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中国能搭上智能电网快车吗?

    智能电网系统通过优化需求使能源利用效率、设备利用效率和投资收益都得以大幅度提升,使发电设备保持在最佳工况状态从而降低发电煤耗,使输变电设备的利用效率和安全性被同步被优化,使清洁能源开发、资源综合利用与节能减排、能源(电力)需求侧管理、能效经济、绿色配额交易融为一体,实现多维度整合优化

在中国电力行业热烈庆祝首座1000千伏交流输变电项目,“晋东南——南阳——荆门”特高压试验示范工程建成投运的时刻,大洋彼岸的人们却在热议IBM公司CEO塞缪尔·帕尔米萨诺对奥巴马的一项新建议,将信息革命与新能源革命整合——大力发展智能电网。

自进入信息时代,人们一直在关注一个什么样的能源系统将与新时代相匹配?许多年来人们在幻想人类将建造一个将能源资源开发、输送、库存、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其他用能设施,通过数字化信息网络系统连接在一起,通过智能化控制使整个系统得以优化。这一系统将充分利用各种能源资源,特别是利用低碳的天然气、风光水等可再生能源、核能、以及各种废弃的资源等,靠分布式能源系统,能源梯级利用系统、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置,实现精确供能,对应供能、互助供能和互补供能,将能源利用效率和能源供应安全提高到一个全新的水平,污染与温室气体排放降低到一个环境可以接受的程度,使用户成本和投资效益到达到一种合理而有利的状态。

塞缪尔·帕尔米萨诺的建议引起了全球和中国业界的高度关注,有媒体称:“IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟,智能电网改革将推动能源革命的深度裂变”。这一技术革命整合不仅会改变目前所有电器设备、信息产品的基本概念,使人类全面重新设计制造各种各样基于新信息技术的电器产品。整合利用各种信息网络进行多维数据交互,除了利用传统的电话线、电视同轴电缆,以及手机网路、光纤宽带和各种无线网络,还可利用低压电网的电力导线直接为信息电器进行更加便捷实用的数据交换。GE公司高度重视智能电网,他们认为“一旦你通过电力网建立了通讯系统,巨大的商机就出现了。”这一系统通过优化需求使能源利用效率、设备利用效率和投资收益都得以大幅度提升,使发电设备保持在最佳工况状态从而降低发电煤耗,使输变电设备的利用效率和安全性被同步被优化,使清洁能源开发、资源综合利用与节能减排、能源(电力)需求侧管理、能效经济、绿色配额交易融为一体,实现多维度整合优化。

智能电网的核心技术是数字化电网、分布式能源系统、信息化家电和蓄能式混合动力交通工具,美国在此已经进行了大量技术准备。美国《财富》杂志说,政府和业界研究估计,随着配电系统进入计算机时代,现代化的数字电网将使美国能耗降低10%,温室气体排放量减少25%,并节省800亿美元新建电厂的费用。《纽约时报》刊文称,美国能源部西北太平洋[16.06 -0.86%]国家实验室的研究结果表明,仅使用数字工具设定家庭温度及融入价格信息,能源消耗每年可缩减15%。若推广使用需求侧监控系统20年,则在建设、维护、运营电厂、变电站和电网方面节省700亿美元,这其中40%的费用节省于发电,相当于30个大型燃煤电站无需投建。

美国科罗拉多州波尔得已经成为全美第一个智能电网城市,美国多个州已开始设计智能电网系统,GE、IBM、西门子、Google、Intel等信息产业龙头都已投入智能电网业务。目前美国大约有1.3亿块电表,倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内,若实现技术转型,市场将拉动超过万亿美元的投资,成为巨大商机。仅南加州爱迪生公司将在未来四年投资17亿美元为530万个家庭更换智能电表。

美国还计划使用超导输电技术而并非特高压输电技术,超越四个时区将全国主要电网连接起来,以提高电网的安全性和电力调配能力。由于超导输电无需高压,可将输电损耗、电磁污染、占用走廊宽度降至最低,真正代表了世界最先进的技术方向。美国纽约长岛电力局(LIPA)与美国超导公司更联合建设的世界上第一条高温超导(HTS)电缆已于2008年4月22日投入商业运行。这一超导输电系统在满负荷运转时能够满足30万户家庭的用电需求,仅由三根138千伏的电缆组成。相比同样粗细的铜导线,他们的输电能力高达150倍。尽管这一工程造价昂贵,但是新型超导电缆的造价将降低五分之四,输电缆沟的宽度仅为一米左右。它的另一个优点是这种电缆能够防止由电网短路造成的故障电流。超导体有一种天生的电流限制能力,一旦电流增强到一定程度,它们就会失去超导性而变得像普通导体一样有电阻,使电流衰减。因此,该技术也得到美国国土安全部的支持。

这一整合革命将会带来雨后春笋般的各式各样的新技术研发、新产品制造、新服务企业和新型投融机制,以及标准的制定和安全监控机构等。并会增加大量的就业机会,为美国乃至全球经济走出危机创造新的技术推动力和投资机遇,并使美国继续保持在全球技术的制高点上。据分析,美国发展智能电网,8-10年内整个产业规模将超过5万亿美元;美国同时发展超导输电,8-10年内产业规模将超过30万亿美元,美国就此走出危机并非天方夜谭。

资料显示,2008年中国全社会用电量34268亿千瓦时,输电、配电和用户端损耗约9%,每年线路损耗约3000亿千瓦时,折合1.5亿吨原煤,相当7000万千瓦装机容量,3000亿元人民币的电源投资和3000亿元人民币的电网投资。由于需求侧变化难测,管理手段不足造成电网调度难以实现优化、节能、安全,导致大量发电机组发电煤耗损失巨大。根据中电联有关专家介绍,浙江玉环超临界机组理论热效率高达45%,供电煤耗为288.5克/千瓦时,但由于需求变换和调度无法优化,导致该电厂经常处于亚临界运行。我国600MW机组供电煤耗率平均为339.7克/千瓦时,煤耗增加约50克。我国全社会用电量约80%来自煤电,以每千瓦平均损失20克计算,相当每年浪费7676万吨原煤。发展超导输电和智能电网,大力改善需求侧用电波动影响,提高电网调度调配能力,减少输配环节损耗,节约的市场空间超过2.26亿吨原煤,无论是经济价值、社会价值,还是环境价值都具有深远意义。



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