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但遺憾的是能源互聯(lián)網(wǎng)概念自傳入中國(guó)以來,就一直存在爭(zhēng)議。不同的理解中不乏真知灼見,但也夾雜著某些誤解,一定程度上影響了我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展。為了深化和統(tǒng)一認(rèn)識(shí),在今天“互聯(lián)網(wǎng)+”的新形勢(shì)下,有必要以理性的態(tài)度對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。本文從分析能源互聯(lián)網(wǎng)概念提出的背景以及產(chǎn)生歧義和誤解的原因入手,對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵、技術(shù)模式、與智能電網(wǎng)的關(guān)系,以及如何以“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式表達(dá)等問題作了深入研究,提出了新的見解。
1能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)有歧義的概念
互聯(lián)網(wǎng)(Internet)作為一個(gè)專業(yè)術(shù)語,指的是由無數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形成的覆蓋全球的信息共享網(wǎng)絡(luò)。將能源與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,構(gòu)成“能源互聯(lián)網(wǎng)”概念,這是美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中正式提出來的。里夫金說,歷史上經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的變革離不開能源革命和通信革命兩大因素,正是它們的發(fā)生和結(jié)合引發(fā)了新一輪的工業(yè)革命。目前一場(chǎng)以可再生能源替代化石能源的革命正在興起,通信領(lǐng)域在過去的25年里也出現(xiàn)了偉大的變革,即互聯(lián)網(wǎng)革命,這就促使他將能源革命與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起。他認(rèn)為可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源相融合,將全球的電力網(wǎng)變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng)絡(luò),使億萬人能夠在家中、辦公室、工廠生產(chǎn)可再生能源并與他人分享。這個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)的工作原理類似于互聯(lián)網(wǎng),分散型可再生能源可以跨越國(guó)界自由流動(dòng),正如信息在互聯(lián)網(wǎng)上自由流動(dòng)一樣,每個(gè)自行發(fā)電者都將成為遍布整個(gè)大陸的、沒有界限的綠色電力網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
這是最早也是最“正宗”的關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想。毫無疑問這一構(gòu)想符合能源革命的方向,也十分美好,但不能不指出的是其中存在著不可忽視的技術(shù)失誤:能源共享網(wǎng)絡(luò)(即電網(wǎng))與互聯(lián)網(wǎng)的工作原理不是類似而是截然不同,能源(電力)不可能像信息那樣在全世界自由流動(dòng)。事實(shí)上由于電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)彼此的結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)特性、傳輸方式和載體,以及運(yùn)行所遵循的物理規(guī)律完全不同,電力在電網(wǎng)中傳輸受到的約束要比信息在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸受到的多得多、大得多,不僅有電壓、頻率、功率平衡、電能損耗、傳輸能力的約束,還有暫態(tài)、動(dòng)態(tài)、熱穩(wěn)等各種安全穩(wěn)定極限的限制,因此電力很難像信息那樣可以在任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間自由交互。那種認(rèn)為只要電網(wǎng)不斷擴(kuò)大,實(shí)現(xiàn)全球電網(wǎng)互聯(lián)就解決了電力從一點(diǎn)到任一點(diǎn)的輸送問題,是一種誤導(dǎo)或誤解;即使在較遠(yuǎn)的將來,超導(dǎo)輸電在電網(wǎng)中的應(yīng)用與今天光纖在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用一樣普遍,并且采用直流電網(wǎng)為主干網(wǎng)架時(shí),也不能完全做到。
此外,由于電力具有同質(zhì)化、一次性消耗、不能重復(fù)“分享”的特點(diǎn)(信息則具有個(gè)性化、長(zhǎng)期保存、可重復(fù)分享的特點(diǎn)),也決定了電力并非都有必要像信息一樣在任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸。世界上不存在沒有界限、工作原理類似于互聯(lián)網(wǎng)的能源共享網(wǎng)絡(luò),也沒有不受約束可以在任何范圍內(nèi)自由傳輸?shù)哪茉?電力)。但如果僅在一個(gè)局部區(qū)域,如一片社區(qū)或一座城市甚至更大范圍內(nèi),遵照電網(wǎng)運(yùn)行的客觀規(guī)律并根據(jù)用電負(fù)荷的需求和特性,對(duì)各種分布式電源、儲(chǔ)能裝置、微電網(wǎng)、配電網(wǎng)以及主干網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè),同時(shí)采用先進(jìn)的信息和自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行智能化協(xié)同調(diào)度管理,實(shí)現(xiàn)里夫金的構(gòu)想則是可能的。
必須承認(rèn)作為一個(gè)翻譯的漢語詞組,能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)有歧義的概念。這里的“互聯(lián)網(wǎng)”如果看作是專業(yè)術(shù)語Internet,按詞面理解的意思應(yīng)當(dāng)是“傳輸能源的Internet”,顯然這在技術(shù)上不成立。如果將“互聯(lián)網(wǎng)”看作是一個(gè)普通漢語名詞而非Internet,則可認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)就是“能源的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)”。在此前提下還有兩種不同的理解:一是認(rèn)為各種能源,如水能、核能、風(fēng)能、太陽能、天然氣、煤炭轉(zhuǎn)化為電能后都要匯入電網(wǎng),因此電網(wǎng)是天然的能源互聯(lián)網(wǎng);二是認(rèn)為真正的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是包括電網(wǎng)、油網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱力網(wǎng)在內(nèi)的綜合能源網(wǎng)。盡管兩種理解都講得通,但不把“互聯(lián)網(wǎng)”看作是Internet,顯然不符合這個(gè)概念的本意。這種因語言表達(dá)規(guī)律差異而帶來的困擾是客觀存在的,因此通過認(rèn)真討論,統(tǒng)一認(rèn)識(shí)十分必要。
2能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與新能源革命思想
由于能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想在技術(shù)上受到質(zhì)疑,作為經(jīng)濟(jì)學(xué)家的杰里米˙里夫金后來解釋說,提出能源互聯(lián)網(wǎng)主要是源于哲學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)層面的思考,他承認(rèn)能源互聯(lián)網(wǎng)不是一種新的能源技術(shù)模式或體系,而只是一種新能源經(jīng)濟(jì)思想。這是一個(gè)十分重要的說明,可以說是正確認(rèn)識(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)概念本質(zhì)和內(nèi)涵的一把鑰匙,但遺憾的是里夫金的這個(gè)解釋幾乎被人們完全忽視了。
新能源經(jīng)濟(jì)思想實(shí)質(zhì)上就是新能源革命思想。根據(jù)里夫金的論述以及世界各國(guó)能源革命的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),它的要點(diǎn)可以概括如下:一、新一輪的能源革命是不可抗拒的歷史潮流,能源革命的目的是以可再生能源逐步取代化石能源,阻止地球生態(tài)環(huán)境的惡化,實(shí)現(xiàn)能源以及人類的可持續(xù)發(fā)展。二、能源的生產(chǎn)和消費(fèi)方式將融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),可再生能源的開發(fā)將以分布式為主,公眾既是能源的消費(fèi)者同時(shí)又是生產(chǎn)者,世界將迎來能源綠色化、分散化、多元化、民主化的新時(shí)代。三、具有集中、垂直、單向特點(diǎn)的傳統(tǒng)電網(wǎng)將向相對(duì)分散、扁平和雙向互動(dòng)的新型電網(wǎng)轉(zhuǎn)型,與此同時(shí)傳統(tǒng)的電網(wǎng)公司也將由單一的自上而下的電力供給者,轉(zhuǎn)變?yōu)榘茉葱畔⒃趦?nèi)的服務(wù)提供商,與用戶雙向共同管理能源的生產(chǎn)和消費(fèi)。四、能源的綠色化需要經(jīng)歷一個(gè)化石能源與可再生能源并存的混合能源時(shí)期,要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),采用智能化手段協(xié)調(diào)控制各類能源的開發(fā)和利用,優(yōu)化能源配置,最大限度提高能源利用率。五、分布式能源生產(chǎn)方式和能源民主化將為社會(huì)創(chuàng)造出數(shù)以百萬甚至千萬計(jì)的就業(yè)崗位,成為第三次工業(yè)革命和新經(jīng)濟(jì)的重要支柱。
不難看出新能源革命思想的精髓,就是通過在能源革命中融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)能源的綠色化、高效化和民主化,能源互聯(lián)網(wǎng)概念正是這一思想的集中體現(xiàn)。因此,能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵可表述為“在規(guī)劃建設(shè)中融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)低碳、綠色能源高效、分散、智能和民主化利用的輸送和配置能量的網(wǎng)絡(luò)”。建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)就是建設(shè)符合這一內(nèi)涵要求的能源網(wǎng)絡(luò)。
3智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式
智能電網(wǎng)(Smart Grid,或稱智慧電網(wǎng))是融入了互聯(lián)網(wǎng)理念,以“綠色、高效”為目標(biāo),以雙向互動(dòng)和扁平化為主要特征,以現(xiàn)代信息和儲(chǔ)能技術(shù)為支撐的新一代智能化電網(wǎng)。智能電網(wǎng)有狹義和廣義之分,狹義的智能電網(wǎng)指以分布式電源為基礎(chǔ)的低碳綠色小微電網(wǎng),它們既可單獨(dú)運(yùn)行亦可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。廣義的智能電網(wǎng)指包括有集中式電源的整個(gè)區(qū)域性和全國(guó)性的低碳綠色電網(wǎng)。電網(wǎng)特有的功能以及智能電網(wǎng)在能源綠色化中不可替代的地位和作用,決定了智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式。事實(shí)上,杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中構(gòu)想的“能源共享網(wǎng)絡(luò)”,指的就是智能電網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的關(guān)系是內(nèi)涵與外延的關(guān)系,智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)概念(內(nèi)涵)的外延。它們之間也可以看作是宏觀指導(dǎo)思想與具體技術(shù)模式的關(guān)系,能源互聯(lián)網(wǎng)概念揭示能源和電網(wǎng)的發(fā)展方向,智能電網(wǎng)建設(shè)提供具體的技術(shù)方案。
目前國(guó)內(nèi)關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究,絕大部分內(nèi)容其實(shí)都屬于智能電網(wǎng)建設(shè)的范疇,比如分布式能源接入電網(wǎng)、微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和互聯(lián)、需求響應(yīng)資源的整合利用、電動(dòng)汽車充放電設(shè)施的建設(shè)運(yùn)行、家庭用電智能化,以及能量(電力)路由器的研發(fā)建設(shè)等。這些內(nèi)容或者以電網(wǎng)為基礎(chǔ)、對(duì)象,或者本身就是電網(wǎng)的一個(gè)部分、一種設(shè)施,無論它們?cè)鯓尤谌胄畔⒓夹g(shù),無論它們的信息與電力設(shè)施一體化程度有多高,目的都是為了使電網(wǎng)更好地實(shí)現(xiàn)綠色化、柔性化、智能化和高效化。
有一個(gè)情況值得深思,歐美不僅沒有關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的爭(zhēng)論,實(shí)踐中更是很少使用這一概念。比如美國(guó)還有一本以新能源革命為主題的書,叫《重塑能源:新能源世紀(jì)的商業(yè)解決方案》(中譯本2014年6月出版),作者是著名能源專家艾默里˙洛文斯。他在書中分析了美國(guó)到2050年可再生能源發(fā)電量達(dá)到電力總需求80%應(yīng)采取的途徑,肯定了智能電網(wǎng)在重塑能源和加速傳統(tǒng)電力系統(tǒng)變革中的作用,卻自始至終沒有提到能源互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念。觀察德國(guó)的情況也能發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)談?wù)摰膸缀跛心茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的東西,都包括在他們的智能電網(wǎng)建設(shè)中。
中國(guó)人曾經(jīng)對(duì)智能電網(wǎng)(Smart Grid)也充滿了熱情,但似乎一夜之間這種熱情都轉(zhuǎn)向了能源互聯(lián)網(wǎng),究其原因是我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)出現(xiàn)了大的偏差。必須指出,智能電網(wǎng)建設(shè)是在新一輪能源革命的大背景下提出來的,因此它不是傳統(tǒng)電網(wǎng)原有的自動(dòng)化、智能化建設(shè)的簡(jiǎn)單延續(xù)和提高,而是傳統(tǒng)電網(wǎng)走向綠色化、民主化的一場(chǎng)深刻變革。但由于目前我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)基本上以傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化建設(shè)為主,導(dǎo)致很多人產(chǎn)生了誤解。還有一個(gè)重要原因,就是智能電網(wǎng)的建設(shè)被交流特高壓綁架了。多年來我國(guó)大部分地區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)都是以交流特高壓電網(wǎng)建設(shè)為中心,電網(wǎng)的建設(shè)工作基本上都要服從于和服務(wù)于這個(gè)中心,智能電網(wǎng)的建設(shè)也不列外。由于看不到智能電網(wǎng)建設(shè)在推動(dòng)我國(guó)能源綠色化、民主化,提高能源利用率,促進(jìn)分布式能源大發(fā)展中應(yīng)當(dāng)發(fā)揮的重要作用,因此無數(shù)以能源革命為己任的有志之士,自然將希望寄托在了能源互聯(lián)網(wǎng)上,不惜重新回到源頭,再次起航。其實(shí)這是本不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的情況,既可嘆亦可贊。
4第二種技術(shù)模式與“互聯(lián)網(wǎng)+”表達(dá)式
智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式,但不是唯一模式。由于能源的綠色化不可能一蹴而就,特別是在我國(guó),可再生能源與化石能源混合作用的時(shí)期可能會(huì)更長(zhǎng)。為了提高各類能源的綜合利用效率,促進(jìn)能源向低碳化、綠色化方向更好更快發(fā)展,能源互聯(lián)網(wǎng)無疑還有第二種技術(shù)模式,這就是智慧能源網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)是由輸配電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、冷熱氣網(wǎng)等構(gòu)成的包含分布式能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存設(shè)施在內(nèi)的綜合能源網(wǎng),通過統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè),利用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化控制技術(shù)進(jìn)行協(xié)同調(diào)度管理,適時(shí)提供氣、電、冷、熱多品種能源,互助互補(bǔ)滿足用戶需求,實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用和產(chǎn)能端與用能端的智能匹配,最大限度提高能源綜合利用率。
智慧能源網(wǎng)與智能電網(wǎng)都是能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)模式,但兩者側(cè)重點(diǎn)各有不同。智能電網(wǎng)以電力系統(tǒng)為研究對(duì)象,以綠色化為主要目標(biāo);智慧能源網(wǎng)則重點(diǎn)研究各類能源的相互轉(zhuǎn)換以及各種能源網(wǎng)間的協(xié)同配合和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)等問題,主要目標(biāo)是最大限度提高能源的利用率以及清潔能源的消費(fèi)比例。在一個(gè)園區(qū)、一座城鎮(zhèn),或一個(gè)更大的區(qū)域里,能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)采用何種技術(shù)模式,需要因地制宜根據(jù)實(shí)際可利用的能源資源情況確定??梢钥隙ǎS著可再生能源轉(zhuǎn)換、利用、儲(chǔ)存技術(shù)的進(jìn)步,以及能源綠色化程度的不斷提高,智能電網(wǎng)與智慧能源網(wǎng)將向著合二為一形成新型綜合能源供給體系的方向發(fā)展。目前智慧能源網(wǎng)的建設(shè)以“泛能網(wǎng)”的形式,已經(jīng)在一些地方取得了可喜的成績(jī)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)的兩種技術(shù)模式,在今天“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代可以采用類似的方式進(jìn)行表示,使其更具時(shí)代色彩。其中智能電網(wǎng)可表示為“綠色電網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”,智慧能源網(wǎng)可表示為“能源網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”。這樣表示的優(yōu)點(diǎn),一是概念明確,針對(duì)性強(qiáng)。每個(gè)表達(dá)式中的“互聯(lián)網(wǎng)”一詞除指Internet外,不可能再有別的解釋。智能電網(wǎng)的表達(dá)式中,電網(wǎng)之前加“綠色”二字,點(diǎn)出了智能電網(wǎng)的本質(zhì)所在,有助于人們?cè)谥悄茈娋W(wǎng)建設(shè)中把握正確的方向。智慧能源網(wǎng)的表達(dá)式中,直接使用“能源網(wǎng)”一詞指明能源互聯(lián)網(wǎng)第二種技術(shù)模式的基本特征,避免了不必要的誤解。二是突出了研究對(duì)象的特點(diǎn)和難點(diǎn)?!熬G色電網(wǎng)”與“能源網(wǎng)”都是網(wǎng)絡(luò),它們與互聯(lián)網(wǎng)相加是兩種網(wǎng)絡(luò)的“融合”,無疑具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性,強(qiáng)調(diào)“網(wǎng)絡(luò)”可提醒人們不能用處理一般“互聯(lián)網(wǎng)+”的方法來解決其中的問題。
此外,需要說明的是之所以采用“+互聯(lián)網(wǎng)”而不采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的表達(dá)方式,是因?yàn)楫?dāng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的對(duì)象亦為一種網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,若將“互聯(lián)網(wǎng)+”置前,容易使人將信息網(wǎng)絡(luò)誤解為是其中起主導(dǎo)作用的網(wǎng)絡(luò),從而可能導(dǎo)致在能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)實(shí)踐中主輔顛倒,走偏方向的情況發(fā)生。
5結(jié)語
1.1智能電網(wǎng)的概念
由于智能電網(wǎng)本身的使用訴求存在著明顯差異,因此針對(duì)智能電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)不同地區(qū)也表現(xiàn)出截然不同的內(nèi)容。從廣義范圍考慮,智能電網(wǎng)的概念主要是指通過物理電網(wǎng)建設(shè)來實(shí)現(xiàn)的對(duì)計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)、測(cè)量傳感技術(shù)以及新能源控制技術(shù)之間的完整融合,智能電網(wǎng)使用覆蓋電能應(yīng)用的發(fā)送、輸入以及銷售等眾多環(huán)節(jié),是對(duì)電能資源的有效整合,同時(shí)也是一體化智能電網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效呈現(xiàn)?;谥悄茈娋W(wǎng)技術(shù)發(fā)展下的電力系統(tǒng)能夠最大程度滿足用戶的電能使用需求,并且對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性也形成了有效的技術(shù)保障,是當(dāng)前節(jié)能環(huán)保、電能服務(wù)以及資源優(yōu)化配置功能在電力供應(yīng)系統(tǒng)中的集中呈現(xiàn)?;谥悄芑娋W(wǎng)使用背景之下的智能電網(wǎng)概念也得到了我國(guó)電力市場(chǎng)的普遍認(rèn)可,無論是骨干網(wǎng)架構(gòu)建還是各級(jí)電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)配合問題,均突出了信息通信及數(shù)字化電能資源配置對(duì)于電力市場(chǎng)發(fā)展的積極影響。
1.2智能電網(wǎng)建設(shè)與電力市場(chǎng)發(fā)展之間的關(guān)系
1.2.1電力市場(chǎng)發(fā)展與智能電網(wǎng)建設(shè)之間表現(xiàn)出相互影響的內(nèi)在關(guān)系。
這是由于電力市場(chǎng)受到智能電網(wǎng)的影響是最為直接的,在選擇權(quán)開放化之后用戶便可針對(duì)不同的供電方式來進(jìn)一步達(dá)到優(yōu)化用電的目的。此外,關(guān)于電力市場(chǎng)執(zhí)行制度的革新對(duì)于現(xiàn)有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也起到了積極的導(dǎo)向意義,通過價(jià)格驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力市場(chǎng)主體行為的有效控制與管理,這是雙向互動(dòng)價(jià)值在電力系統(tǒng)中的突出體現(xiàn)。
1.2.2智能電網(wǎng)一定程度上加快了電力市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)程。
智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用作為一種全新的技術(shù)成為了支撐電力市場(chǎng)模式改革的重要技術(shù)力量,而智能電網(wǎng)的出現(xiàn)也為電力市場(chǎng)信息流和電力流的獲取提供了更加便捷的途徑。此外,智能電網(wǎng)在電力企業(yè)中的滲透也使得傳統(tǒng)的供電方式發(fā)生了顯著的改變,無論是供電系統(tǒng)還是電能使用都顯得更加靈活和多樣化,這就更加突出了電力市場(chǎng)發(fā)展對(duì)于電力產(chǎn)品的積極引導(dǎo)作用,是現(xiàn)階段促進(jìn)電力交易便捷化和精細(xì)化發(fā)展的重要舉措。
2智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于電力市場(chǎng)發(fā)展的影響
從當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于電力市場(chǎng)基本運(yùn)行結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)運(yùn)作方式的影響分析,基于智能電網(wǎng)建設(shè)所帶來的電力市場(chǎng)發(fā)展已然成為現(xiàn)階段電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)發(fā)展變革的必要趨勢(shì),這對(duì)電力市場(chǎng)化格局的形成有著積極的促進(jìn)意義。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的全面展開,應(yīng)積極爭(zhēng)取政府廣泛支持,出臺(tái)相關(guān)扶持政策。
2.1能源配置方式的變革
智能電網(wǎng)在新能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用必將促進(jìn)化石類能源消耗和使用頻率的減少,在積極促進(jìn)新能源使用的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)手段輔助下針對(duì)電網(wǎng)能源輸送的優(yōu)化處理。不難分析,隨著當(dāng)前電力系統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)的日臻成熟,更加實(shí)用化的能源資源利用勢(shì)必將突出智能電網(wǎng)的配置與使用優(yōu)勢(shì),進(jìn)而最大程度促進(jìn)電力企業(yè)能源資源的相互整合。對(duì)于用戶來說,用電需求的滿足可以通過智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端來實(shí)現(xiàn),這就使得企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)了日常用電的正常供給。
2.2電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及供需關(guān)系的改變
從智能電網(wǎng)的物理平臺(tái)建設(shè)角度分析,分布范圍的擴(kuò)大也使得用戶用電的傳統(tǒng)運(yùn)作模式發(fā)生了變化,這一電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化勢(shì)必將導(dǎo)致電能領(lǐng)域供需關(guān)系的革新,無論是智能電網(wǎng)中的集成雙向通信技術(shù)還是電力傳輸技術(shù)都進(jìn)一步促進(jìn)了日常用電問題的有效解決。智能電網(wǎng)中電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)價(jià)格的公布不僅成為融洽電力市場(chǎng)各領(lǐng)域關(guān)系的重要保障,同時(shí)對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行模式也產(chǎn)生了重大變革,這也是當(dāng)前電力領(lǐng)域孤島運(yùn)行模式形成的主要原因。這一模式當(dāng)中,智能電網(wǎng)被劃分為大小不一的孤島,并通過可再生能源的協(xié)調(diào)與控制來實(shí)現(xiàn)多余電量的遠(yuǎn)程輸送,這對(duì)緩解電網(wǎng)使用壓力以及保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的促進(jìn)作用。一旦電網(wǎng)遭遇故障,那其中的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)解列,保障孤島電網(wǎng)的持續(xù)運(yùn)行。
2.3完善電力市場(chǎng)建設(shè)與發(fā)展機(jī)制
對(duì)于電力市場(chǎng)發(fā)展而言,智能電網(wǎng)的出現(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)變革提供了必要的技術(shù)支撐,而其中針對(duì)電力市場(chǎng)拓展而形成的執(zhí)行機(jī)制建設(shè)問題就成為了完善電力企業(yè)直流輸電以及設(shè)備更新的必要手段。智能電網(wǎng)中所使用的自動(dòng)控制系統(tǒng)在盡可能控制電網(wǎng)損耗的同時(shí)也更加突出了電網(wǎng)系統(tǒng)本身的靈活性,這對(duì)控制電能交易成本極為有利。基于智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展而來的智能電表隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用逐漸普及,這不僅使得用戶能夠?qū)崟r(shí)獲取必要的電力信息,增強(qiáng)了電力用戶與電力企業(yè)之間的信息互動(dòng),同時(shí)對(duì)于電力市場(chǎng)透明化信息機(jī)制的構(gòu)建也有著極其重要的影響。
3結(jié)語
在目前能源資源問題比較緊缺的形勢(shì)下,智能電網(wǎng)以其自身具備的高效性、可操作性、清潔性以及方便儲(chǔ)存性優(yōu)點(diǎn),作為一種新型的、有很大發(fā)展?jié)摿Φ碾娏夹g(shù),越來越廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代的電網(wǎng)建設(shè)中。以下針對(duì)智能電網(wǎng)的概念、特征進(jìn)行詳細(xì)的分析。
1.1智能電網(wǎng)的概念
所謂智能電網(wǎng),指的是電網(wǎng)系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)逐漸朝智能化的方向發(fā)展。通常情況下,智能電網(wǎng)主要將集雙向性、集成性以及高效性特點(diǎn)于一體的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)作為主要的載體,然后運(yùn)用先進(jìn)的傳感技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)以及決策技術(shù),以保證實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行為主要目的,是一種新型的電力技術(shù)。
1.2智能電網(wǎng)的特征
通過對(duì)智能電網(wǎng)的特征進(jìn)行分析,其主要具備堅(jiān)強(qiáng)性、兼容性、經(jīng)濟(jì)性以及自愈性的特征。
(1)堅(jiān)強(qiáng)性
智能電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)性,指的是在電網(wǎng)系統(tǒng)遇到突發(fā)性情況、大面積的受干擾或者出現(xiàn)大面積故障的情況下,智能電網(wǎng)依然能夠有效的保證終端客戶的穩(wěn)定用電,并滿足其用電需求。另外,電網(wǎng)系統(tǒng)受到惡劣的天氣環(huán)境影響或者受到巨大的外力作用影響,智能電網(wǎng)不僅能夠保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,而且還能夠確保電力信息的安全性。
(2)兼容性
智能電網(wǎng)不僅支持以往的電網(wǎng)系統(tǒng)功能,而且還能夠介入不同的清潔、可再生能源。另外,運(yùn)用分布式電源和微電網(wǎng)系統(tǒng),來滿足終端用戶的互動(dòng)需求,更好的達(dá)到用戶的需求。
(3)經(jīng)濟(jì)性
由于智能電網(wǎng)是一種與電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、交易活動(dòng)有關(guān)的技術(shù)支持,實(shí)現(xiàn)其能源資源的優(yōu)化配置能夠有效的減少電網(wǎng)傳輸線路的損耗,并提高電力資源的利用率。
(4)自愈性
智能電網(wǎng)除了能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)的安全進(jìn)行分析和評(píng)估之外,自身還具備強(qiáng)大的預(yù)控防治體系,能夠保障自身的輸電和供電。
二、智能電網(wǎng)主要運(yùn)用的先進(jìn)技術(shù)
在電力技術(shù)環(huán)境下,規(guī)劃的電力系統(tǒng)主要以智能電網(wǎng)為重要基礎(chǔ),主要運(yùn)用以下兩種技術(shù)。
2.1通信技術(shù)
智能電網(wǎng)自身具備的高速性、雙向性的通信技術(shù),是智能電網(wǎng)自愈性特征的重要體現(xiàn)。通過運(yùn)用高速、雙向通信技術(shù),不僅有利于實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)、校正工作,而且還有利于進(jìn)行維護(hù)工作,主要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中可能存在的安全運(yùn)行事故進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督、控制和維護(hù)。如果在電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中出現(xiàn)安全運(yùn)行事故,那么通過運(yùn)用高速雙向通信技術(shù),將會(huì)對(duì)輸電線路進(jìn)行補(bǔ)償,并對(duì)其線路進(jìn)行重新分配,有效的防止安全運(yùn)行事故的逐漸擴(kuò)大,并提升電網(wǎng)的整體服務(wù)水平與控制能力。
2.2智能固態(tài)表針
智能電網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用新型的智能固態(tài)表技術(shù)和讀取系統(tǒng),對(duì)以往電力系統(tǒng)中運(yùn)用的電磁表技術(shù)和讀取系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和完善。新型的智能固態(tài)表技術(shù)和讀取系統(tǒng)不僅能夠?yàn)榻K端用戶的不同的電能需求進(jìn)行持續(xù)不斷的計(jì)量,而且其還能夠?qū)τ陔娏ζ髽I(yè)的高峰電力價(jià)格信號(hào)、低谷電力價(jià)格信號(hào)等信息及時(shí)的保存到電力系統(tǒng)自身的計(jì)數(shù)裝置中,并將所有的電費(fèi)費(fèi)率信息及時(shí)的在終端用戶的操作界面中,例如在什么時(shí)間段運(yùn)用什么電費(fèi)費(fèi)率政策等信息。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng);特點(diǎn);發(fā)展思考
中圖分類號(hào):TM76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1009-0118(2012)09-0268-02
一、引言
隨著環(huán)境惡化以及民眾要求改善環(huán)境的問題日益突出,各個(gè)國(guó)家的能源使用政策和環(huán)境監(jiān)管的力度也變得越來越強(qiáng)。使用者對(duì)于供電質(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[1]。因此,發(fā)展新一代的電網(wǎng)系統(tǒng)成了世界每個(gè)國(guó)家現(xiàn)階段的迫切要求,美國(guó)率先在世界范圍內(nèi)提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的國(guó)家發(fā)展策略,2003年美國(guó)電科院首先提出了《智能電網(wǎng)研究框架》,能源部(DOE)隨即Grid2030計(jì)劃;歐盟緊隨其后在2006年的歐盟智能電網(wǎng)技術(shù)論壇上也提出了《歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)框架》報(bào)告,在這份報(bào)告里面詳細(xì)的說明了歐洲智能電網(wǎng)等的發(fā)展理念和思路問題。我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究與討論起步相對(duì)較晚,但在具體的智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面基本與世界先進(jìn)水平同步[2]。我國(guó)的華東電網(wǎng)公司首先于2007年在同行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了智能電網(wǎng)可行性論證;在2009年華北公司基于智能電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)在北京順利通過了行業(yè)相關(guān)專家的測(cè)試驗(yàn)收。21世紀(jì)前十年的發(fā)展情況已經(jīng)說明,發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)變得勢(shì)在必行,本文正是在這種背景下進(jìn)行相關(guān)研究的。
二、智能電網(wǎng)的定義及其特點(diǎn)
(一)智能電網(wǎng)定義的探討
智能電網(wǎng)的概念提出的時(shí)間較短,因此各國(guó)相關(guān)的部門和研究機(jī)構(gòu)對(duì)于智能電網(wǎng)的概念只能停留在描述階段,這個(gè)概念到底具含有哪些技術(shù)、具有什么功能,目前還沒有一個(gè)國(guó)際上公認(rèn)的定義,但是有的學(xué)者已經(jīng)對(duì)智能電網(wǎng)的概念進(jìn)行了探討,其中具有代表性的描述有:張廣鑫[3]指出,智能電網(wǎng)就是把原有輸配電基礎(chǔ)設(shè)備與信息技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行高度集成而整合形成的一種新型電網(wǎng),同原有的電網(wǎng)相比,新型電網(wǎng)具有提升能源使用效率、減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響、提高整個(gè)電網(wǎng)供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗等多方面的優(yōu)勢(shì);謝開和劉永奇[4]指出,所謂智能電網(wǎng),就是電網(wǎng)的智能化,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)。
(二)智能電網(wǎng)的特點(diǎn)
智能電網(wǎng)是信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合,其智能性主要體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互界面,同時(shí)還具備了自我調(diào)整功能,具體來說智能電網(wǎng)的首要優(yōu)點(diǎn)就是自動(dòng)化性,自動(dòng)化性指的就是可以在任何時(shí)刻掌控這個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況,可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)、判斷和清理網(wǎng)絡(luò)上的故障隱患,能在較少人工操作的情況下快速地實(shí)現(xiàn)隔離故障、自我修復(fù),避免因故障而形成的大面積斷電;第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是安全可靠而且經(jīng)濟(jì)效率高,智能電網(wǎng)在人為原因或者發(fā)生自然災(zāi)害而對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生破壞時(shí),可以做出快速的辨別分析,因此可以在電網(wǎng)系統(tǒng)遭受到自然力破壞、人為破壞以及不法黑客入侵的時(shí)候,保證操作人員、電力相關(guān)設(shè)施以及整個(gè)電網(wǎng)的最大程度的安全;在保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的同時(shí),智能電網(wǎng)還能通過高科技智能化的控制,提高整個(gè)電網(wǎng)的工作效率,可以在電網(wǎng)間進(jìn)行電力的匹配,減少各個(gè)電網(wǎng)間供電缺口;第三個(gè)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)與客戶的交互,實(shí)現(xiàn)不同電網(wǎng)的兼容。智能電網(wǎng)可以根據(jù)客戶的要求,按照最高的電力質(zhì)量和供電可靠性實(shí)現(xiàn)客戶對(duì)電能的需求,系統(tǒng)將整個(gè)電網(wǎng)市場(chǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)發(fā)電和送點(diǎn)的同時(shí)管理,還可以不同發(fā)電形式和不同電網(wǎng)間的對(duì)接。
三、世界主要國(guó)家和地區(qū)的智能電網(wǎng)比較
美國(guó)的智能電網(wǎng)發(fā)展的時(shí)間較早,而且對(duì)于全國(guó)的情況進(jìn)行了非常詳細(xì)的調(diào)查,因此對(duì)于客戶信息的掌握比較全面,美國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)無論在電網(wǎng)規(guī)模和技術(shù)水平方面都比較成熟,美國(guó)智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是使用者的方便和服務(wù)的一體化;歐洲的智能電網(wǎng)發(fā)展受多種因素影響,有些因素是普遍的,有些卻是歐洲特有的[5]。歐洲整體對(duì)于改善環(huán)境非常重視,但是歐洲的傳統(tǒng)能源非常缺乏,只有通過進(jìn)口才能彌補(bǔ),這就使得夠歐洲必須大力發(fā)展智能電網(wǎng),同時(shí)歐洲原有的電網(wǎng)比較陳舊,這些電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的需求,因此歐洲也在大規(guī)模的進(jìn)行傳統(tǒng)電網(wǎng)的改造以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展要求;我國(guó)的智能電網(wǎng)不同于歐美,我國(guó)的整體配電網(wǎng)絡(luò)不如歐洲國(guó)家成熟,而且我國(guó)可再生能源主要涉及的是大型項(xiàng)目,家用的可再生能源使用的比例較低,因此我國(guó)智能電網(wǎng)在發(fā)展終端用戶方面受到制約,只能在智能電網(wǎng)建設(shè)的初期集中精力提升電能傳送的水平和使用的效率,換言之就是早期以輸電側(cè)及聯(lián)網(wǎng)控制為主,其后逐步在配電和終端用戶加入離散控制及服務(wù)的能力。
四、我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的思考
我國(guó)智能電網(wǎng)的起步落后于歐美,而且在技術(shù)儲(chǔ)備和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成熟程度上還具有很大差距,但是我國(guó)由于國(guó)家從上至下的重視以及近些年電網(wǎng)建設(shè)和信息技術(shù)的進(jìn)步,因此在建設(shè)適合自身的智能電網(wǎng)方面還是具有非常光明的前景,要想實(shí)現(xiàn)我國(guó)智能電網(wǎng)趕超歐美的目標(biāo),我國(guó)的電力建設(shè)部門還需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行入手:
(一)發(fā)展電能儲(chǔ)備技術(shù)。剩余電能儲(chǔ)備一直是困擾我國(guó)電能使用效率的難題,在傳統(tǒng)模式中增加電能儲(chǔ)備環(huán)節(jié),將使電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性得到大幅度的提高[6]。由于可再生能源的使用量增加,特別是我國(guó)大型可再生能源發(fā)電站的建設(shè),更需要有強(qiáng)大的電能儲(chǔ)備技術(shù)作為支撐,因此發(fā)展電能儲(chǔ)備技術(shù)是我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的當(dāng)務(wù)之急。
(二)加快陳舊電網(wǎng)的更新?lián)Q代。我國(guó)很多地區(qū),由于所處位置偏遠(yuǎn)等原因,電網(wǎng)老化嚴(yán)重而且運(yùn)行效率較低。要想提升我國(guó)電網(wǎng)的送電效率,必須對(duì)這些老舊的電網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí),使之適應(yīng)全國(guó)未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。
(三)開發(fā)和完善電網(wǎng)的管理軟件系統(tǒng)。管理軟件是整個(gè)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵,我國(guó)的電網(wǎng)管理軟件還處在模仿和學(xué)習(xí)國(guó)外的水平,沒有掌握關(guān)鍵的核心技術(shù)。因此我國(guó)在建設(shè)智能電網(wǎng)的時(shí)候,還要關(guān)注電網(wǎng)管理軟件的開發(fā),應(yīng)該聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)高校的專家,根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)的自身特點(diǎn),量身打造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電網(wǎng)管理軟件,擺脫對(duì)于國(guó)外軟件的依賴,同時(shí)還能節(jié)省大批資金。
五、結(jié)語
發(fā)展智能電網(wǎng)是國(guó)家一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略,目前智能電網(wǎng)還是一個(gè)較為嶄新的食物,而且世界各國(guó)的智能電網(wǎng)還處于建設(shè)的初期階段,因此需要面臨諸多的問題。我國(guó)要實(shí)現(xiàn)整個(gè)社會(huì)的平穩(wěn)發(fā)展,必須加快智能電網(wǎng)建設(shè)的力度,并且建設(shè)具有我國(guó)自身特色的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
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關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng);現(xiàn)狀;環(huán)境;管理
中圖分類號(hào):F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-9944(2012)12-0053-03
1引言
在當(dāng)前不可再生能源急劇減少、環(huán)境污染嚴(yán)重等的壓力下,提高能源利用率、發(fā)展可再生能源,實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)電、節(jié)能減排,構(gòu)建低碳社會(huì),形成經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,已成為各國(guó)能源技術(shù)研究、發(fā)展的核心戰(zhàn)略[1~3]。智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠最大限度利用清潔能源、降低電力消耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可再生能源綜合利用的目標(biāo),成為公認(rèn)的下一代電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)。
由于各國(guó)國(guó)情及資源分布不同,智能電網(wǎng)發(fā)展的方向和側(cè)重點(diǎn)也不盡相同。當(dāng)前,國(guó)際上對(duì)智能電網(wǎng)尚未達(dá)成統(tǒng)一而明確的定義,但核心內(nèi)容和目標(biāo)是一致的:智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,充分融合信息、數(shù)字等技術(shù),通過先進(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,與現(xiàn)有的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的一種新型現(xiàn)代化電網(wǎng)[4,5]。普遍的認(rèn)識(shí)是:智能電網(wǎng)不僅服務(wù)于大電網(wǎng),而且服務(wù)于電力終端用戶,其建設(shè)的最終目標(biāo)是節(jié)能減排、利用新能源、提高能源使用效率并大大改變?nèi)藗兾磥淼纳睢?/p>
2智能電網(wǎng)的發(fā)展
2.1國(guó)外智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在智能電網(wǎng)概念提出及其發(fā)展初期,美國(guó)走在了世界的前列。一方面,由于美國(guó)現(xiàn)有的電網(wǎng)設(shè)備投運(yùn)已久,急需進(jìn)行更新改造以提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性;另一方面,美國(guó)政府希望借助智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。2001年,美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)提出了“Intelligrid”的概念,并于2003年《Intelligrid Architecture》開始對(duì)智能電網(wǎng)展開研究。2003年7月,美國(guó)能源部(U.S. DOE)編制了《“Grid 2030”:A National Vision for Electricity’s Second 100 Years》,計(jì)劃在2030年前建成高度自動(dòng)化、安全可靠的電力系統(tǒng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)無污染和低碳發(fā)電。2005年,美國(guó)能源部與美國(guó)國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(NETL)合作,發(fā)起“現(xiàn)代電網(wǎng)”倡議,逐步在全國(guó)范圍達(dá)成共識(shí)。2006年,IBM公司與電力研究機(jī)構(gòu)以及電力供應(yīng)商合作開發(fā)出命名為“the Central Nervous System”的智能電網(wǎng)解決方案。2008年4月,美國(guó)科羅拉多州的波爾得(Boulder)建成全美第一個(gè)完整的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。波爾得市的用電家庭可通過智能電表了解即時(shí)電價(jià),據(jù)此及個(gè)人生活習(xí)慣安排日常用電,并能優(yōu)先選擇使用個(gè)人安裝的風(fēng)電或太陽能等清潔能源;電力供應(yīng)商則可通過系統(tǒng)收集并統(tǒng)計(jì)城市家庭的用電情況和需求,實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的統(tǒng)一安排。2009年1月,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布了《The American Reinvestment and Recovery Plan》,計(jì)劃改造超過3000英里電網(wǎng)線路,為4000萬戶美國(guó)家庭安裝智能電表,同時(shí)啟動(dòng)清潔能源融資計(jì)劃,為可再生能源利用的發(fā)展提供資金。
日本的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施條件較為完善,自動(dòng)化水平較高,但能源資源短缺,故其智能電網(wǎng)發(fā)展核心在于太陽能等可再生能源利用及電網(wǎng)聯(lián)動(dòng)研究。在“智能電網(wǎng)是國(guó)家戰(zhàn)略核心”[6]的思想指導(dǎo)下,日本政府提出,到2020年,全國(guó)能源消耗中的10%需來自可再生能源。
澳大利亞的智能電網(wǎng)主要由政府主導(dǎo),發(fā)展重點(diǎn)在于加強(qiáng)可再生能源利用及能量利用效率的提高。2009年8月,澳大利亞議會(huì)通過了可再生能源法案,規(guī)定到2020年,全國(guó)20%的電力消耗需來自太陽能、風(fēng)能等可再生能源,超過其目前可再生能源發(fā)電量的2倍。2010年6月,澳大利亞政府選擇Energy Australia公司在新南威爾士州開始“智能電網(wǎng),智能城市”的驗(yàn)證試點(diǎn)項(xiàng)目,建設(shè)內(nèi)容包括智能電表、智能家庭、配網(wǎng)傳感器、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車充放電站等,并投入了1億澳元的扶持資金。
與全球其他區(qū)域主要由單一國(guó)家為主體推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)所不同,歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展主要是以歐盟為主導(dǎo),由其制定整體目標(biāo)和方向、提供政策及資金支撐。2005年歐洲提出類似的“smart grid”概念。2006年歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《A European Strategy for Sustainable,Competitive and Secure Energy》,強(qiáng)調(diào)智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2010年,以英法德為代表的歐洲北海國(guó)家正式擬定了聯(lián)手打造可再生能源超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃:在未來10年內(nèi)建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網(wǎng),將蘇格蘭、比利時(shí)和丹麥的風(fēng)力發(fā)電、德國(guó)的太陽能電池板與挪威的水電站連成一片,以充分發(fā)揮不同特性電源間的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì);還可接入北非的太陽能電場(chǎng),加強(qiáng)歐洲大陸的電力供給,提高可再生能源的安全性和可靠性[7]。
2.2國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的發(fā)展理念及現(xiàn)狀
智能電網(wǎng)也是中國(guó)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路和發(fā)展核心。與歐美等國(guó)家“分散開發(fā)、就地消納”的發(fā)展模式不同,由于我國(guó)地區(qū)能源分布和使用情況極不平衡,在進(jìn)行大規(guī)模清潔能源開發(fā)和利用過程中,需要依托高電壓等級(jí)輸電網(wǎng),實(shí)行大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送,將多種清潔能源進(jìn)行優(yōu)化配置和協(xié)調(diào)發(fā)展,提高清潔能源消納能力,促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。因此,除了發(fā)展城市區(qū)域型智能電網(wǎng)外,我國(guó)迫切需要進(jìn)行大規(guī)模智能電網(wǎng)技術(shù)研究和建設(shè),以實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍的能源配置。
在2009年5月召開的“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上,中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司提出“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念,并計(jì)劃于2020年基本建成,正式拉開了中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)序幕。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。
在開展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí),綠色電力、清潔能源的并網(wǎng)工作也在不斷前進(jìn)中。根據(jù)國(guó)家能源局《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》發(fā)展指標(biāo),到2015年年底,太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2100萬kW以上,年發(fā)電量達(dá)到250億kW·h。重點(diǎn)在中東部地區(qū)建設(shè)與建筑結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),建成分布式光伏發(fā)電總裝機(jī)容量1000萬kW。2012年10月,國(guó)家電網(wǎng)公司召開會(huì),披露意見稱,不超過6MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目接入電網(wǎng),電網(wǎng)公司在受理、制定接入電網(wǎng)方案、并網(wǎng)調(diào)試全過程服務(wù)上完全免費(fèi)[8],這標(biāo)志著我國(guó)在智能電網(wǎng)建設(shè)方面又向前邁進(jìn)了一大步。
2.3上海智能電網(wǎng)的發(fā)展
作為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心,上海進(jìn)行智能電網(wǎng)的研究和建設(shè),不僅有助于實(shí)現(xiàn)自身進(jìn)步和發(fā)展,將上海打造成綠色智能城市,更能輻射全國(guó),起到領(lǐng)軍城市的示范作用。
2010年1月,國(guó)家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心正式由國(guó)家能源局授牌成立。中心成立以來,致力于推進(jìn)“崇明島全島智能電網(wǎng)集成示范”項(xiàng)目的立項(xiàng)及前期研究工作,主持和參與了10個(gè)國(guó)家863重大課題和3個(gè)上海市重大、重點(diǎn)科技項(xiàng)目,并編制了“上海市智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路線圖”。
2010年上海世博會(huì)期間,我國(guó)第一個(gè)智能電網(wǎng)示范工程在世博園區(qū)內(nèi)正式投運(yùn),園區(qū)內(nèi)的供電、用電系統(tǒng)均融入智能電網(wǎng)。該示范工程內(nèi)容包括新能源接入(東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)、崇明太陽能光伏、世博場(chǎng)館太陽能光伏)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能變電站、配電自動(dòng)化、故障搶修管理系統(tǒng)(TCM)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電信息采集、智能用電樓宇與智能家居、電動(dòng)汽車充放電與入網(wǎng)等9個(gè)子工程。在世博園智能電網(wǎng)示范工程的帶動(dòng)下,上海開始全面推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的10多項(xiàng)試點(diǎn)工程建設(shè),如用電信息采集系統(tǒng)、智能用電樓宇試點(diǎn)、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施等。同年5月12日,上海了《上海推進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案(2010-2012年)》。作為我國(guó)首個(gè)地方版智能電網(wǎng)發(fā)展方案,該方案的,不僅有助于上海充分“發(fā)揮優(yōu)勢(shì),超前布局”,也必將對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)的全面發(fā)展起到示范帶動(dòng)作用。
3智能電網(wǎng)發(fā)展中的環(huán)境管理
智能電網(wǎng)雖已成為公認(rèn)的下一代電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì),但其利用新能源環(huán)節(jié)可能存在和發(fā)生的環(huán)境問題卻不容忽視。
水電是目前最為重要的、應(yīng)用最廣的可再生能源,一直受到世界各國(guó)的重視且處于優(yōu)先發(fā)展的地位。水電站建成后,對(duì)當(dāng)?shù)仄渲車鷧^(qū)域的氣候、水文、水體、地質(zhì)、土壤以及魚類生物等都可能造成一定的影響[9]。對(duì)此,必需在規(guī)劃和建設(shè)水電項(xiàng)目前,進(jìn)行長(zhǎng)期的生態(tài)調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查以及相關(guān)的環(huán)境影響分析,綜合水利、地質(zhì)、環(huán)保、生態(tài)、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科的技術(shù)人員進(jìn)行客觀、全面、深入的分析和評(píng)價(jià),優(yōu)化設(shè)計(jì)并采取有效措施,盡可能消除或減輕水電項(xiàng)目可能造成的環(huán)境影響問題,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好發(fā)展。
風(fēng)電是目前除水電外,最成熟、最經(jīng)濟(jì)的可再生能源發(fā)電技術(shù),我國(guó)政府也出臺(tái)了一系列政策引導(dǎo)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[10]。但是在利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電的過程中,其可能造成的噪聲污染需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制,尤其在上海等人口密集地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目時(shí),應(yīng)盡可能將風(fēng)機(jī)布置在遠(yuǎn)離居民住宅的地方,通過距離衰減,以減少對(duì)居民生活的影響。對(duì)于生態(tài)影響方面,雖然從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究結(jié)果來看,風(fēng)機(jī)的架設(shè)和運(yùn)行對(duì)其臨近區(qū)域棲息、覓食的鳥類影響不大,但仍建議加強(qiáng)風(fēng)電類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)管理,防止風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目中建(構(gòu))筑物對(duì)鳥類的棲息地造成侵占;通過制定相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃,合理開發(fā),確保風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定和發(fā)展,并堅(jiān)持開展長(zhǎng)期的生態(tài)影響觀察和研究。
太陽能取之不盡,用之不竭,發(fā)電過程不消耗資源,不排放溫室氣體,是一種非常典型的綠色能源。但是,光伏發(fā)電太陽能電池重要原料多晶硅的生產(chǎn)過程中,卻可能對(duì)環(huán)境造成污染。多晶硅生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物四氯化硅不僅是一種對(duì)人體有害的高毒物質(zhì),而且由于四氯化硅不能自然降解,如果隨意傾倒或掩埋,周圍一定區(qū)域的水土及生態(tài)環(huán)境將會(huì)受到嚴(yán)重污染[11]。對(duì)此,應(yīng)適當(dāng)提高行業(yè)準(zhǔn)入門檻,并要求多晶硅生產(chǎn)企業(yè)必須確保環(huán)境保護(hù)設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用;不僅如此,企業(yè)所在地的環(huán)境主管部門還應(yīng)在其生產(chǎn)期間堅(jiān)持監(jiān)督性的日常檢查,確保其不對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
智能電網(wǎng)布局中的輸電環(huán)節(jié),如中國(guó)發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的骨干網(wǎng)架——特高壓電網(wǎng),也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的電磁污染。
目前,我國(guó)適用于高壓輸電線路類項(xiàng)目電磁環(huán)境污染控制和管理方面的標(biāo)準(zhǔn)包括《架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程》(DL/T 741-2010)和《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 24-1998)等,雖然已能夠滿足一定程度的管理需要,但仍缺乏系統(tǒng)性和完整性。因此,對(duì)輸電網(wǎng)的管理過程中,一方面應(yīng)對(duì)如何降低高壓輸電線路電磁環(huán)境污染方面的技術(shù)及其生態(tài)影響方面等問題進(jìn)行長(zhǎng)期的研究,另一方面,亟需新的電磁環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)盡快出臺(tái)。2012年3月,環(huán)境保護(hù)部了《關(guān)于征求意見的函》(環(huán)辦函[2012]386號(hào));同年8月,環(huán)境保護(hù)部還與輻射安全監(jiān)管三司在北京組織召開了《電磁環(huán)境公眾曝露控制限值(報(bào)批稿)》的專家討論會(huì)。擬出臺(tái)的《電磁環(huán)境公眾曝露控制限值》是對(duì)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB 8702-88)的修訂,其中最重要的一項(xiàng)修訂在于增加了1Hz~0.1MHz頻段的電磁環(huán)境公眾曝露控制限值,從而將輸變電設(shè)施等也統(tǒng)一納入了其約束范圍之內(nèi)。《電磁環(huán)境公眾曝露控制限值》的制定和出臺(tái),不僅能夠促進(jìn)我國(guó)電磁環(huán)境管理工作的進(jìn)一步發(fā)展,也必將對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展起到積極正面的促進(jìn)作用,使其在利用清潔能源、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的同時(shí),真正做到每一個(gè)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好發(fā)展。
4結(jié)語
當(dāng)前,智能電網(wǎng)的概念已逐漸擴(kuò)展到智能城市,乃至整個(gè)國(guó)家的層面上。智能電網(wǎng)不僅是電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施更新或運(yùn)行方式的改變,更是實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心支撐之一。但值得重視的是,在發(fā)展智能電網(wǎng)過程中,必需對(duì)其各個(gè)環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的環(huán)境影響問題進(jìn)行關(guān)注,完善項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)前期的調(diào)查與評(píng)價(jià)工作、加強(qiáng)項(xiàng)目運(yùn)行期的監(jiān)督管理,真正實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)技術(shù)的綠色節(jié)能減排特點(diǎn)。
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