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智能电网:未来经济增长的新引擎

编辑:昆明汇巨仪器设备有限公司  字号:
摘要:智能电网:未来经济增长的新引擎

当人类在黑暗之中苦苦摸索时,电力技术为人类带来了光明;当智能电网即将问世时,电能又会为寰宇创造更多的福音。作为继互联网之后又一张可能覆盖全球的网络,智能电网带给人们的是追梦般的神奇和无限的想象空间。  

电网2.0时代  

对于许多人来说,智能电网(smart grid)还是一个并不熟悉甚至备感陌生的词汇。实际上,智能电网如同互联网一样,也是一张真正互联、互通、互动的网络,只不过除了数据的传输与运算外,智能电网还传递实实在在的能量。与传统电网相比,业界往往将智能电网称为第二代电网或电网2.0时代。  

从字面上理解,智能电网就是电网的“智能化”,其关键就是电力的供给与需求、电能的配给与使用同电子信息技术的连接。如同互联网引起了人类生活与生产方式的显著变化一样,智能电网也将引发现实世界与日常生活中电力配置与使用的全新革命。  

对于发电企业和输电系统而言,智能电网意味着实时在线监测系统,他们不仅可以轻松了解用户用电情况,还能远程监视和控制各种电力设施。如当一根大电力动脉发生故障,电能就能立刻从备选线路传输,保证停电永远不会发生。还有,传统的输电系统发生事故后,通常需要消费者打电话去电力公司报修,然后电力公司再进行检查并维修,这种被动的局面在智能电网中是不可能发生的。因为,智能电网系统能够实时采集电网输电信息,经过计算、处理、分析之后识别事故隐患,从而提前发出报警,确保系统的安全运行;另外,由于电网公司、住宅、企业间的网络是互联的,智能电网建成后,电力公司再也不会上门或委托他人查电表,这样就可以大大降低客服成本。  

对于消费者而言,智能电网所创造的神奇则远远超出了人们的想象。首先,家用电的电价会根据一天中不同时段来自动定价,居民可以避开用电高峰期的高价电力,降低用电费用;其次,消费者可以看到整个城市、不同地区的用电情况,实现异地买电。如果对当地电价或者服务不满意,居民完全可以选择千里之外的异地供电;再次,居民还可以通过计算机网络了解家庭或个人的电力消费状况以及实时的价格与服务信息;最后,居民可以像买卖股票一样买进和抛售电量,普通家庭和小型商业用户富余的电能通过智能电网可以卖给邻居或是电网的其他用电方。更加令人关注和惊喜的是,由于智能电网的投入运营意味着所有电动车都可以入网,因此,在智能电网模式下,人们在马路两边就可以看到很多的充电站,它们就如同现在的汽车加油站一样,可以为电动汽车、油电混合动力车进行充电。  

能源新革命  

如果说电力技术的发明是人类对能源开发与利用的一次标志性革命,那么智能电网在能源领域所引发的变革也将不亚于前者。  

实现对清洁能源稳定而有效的使用是智能电网最显著的功用。智能电网的本质就是能源替代和兼容,而从利用角度看,清洁能源只有转化为电力,才能实现更有效的利用。但是,与化石能源不同,太阳能和风力发电具有不稳定、不连续的特性,而且并网会引起电能质量的下降,这样,风电入网的效率就低,从而制约了风能的开发和利用。而在智能电网的基础上,太阳能和风力发电的弱点得到了有效的消除,实现了能源资源的有效优化配置。  

以中国为例,到2020年,中国风电装机将分别达到3500万千瓦和1.5亿千瓦,太阳能发电装机分别达到100万千瓦和2000万千瓦,核电装机分别达到1050万千瓦和8600万千瓦,3项装机容量占电力总装机的16%左右。如果有了智能电网的支持,这部分新能源电能将得到最大程度的利用。  

传统电网所造成能源浪费与流失是不争的事实。但是如果中国实现了智能电网的转型,每年可以节省2.26亿吨原煤。  

不仅如此,在节约能耗的基础上,智能电网对于有效控制和减少温室气体排放具有明显的功效。应当说智能电网的推广是提高能源独立性的重要步骤,它可以降低人类对化石燃料的依赖,减少温室气体的排放量。据美国“智能电网联盟”的研究结果显示,美国国家电网的使用效率每提高5%,就相当于减少5 300万辆汽车的燃料消耗和碳排放。而在中国,到2020年,智能电网技术预计将帮助电力企业减少14%的二氧化碳排放量。  

经济强引擎  

传统能源的有限性与开发使用过程的不经济性极大地制约了全球经济的正常增长脚步,而智能电网实现了能源的替代,不仅拓展了人类能源利用的空间,而且也带来了相关产业的勃兴,其对经济的牵引力不言而喻。智能电网首先催发和拉动的是新能源产业。除了能够拉动电力、通讯等传统产业发展外,智能电网在构建过程中将发展衍生出新兴技术并推进新兴产业如风电产业、太阳能产业以及新能源汽车产业的演化形成。因此,围绕智能电网建设的新能源产业将成为各国经济竞争的焦点。

具体到市场而言,智能电网无疑为企业创造了新的经营与竞争空间。应当说,智能电网第一次为互联网时代的巨头们提供了参与工业时代最大遗产改造的机会,也正是如此,国际IT巨头都已披挂上阵。如IBM公司已领先开发出了智能电表,该电表可实时进行用电量和电费的计算;谷歌公司已成功开发利用电表节约电费的应用软件,并且开始在公司员工家庭中试用。    

难题有待破解  

鉴于对能源领域的革命性作用以及对经济发展的强大牵引,智能电网在全球走红已不成问题。然而,从目前来看,智能电网的许多环节基本处于构想阶段,某些关键性技术还没有完全解决,因此,单就美国而言,实现智能电网的普及至少需要10到20年时间,其他国家所花费的时间可能更长。智能电网普及面临的难题如下:  

投资方式问题。智能电网既牵涉到原有电路网络的改造与升级,又必须对新的设备进行投入,是一项耗资巨大、耗时长久的工程。鉴于所需要资本的庞大和回报周期漫长,完全由企业投资的可能性不大,而由政府单方面投入也会受到财政资金的制约,甚至会对民间资本形成“挤出效应”。因此,即使在美国,不同的城市也采取不同的投资方式,有的由政府完全投入,有的部分引进民间资本。不过,无论采取哪种方式,对于一些发展中国家而言,智能电网所需要的巨大资本将是一个不小的压力,智能电网的“全球化”也可能因为资金的约束而止步。  

商业模式问题。即使投资问题解决了,智能电网建成后采取怎样的商业运营模式也是一个棘手的难题。在美国,80%的智能电网准备由私人部门拥有并运营,而博尔德市的电力供应从发电、输电到零售的企业都是市政府所有的。至于其他国家是采取政府所有统一运营还是主要由企业管理运营、抑或是政府与企业联手运营,既要取决于前期投资方式,又要具体分析市场环境状况。在没有统一的商业运营模式前提下,可以通过各种不同的示范项目和工程寻找可行的操作模式。  

统一标准问题。智能电网具有全球化特征,因此其应该拥有一套国际化的标准。但是,目前不同的国家对于智能电网标准的制定存在诸多分歧,而且智能电网涉及许多电气产品和技术、供应商的利益,不同产品供应商会采用不同的技术、标准,选用某种产品有时会出现不同的发展方向和走势。基于此,美国“智能电网联盟”目前正与联合国15家机构和国际标准组织(ISO)进行合作,致力于制定一套智能电网的标准和互通原则,同时,中国与美国也在积极联合制定一项国际化的智能电网技术标准。  

关键技术问题。无论电网技术还是基础材料技术环节,目前还不能完全说都能达到智能电网的要求,甚至有些技术的安全性还有待论证。与美国采用高温超导电网作为智能电网的支撑不同,中国采用的特高压输电尽管可以减少输电过程中的损失,还能降低导线成本,但由于电压等级高,电流大,这种电网极易受到强恶劣气候的影响。据美国宇航局的一份报告警告说,如果1859年曾经袭击地球的太阳风暴重演,将有可能对现代高压输电系统造成严重冲击,大多数变电站很可能会熔化,整个电力供应恢复的时间可能长达4—10年。  

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