都由这些电网输送,但电网这个支撑21世纪经济发展的基石并未从其19世纪的根基上脱胎换骨,仍是多个地方电网松散的集合,它需要一个更可靠的输电系统。
  所以,美国能源部将美国版的智能电网计划叫做Unified National Smart Grid,译为统一国家智能电网,是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系,包含了智能联网的需求。
  按照美国自己的一项测算,预计未来20年间全美电力需求将较现在增长40%,除了在城市等电力需求集中的地方发展分布式能源外,美国也计划大规模建设数百座大型火电厂和在偏远地区增添上百亿瓦特的风力和太阳能电站。
  美国能源部认为,如果有智能电网的存在,将节省百亿美元的资金,同时也大幅度削减了建设更多电厂和变电设备的需要。但是,美国从来没有放弃过对大电源的需求。中美都一直在参与核聚变实验,如果核聚变实验能获得成功,并能建成清洁、高效的聚变电站,那么中美两国其实都需要更为智能的输电系统。
  有鉴于此,美国智能电网一项重要任务是,解决分布式能源体系的需要,以长短途、高低压的智能网络联结客户电源,平衡整合类似美国亚利桑那州的太阳能发电和俄亥俄州的工业用电等跨州用电的需求,实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制。
  对于中国而言,由于已经建成了特高压的示范线,中国在长距离输电上较美国有一定的技术优势。但中国在信息化技术、智能电表系统以及配电技术上的实力不如美国,所以两者之间在技术上可以形成互补。
  在一些具体技术细节上,中美两国的合作点则更多。比如说,中国的电源结构以火电为主,水电、抽水蓄能、天然气发电等快速调节能源不足,仅占电源结构的18.6%,电网的调峰能力同发达国家有一定差距。但美国的联合循环和燃气机组发展很快,快速调节电源比例很高,有向中国技术输送的空间。
  同样,中美都面临同等严峻的减排压力,而外部减排的政治环境也已经越来越紧张。不管今年年末在哥本哈根谈判上是否达成协议,都会加剧中美两国二氧化碳减排的严峻性。
  智能电网的发展为减排问题提供了一种可能。按照美国财政部的一项测算,如果电网效率能提升5%,那么所节约的能源消耗将同5300万辆汽车所排放的温室气体相当。
  就在今年5月份,中美签署一项《中美清洁能源合作动议》,根据记者获得的资料,该动议决定,今年“要构建智能电网(包括输电和配电网络)所需知识与技术的共享”。
  曾参加该动议签署的相关人士透露说,今年下半年,中美之间在智能电网合作上还会有更高级别的领导人签署更为正式和更大规模协议。 

美国两部长走访国网 希望分享智能电网技术编辑本段回目录

  从国家电网获悉,16日下午,美国商务部部长骆家辉和能源部部长朱棣文低调赴中国国家电网公司,详细了解国家电网公司在特高压科研及工程建设方面的成果,并与国网公司总经理刘振亚就特高压、清洁能源和智能电网问题进行会谈,探讨美中在清洁能源方面的合作机会。

  朱棣文与骆家辉重点了解了中国在智能电网领域的研究和标准制定情况。朱棣文称,赞同中国关于智能电网建设和可再生能源发展等方面的见解。朱棣文特别对发展智能电网的技术、成本及普及推广表示了兴趣,并希望双方能够携手合作。

  骆家辉则表示,智能电网是世界电网发展的新趋势,发展智能电网可以引导各方更加高效用电,实现节能减排,潜力巨大。当前,美国也在推进智能电网发展,并开展了相关试点。骆家辉对国家电网发展智能电网过程中提出的统一标准、加强规划、以信息技术作基础、注重互动等意见表示认同,希望中美双方能够加强合作,实现技术跨国界共享,乐于看到国家电网公司发挥引领作用。“非常希望能够分享国家电网公司的经验,我们是非常认真的。不但是我们想分享,我相信世界其他国家也是有这种意愿的。”

  朱棣文对中国特高压工程印象深刻。他表示,“我们在这方面也有一些研究,希望能够和国家电网公司有更多合作。”

  朱棣文非常关心特高压工程的造价和损耗问题,认为特高压5%-7%的线损比较合理。国网公司总经理刘振亚就此表示,特高压试验示范工程已经建成,随着其规模化快速发展,造价将会逐渐降低,是非常合算的。另外,从特高压的单位输送容量比较大、有利于清洁环保来看,综合效益还是很明显的。

中美共议制定国际智能电网标准 有望开合作先河 编辑本段回目录

美国总统奥巴马美国东部时间8月5日宣布建设一个可实现电力在东西两岸之间传输的新的智能电网。国家电网公司昨天正式回应了这一电网发展新策略,该公司相关部门负责人向CBN记者透露,国家电网与美国的能源部门有望在电网智能化和大电网领域进一步合作。

智能电网标准有望出台

4月份,美国能源部长朱棣文在美接见国家电网考察团时表示,中美两国在可再生能源和输配电网发展方面有很多可以相互学习借鉴的领域,未来美国也需要更高电压等级的电网和技术,希望双方在能源电力发展方面能有更多、更深入的交流与合作。7月16日,美国商务部长骆家辉在考察国家电网时也表示,美方非常认同国家电网在发展智能电网过程中提出的统一标准、加强规划、以信息技术作基础、注重互动的目标和原则,期待国家电网公司在此领域能够继续发挥引领作用,希望中美双方能够加强合作,实现技术共享。

智能电网最重要的问题就是,成功地界定下一代电网的基本架构,单项运转百万公里以上的电网体系,扭转为互动电网体系。中国科学院教授、著名能源专家武建东认为,“如果有可能,今后将变成一个洲际网络,电力光纤复合电缆电网代替传统的金属电缆电网,其任务是推动电力企业从中低端的电力提供商转变为综合能源、通讯和服务商。”

“中美能源在未来的合作方面将主要集中在碳捕获和封存`、绿色建筑以及智能电网和电动车合作三个方面。”武建东表示,“估计下一步双方将在建立电网的新标准方面进行一个协商。这是中国在世界电工史第一次以一个主力国家的身份参与制定国际标准、特别是智能电网的标准。”

实际上,“美国东西两岸长距离远程输电,除非采用大电网模式,中国目前在这方面主要靠特高压来进行。”国网北京经济技术研究院副院长胡兆光表示。今年2月11日,美国参众两院通过了一个刺激美国经济的《2009年恢复与再投资法》,整个预算是7890亿美元,其中45亿美元用于改造智能电网。奥巴马的最新讲话显然将这一投资计划明显提高,“如建设横贯美国中西的大电网,将是一笔巨大投资。”胡兆光表示。而中国科学院院士、清华大学电机系教授卢强对中国智能电网的投资做了一个大致估算,“要达到国际先进水平,三个阶段总投资会超过1万亿元。”

中国智能电网可能提前建成

国家电网公司研究室主任葛正翔此前曾向CBN表示,国家电网公司已经确立了智能电网三步走的原则,第一个时间段是2009年~2010年,这个阶段被称为规划试点阶段,重点开展坚强智能电网发展规划工作,制定技术和管理标准,开展关键技术研发和设备研制,开展各环节的试点工作。

“2011年~2015年是全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。”葛正翔表示,“2016年~2020年为引领提升阶段,全面建成统一的坚强智能电网,技术和装备全面达到国际先进水平。”

胡兆光认为,如果技术发展快一些的话,中国的智能电网有可能提前建成,“中国目前已经解决了很多技术难题,关键是中央政府要将该计划上升到国家能源战略高度。智能电网我们先走一步,今后对于电网标准的制定都有好处。”

这和武建东的想法基本一致。武建东称,中国在电网技术方面有很多领先之处。“不过,在全国范围内优化配置电力资源方面,拥有这样一个创新型的一套体系,我们还需要向先进国家学习,进行技术的不断创新,力争成为世界智能电网的大国和强国。”武建东说。

但是,智能电网在中国的发展仍然面临诸多挑战,武建东认为,营建智能互动电网是前无古人的事情,是对100多年以来世界电网体系的彻底改造。首先要解决集成化、通讯化、国际化和主力能源的替代化和兼容化。“同时要实现集中式能源和分布式能源的管理现代化和体系化,以及储能技术的实用化。”武建东同时表示,“并且,还有两个重要方面的内容,就是实现电网升级芯片技术和兼容标准的择优化和电网体系管理的高端化。”

发展智能电网 中美思路一致 编辑本段回目录

    日前,美国总统奥巴马在宣布政府对电动汽车的援助计划时,不失时机地发表了一番旨在提振士气、鼓励创新的讲话,着重为智能电网鼓与呼,提出要“建设一个可实现电力在东西海岸传输的新的智能电网”“建设一个更坚强、更智能的电网”。

  记者注意到,奥巴马的演讲地是印第安纳州北部的埃尔克哈特。这里是当前全美就业形势最严峻的地区之一,在此次经济危机中遭受重创。

  不难看出,奥巴马政府欲借以力挽狂澜的新能源政策,核心之一便是智能电网。有专家指出,智能电网是当今世界电力系统发展变革的风向标,是21世纪电力科技创新与发展的重要趋势。奥巴马此次提出建设横跨美国东西海岸、跨越四个时区的电网,表明美国将把打破州际壁垒、实现更大范围的电力资源优化配置提上议事日程。建设“更坚强、更智能”的电网,充分表明电网坚强是智能电网的基本内涵,统一坚强电网是智能电网不可分割的重要组成部分。中美双方的发展思路是一致的。

  “坚强”是基础——中国特高压先行一步受关注

  过去业界认为,美国发展智能电网重点在配电和用电侧。而今来看,构建一个可实现电力在4000多千米距离内传输的新的智能电网,显然不是仅在配电和用电侧发力就能支撑的。而“更坚强”则预示着以特高压为代表的高电压等级输电技术有望得到更广泛的应用。

  7月16日下午,美国能源部部长朱棣文来到中国国家电网公司,站在特高压工程沙盘前就不愿走开了。原定5分钟的介绍,被他一连串问题延长到15分钟。他感慨:“中国的特高压项目令人印象深刻,技术上达到了很高的水平。美国的风电主要集中在北部,太阳能则多在东南部,也面临着中国这样的远距离、大容量输送问题,需要这样的特高压技术。我们非常羡慕这个工程。目前,中国为美国和世界上许多国家树立了榜样。我们在这方面也有一些研究,希望能够和中国国家电网公司有更多合作。”

  一同来访的美国商务部部长骆家辉也说:“看到中国国家电网公司在特高压等方面取得这么大的进展,希望能够分享经验。不但我们想分享,我相信世界其他国家也有这种意愿。”

  他们看上中国特高压的原因,不仅是特高压技术上的领先优势,更重要的是,新能源需要在更大范围优化配置和平衡。无论是否智能电网,特高压解决的是能源大规模输送和平衡的问题,有电送不出、落不下,电网智能化水平再高也无济于事。

  有一种传统的意见认为,美国电力供应主要以就地平衡为主,区域间调剂为辅,没有进行远距离、大容量电力传输的需求。然而,随着新能源革命的来临,这种情况正在改变。按美国人的说法,“蕴藏丰富可再生能源资源的地区,往往同那些就业需求非常强烈的地区不重合”。

  媒体报道,当前,全美最好的风电场多集中在中西部,与人口相对稠密、电力需求更旺盛的东海岸城市区域相隔甚远。包括总统奥巴马在内的许多官员认为,现有的美国国家电网过于老旧,应在可再生能源发展潜力最大的地方建立太阳能或风力电站,并通过新输电线路将电力输送到千里之外。

  英国皇家工程院院士、清华大学校长助理宋永华说,由于世界范围的能源资源(包括可再生能源)的分布和需求不均衡,可以预见更大范围的电网互联。分散发电非常发达的西欧,也提出了跨北非和中东的Super Smart Grid(超级智能电网)概念和研究,以充分利用如北非的可再生能源。为应对人类面临的能源和环境的共同挑战,需要全球在能源资源和能源新技术领域的合作。必须强调,统一坚强智能电网,包括统一坚强的输电网和灵活互动的配电网,低碳、高效和安全是未来电力可持续发展的主旋律。

  “智能”是关键——智能电网应成为国家战略一部分

  国家电网公司总经理刘振亚认为,国内外智能技术快速发展并得到广泛应用,电网向智能化方向发展成为必然趋势。这一观点越来越多地获得认可。

  在“建设一个可实现电力在东西海岸传输的新的智能电网”一语中,“新”字在很大程度上蕴含着新技术引领新产业崛起的意味。美国东部时间8月5日下午,奥巴马宣布,政府24亿美元的拨款用于研发和制造电动汽车及储能电池。媒体普遍认为,这是美国智能电网发展的一部分。而积极推动相关产业及技术发展的最大推手是美国政府,这是一个很大的优势。

  记者注意到,在加强智能技术攻关和成果推广,积极推动智能设备、智能家电等研发和应用方面,美国正在集合企业和研究机构等力量。

  宋永华认为,美国把以智能电网为平台的新能源政策上升到国家战略,一方面促使能源利用从煤炭、石油向新能源转化,大量使用绿色能源,减少能源进口依赖性;另一方面借此振兴经济,发展新一代能源技术,抢占未来低碳能源技术的制高点;智能电网的发展还会促进信息通信技术的新发展和新应用。

  宋永华强调,智能电网的发展已远远超越一个企业,一个行业,应该成为国家战略的一部分。

  比之美国,国家电网公司先期的工作也为我国赢得了先机。基于我国经济社会发展的阶段性特征、能源可持续发展的内在要求、电网发展的客观规律,中国国家电网公司确定了建设统一坚强智能电网的发展战略目标。从产业链层面看,智能电网与普通电网一样,分为发电、输电、变电、配电、用电、调度6个环节。每个环节都将应用大量新技术,以实现“信息化、自动化、互动化”。

  中国和美国分别是世界上最大的发展中国家和发达国家,双方的合作令人期待。在刚刚结束的中美战略与经济对话中,双方新签署的气候变化、能源和环境方面合作的谅解备忘录,更是把清洁能源的合作推进了一步。其中,智能电网将成为双方加强合作的重要方面。

  “统一”是前提——不同国情下的相似发展趋势

  中国国家电网公司提出的统一坚强智能电网,以统一规划、统一标准、统一建设为原则,以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征。“统一”是前提。

  中美两国有不同的国情。  美国幅员辽阔,东西海岸相距超过4000千米。在这一条件下推进“一个可实现电力在东西两岸传输的新的智能电网”,进行统一规划及建设十分必要。朱棣文在7月16日访问中国国家电网公司时表示,由于政体等原因,美国发展智能电网要和各个州谈判,取得配合,显然面对更多阻力。

  “发展统一的坚强智能电网,中国的政治体系、经济环境、管理体制有一定优势。”宋永华说,中美两国如果都按照建设“统一的坚强智能电网”的思路发展电网,将对世界能源领域及社会发展产生积极影响。他告诉记者:“美国并未放弃努力。美国也已开展统一的坚强智能电网规划研究,最近美国电力公司(AEP)初步发布了以765千伏交流和±500千伏直流的美国统一电网规划。”

  实现“统一”,从标准入手无疑是必由之路。美国首任智能电网互动操作全国协调员乔治·阿诺德近日在接受中国媒体访问时说,智能电网必须形成统一的国际标准。“智能电网标准的制定是一项庞大的工程,非一个组织之力能完成。在美国,制定全国智能电网的实施标准需要至少15家相关机构的共同努力。”国家电网公司积极投入这项工作,目前正加紧制定智能电网技术标准和详细建设规划。

  调度是统一坚强智能电网安全稳定运行、高效优化配置资源的关键。美国电网显然面临统一调度问题。曾经的美加大停电恰恰暴露了美国分散性电网管理体制之弊。实现全网电力优化调度、监测和控制,着眼于整体电力需求管理,实现跨区能源供应的平衡,中国的优势更为明显。当然,美国也正在以自己的方式加快推进。

  “统一”是前提,“坚强”是基础,“智能”是关键,对于中国国家电网公司而言,统一性、坚强网架、智能化的高度融合,决定了中国国家电网未来的发展方向。而对于世界电力工业而言,这个观点将日益展现出强大的生命力。

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  美国总统奥巴马就智能电网提出新思路

  美国东部时间8月5日下午,美国总统奥巴马在印第安纳州北部城市埃尔克哈特发表讲话,就美国智能电网发展提出新的思路,认为美国应建设“可实现电力在东西海岸(距离4000千米以上)传输的更坚强、更智能的电网”“建设一个更坚强、更智能的电网”。

  在美国建设一个新的清洁能源网络,被奥巴马视为“能源创新”。他指出,美国的经济复苏计划中,将成倍增加可再生能源的开发能力,建设一个可实现电力在东西海岸传输的新的智能电网,这将有助于“确保美国在新的世纪里一如既往地引领突破”。他继而强调,我们不仅仅是成倍增加可再生能源的开发能力,还要建立一个更坚强、更智能的电网。

  智能电网是普及电动汽车的基础工程。奥巴马表示,美国还将从7870亿美元经济刺激计划中,拨款24亿美元补贴由新一代电池技术提供动力的节省燃料的汽车和卡车,这是有史以来美国政府对这一技术领域的最大投资。他认为,很久以来美国在这一创新性领域没有作为,而中国、日本等国家已经远远走在前面。 

智能电网“三岔口”编辑本段回目录

相比美欧,中国国家电网选择了一条迥然不同的发展路线,而这一事实将对中国智能电网的发展造成深远影响

汪时锋

在多数人尚不知智能电网为何物时,这项新技术便突然闯入了人们的视线。

4月份,美国的奥巴马政府公布了总投资高达45亿美元的智能电网计划,奥巴马随后要求美国国会尽快通过相关立法。

但市场预测,智能电网规模估计将远远超过这个数目。一份来自摩根士丹利的报告预测说,到2030年,智能电网的市场规模将从2010年的200亿美元直线上升至1000亿美元。

而欧洲的计划则走得更远。2005年开始,欧洲就启动了智能电网技术平台,目标是提出开发欧洲2020年的电力网络的愿景。今年,欧盟公布了它自己版本的超级智能电网(Super Smart Grid)计划。

尽管此前很少提及智能电网,中国的国家电网公司也迅速融入了全球性的大合唱。今年5月份,国家电网在特高压输电技术国际会议上宣布了中国版的“坚强智能电网”构架。

相比来自美国政府系统的45亿美元的投资计划,中国智能电网的投资数额可能更为庞大。一位电力行业内部人士对CBN记者透露说,按照内部的一项初步估算,仅2009年至2011年,我国坚强智能电网可能带动的投资总计1万亿以上,2012~2015年达到1.5万亿元,2016~2020年达到2万亿元。

但直到目前,各国对于智能电网的理解却有一定分歧。相比美欧,中国国家电网选择了一条迥然不同的发展路线,而这一事实将对中国智能电网的发展造成深远影响。

不同的解读

在中科院院士余贻鑫看来,智能电网一般包括如下几个部分,高级计量体系AMI、高级配电运行体系ADO、高级输电运行体系ATO、高级资产管理体系AAM。他是国内较早研究智能电网的专家之一。

但基于上述框架,美中欧已经形成了三个版本的智能电网概念。美国的能源部认为,智能电网必须适应一种趋势,即电力产业需要从电源中心化、电力网络生产者控制的模式,转向去电源中心化和具备消费者互动的模式。而欧洲对智能电网的定义则同美国相似,不过更强调以客户为中心。

在2009中国分布式能源国际研讨会上,CBN记者遇到了中国电力科学研究院副总工程师胡学浩。在他看来,各国建设智能电网的出发点就有不同之处。

胡学浩表示,美国发展智能电网的驱动力主要为提高供电的可靠性,避免发生类似“8·14”的北美大面积停电事故,并防止恐怖袭击等,而欧洲国家发展智能电网主要源于供电的安全性问题,即一次能源的缺乏、供电可靠性和电能质量以及供电能力以及环境问题。

“欧洲的分布式能源比重较美国更高,欧洲的能源政策较美国更加强调对环境的保护和可再生能源发展,尤其是鼓励风能、太阳能和生物质能等可再生能源、分布式能源发展,在智能电网的接入方面更强调对分布式能源的接入。” 胡学浩说。

但在我国,国家电网对智能电网则有另一种定义。其定义为:以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。

中国版智能电网争议核心

目前,中国版智能电网争议的核心在于,究竟是以输电建设中的特高压所依托的“集中式”能源供给为主还是以配电中的分布式能源接入为主?

分布式电源是指建在用户端的能源供应方式,包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。而现有的集中式能源则包括特高压网络需解决的大煤电、大火电、大水电和大核电等能源。一般而言,分布式能源则更为清洁、高效,所以欧洲和美国在分布式能源方面都有很广泛的应用。

美国总统奥巴马在解释为什么要发展智能电网时就说,智能电网是激发风电和太阳能的关键,将促使人们使用更少的能源并对抗气候变化。

在国家电网讨论智能电网时,中国能源网总监韩晓平曾被邀请参加相关座谈。他对记者透露说,当时他就对电网公司很明确地表示,如果现在还不发展分布式能源,就可能不能真正理解智能电网。

国家能源局局长张国宝5月份接受媒体采访时也表示:“我们认为,智能电网应该是清洁、高效、分布式的电网,但也有不同的意见。”

但是,一些客观的条件仍在限制中国的分布式能源发展。

比如,目前国家对分布式能源没有统一的技术标准和规范,项目建设尚不规范。同时,缺乏相应的技术措施和管理办法,影响分布式能源的推广应用。

更为直接的因素是,由于发电成本还未大幅下降,分布式能源相对于常规能源经济优势并不明显。而在技术上,因分布式能源具有供给不稳定的特征,所以如何更有效地储能是现在国家都在考虑的实施智能电网建设的问题。

巨大的阻力

事实上,现有的基础条件对各国的智能电网发展模式影响深远。

目前,以美欧为首的发达国家电力需求趋于饱和,电网经过多年的快速发展,网架结构稳定、成熟,具备较为充裕的输配电供应能力,电网新增建设规模有限,在智能电网的建设上偏重于配电层面技术的开发。

但对于中国来说,目前75%的装机来自火电,新能源、可再生能源的比例非常小。中国的电力需求在过去几年中每年增加10%~15%,且新近建设和计划建设的大多是集中式大电源,在智能电网的建设中偏重于输电层面技术的完善。

另外,在上世纪80年代完成输配分开后,美国的电力市场交易相当活跃,具备了互动式电力交易的条件,但中国目前电力市场还未成型,仅仅是行政控制的电价就对配电层面的电网的互动性形成了巨大的阻力。

国家电网的相关人士对CBN记者解释说,目前中国版的“坚强智能电网”首先要满足电力负荷需求,在前期保证输电、变电的智能化建设,要保证供电安全可靠性,要满足经济意义和节能,最后保证电能质量和可再生能源接入和电力市场化。

事实上,中国版的智能电网尽管在输电网络上有特高压作为“骨架”,但配电网的建设实际上更值得关注。

自电力厂网分家后,我国的电网建设投资便远低于电源建设,而配网建设是较输电网络建设更为薄弱的环节,去年的雨雪冰冻灾害就已经充分暴露了配网投资“缺血”的问题。

就电网的数字化来说,我国配电自动化覆盖范围不到9%,远远低于发达国家水平,实用化水平较低;由于技术不成熟、网架结构调整频繁、运行维护力量不足等原因,大部分配电自动化设备处于闲置状态;配电网技术和管理制度欠缺,亟待完善;储能电池制造与大规模应用等技术方面也均落后于发达国家。

特别在智能电网的建设中,除了接入分布式能源外,配网承接了通信科技、储能、电动汽车充电等提升居民服务的核心功能,每一项服务背后都是一项新的商业模式,如果光靠电网一家投资显然无法兼顾。

全球憧憬智能电网:金山还是泡沫?

汪时锋

欧美市场对智能电网投资的热点正集中在智能电网的终端——智能计量表上。按照类似于互联网的架构,智能计量表相当于联网的PC机,而它肩负着比PC更多的功能。

美国的一家研究公司帕克斯咨询称,美国家庭智能计量表的拥有量将从今年550万台基础上跃升至1900万台。走在智能电网最前沿的不是全球主要的电力公司,而是已经经历过互联网泡沫洗礼的重量级技术公司,这些公司灵敏的鼻尖似乎已经从智能电网中嗅到了当年互联网初创期的味道。

巨头逐鹿

在智能电网终端开发最前沿的是一家名不见经传的高科技公司——Silver Spring。该公司在智能计量表的芯片和软件上已经耕耘多年。

智能计量表是智能电网的用户终端,也是整个智能电网发展的开端。Silver Spring已经筹集到了大约2亿美元的资金,其投资方包括谷歌旗下的风险基金Google Venture。摩根士丹利预计,Silver Spring今年的收入就可能达到1亿美元。

事实上,重量级的技术公司——思科、IBM、微软和谷歌都没有在此次智能电网的竞逐中缺席,而且已经有了许多创新。

在大型基础智能化项目中尝到了甜头的IBM,已经在构筑电网智能化项目的技术主线。这将包括在电网沿线设立的通信设备,以及软件和伺服器来处理堆积如山的数据。

思科,同样也在电力网络设备和家用能源管理设备方面全力出击,并宣称智能电网就是它的下一个10亿元生意的目标。通信厂商沃达丰也看准了这块市场,准备在自己的网络中添加家庭能耗智能管理的元素。微软和谷歌也紧跟消费者的需求,同时在寻求设备制造商作为合作伙伴。

上述企业竞逐的主要是智能电网的配电设备市场,而在输电和变电设备方面,传统的电力制造厂商也在摩拳擦掌。比如GE、西门子和ABB都已经尝试在电网方面引入现代化的控制系统,以及智能化的变电和储能设备。

他们的宣传口号也几近统一,就是告诉世人,智能电网并非只是已经被炒热的智能计量表。

由于智能电网所带来的灵活电力使用机制,智能电动汽车、智能电器、智能家具也在筹划进入这一市场。

开发和技术巨人们已经点燃了智能电网市场,目标是赢取电子设备的大订单。已经处于劫难中的美国金融业也将智能电网视为“救命稻草”。按照美国的一项统计,智能电网及其相关能源技术已经获得了超过一半的美国风险投资。

当然,此前已经积极参与到美国智能电网建设的跨国公司嗅到了中国智能电网中的商机。

记者在2009中国分布式能源国际研讨会上遇到了中国电力科学研究院副总工程师胡学浩。他透露,近一段时间,包括谷歌、思科都接连到国家电网公司和电科院寻求合作。他半开玩笑地说,“我们都接待不过来了”。

开放竞争才能有所创新

也有分析认为,智能电网可能是下一个泡沫的来源。

在接受记者书面采访时,已经切入智能电网领域的IBM公司进一步阐释了自己对未来智能电网的看法。

IBM认为,与传统的电网相比,智能电网看起来更像因特网,可以接入大量的分布式的清洁能源,比如风能、太阳能,并整合利用电网的各种信息,进行深入分析和优化,对电网更完整和深入的洞察,实现整个智能电网“生态系统”更好的实时决策:对于电力用户,可以自己选择和决定更有效的用电方式;对于电力公司,可以决定如何更好地管理电力和均衡负载;对于政府和社会,可以决定如何保护我们的环境。最终,提高整个电网系统的效率、可靠性、灵活性,达到更高的智能化程度。

基于上述设想,IBM对智能电网的开发同当年开发互联网模式如出一辙。在IBM看来,开发智能电网要分三步完成,首先实现电网自动化,使其更强大、更清洁、成本更低。其次,集成电网及其上下游产业,建立集成能源价值链。提供新的增值服务,创造新的市场,扩展电网价值。如果做到这些,传统电网就会演变成为智能电网。

中国能源网CIO韩晓平则进一步对记者表示,相比互联网的信息链,智能电网是信息链和能源链的结合,“如果以前互联网实现了人与人的交流的话,那么智能电网的出现则营造了一个物与物交流的平台”。

韩晓平说,现在要把电网作为新的信息平台开放,第一要精确供能,第二要供电安全,第三也是最重要的是自由接入,国内的电网也需要有开放的心态,让终端用户和以消费者为中心的设备厂商去创新,就像当年互联网创新一样。

已经从国家层面推出了智能电网的美国能源部也是电网开放的支持者,他们认为,将电网进一步对创新开放将破除市场发展的边界,同时将使创新像潮水一般发展,并衍生出多种商业模式。

“想象一下在上世纪80年代启动开放电信市场吧,以消费者为中心的增值产品和服务使得当年330亿美元的市场在2006年扩大至1170亿美元。”美国能源部在其对智能电网的介绍文件中做了一个颇有意味的类比。

智能电网技术中美可互补

汪时锋

16日下午,到中国访问的美国商务部部长骆家辉和能源部部长朱棣文特意将国家电网作为自己短暂行程中的重要一站,而这距离国家电网公司总经理刘振亚访美考察美国的智能电网只有半年之久。

在智能电网的建设上,中美这两个分立于太平洋两岸的大国之间似乎处于技术互补的局面。

美国现有一个由9200个火电厂、总长度达30万英里的传输线路组成的老化和低效的杂乱供电系统。全美能源的40%都由这些电网输送,但电网这个支撑21世纪经济发展的基石并未从其19世纪的根基上脱胎换骨,仍是多个地方电网松散的集合,它需要一个更可靠的输电系统。

所以,美国能源部将美国版的智能电网计划叫做Unified National Smart Grid,译为统一国家智能电网,是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系,包含了智能联网的需求。

按照美国自己的一项测算,预计未来20年间全美电力需求将较现在增长40%,除了在城市等电力需求集中的地方发展分布式能源外,美国也计划大规模建设数百座大型火电厂和在偏远地区增添上百亿瓦特的风力和太阳能电站。

美国能源部认为,如果有智能电网的存在,将节省百亿美元的资金,同时也大幅度削减了建设更多电厂和变电设备的需要。但是,美国从来没有放弃过对大电源的需求。中美都一直在参与核聚变实验,如果核聚变实验能获得成功,并能建成清洁、高效的聚变电站,那么中美两国其实都需要更为智能的输电系统。

有鉴于此,美国智能电网一项重要任务是,解决分布式能源体系的需要,以长短途、高低压的智能网络联结客户电源,平衡整合类似美国亚利桑那州的太阳能发电和俄亥俄州的工业用电等跨州用电的需求,实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制。

对于中国而言,由于已经建成了特高压的示范线,中国在长距离输电上较美国有一定的技术优势。但中国在信息化技术、智能电表系统以及配电技术上的实力不如美国,所以两者之间在技术上可以形成互补。

在一些具体技术细节上,中美两国的合作点则更多。比如说,中国的电源结构以火电为主,水电、抽水蓄能、天然气发电等快速调节能源不足,仅占电源结构的18.6%,电网的调峰能力同发达国家有一定差距。但美国的联合循环和燃气机组发展很快,快速调节电源比例很高,有向中国技术输送的空间。

同样,中美都面临同等严峻的减排压力,而外部减排的政治环境也已经越来越紧张。不管今年年末在哥本哈根谈判上是否达成协议,都会加剧中美两国二氧化碳减排的严峻性。

智能电网的发展为减排问题提供了一种可能。按照美国财政部的一项测算,如果电网效率能提升5%,那么所节约的能源消耗将同5300万辆汽车所排放的温室气体相当。

就在今年5月份,中美签署一项《中美清洁能源合作动议》,根据记者获得的资料,该动议决定,今年“要构建智能电网(包括输电和配电网络)所需知识与技术的共享”。

曾参加该动议签署的相关人士透露说,今年下半年,中美之间在智能电网合作上还会有更高级别的领导人签署更为正式和更大规模协议。

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