智能電網:各國搶建新能源基礎設施
日前,德意志銀行全球市場清潔能源首席剖析師高登在北京承受記者采訪時表示,“全球清潔能源應用的瓶頸,并不是清潔能源自身的開發,而是存儲和保送清潔能源的根底設備智能電網的技術提升和建立。”
記者在美國、歐洲等采訪理解到,隨著智能電網時期的到來,世界各國的智能電網建立曾經全面啟動。在智能電網理念逐漸成為業界共識的進程中,政府正成為建立新能源根底設備的主動力氣,許多國度都確立了智能電網建立目的、行動道路及投資方案,但鑒于不同地域的監管機制、電網根底設備現狀和社會經濟開展狀況的不同,各地的智能電網開展戰略也有所不同。
全球:政府引導智能電網建立
記者在國度權威機構IDCEnergyInsights理解到,據美國和歐盟的預測,2012~2017年期間,全球智能電網根底設備投資范圍年均增長比例將到達17.4%,特別是在硬件、軟件和效勞方面的投資范圍將更大。估計至2017年,全球智能電網根底設備的投資范圍將到達464億美圓左右,而亞太地域將成為將來5年內投資增速最快的地域,估計其年增長比例將到達33.7%.而綜合國際多家權威機構的預測,至2020年,全球智能電網投資將到達2500億美圓。
依據國際能源大會的定義,智能電網(smartpowergrids),就是電網的智能化,也被稱為“電網2.0”,它是樹立在集成的、高速雙向通訊網絡的根底上,經過先進的傳感和丈量技術、先進的設備技術、先進的控制辦法以及先進的決策支持系統技術的應用,完成電網的牢靠、平安、經濟、高效、環境友好和運用平安的目的,其主要特征包括自愈、鼓勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、允許各種不同發電方式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運轉。
國度發改委能源研討一切關專家通知記者,智能電網是以特高壓電網為主干網架、各級電網諧和開展的剛強網架為根底,以通訊信息平臺為支撐,具有信息化、自動化、互動化特征,包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節,掩蓋一切電壓等級,完成“電力流、信息流、業務流”的高度一體化交融,是剛強牢靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代化電網。
據美國新能源協會的丹尼斯引見,美國經過互聯網和3G的開展累計了豐厚的停止規范戰的經歷,曾經開端在智能電網規范中搶占先機。美國規范與技術研討院(NIST)提出將分三個階段樹立智能電網規范。美國商務部長駱家輝曾在GridWeek大會上宣布了NIST在第一階段的最新停頓報告。該報告選取了近80項現有規范,用于指導和支撐當前智能電網開展,明白了14個需求優先研討和處理的方面,并特別剖析了信息平安方面的規范。
據理解,日本也曾經開端搶占用電市場中的技術先機,正在試圖將其擴為世界規范。日本東京電力公司、富士集團以及三菱公司結合制定了電動汽車接入電網規范,為電動汽車接入電網打下了良好根底。日本在大型鋰離子蓄電池的研發方面技術搶先,正在結合美國,將其技術推行為國際規范。
國度電網公司科技部智能電網處處長林弘宇透露,在“十二五”期間國度電網智能化建立將投資2860億元。2012年將建立17個智能電網綜合示范工程,163座充換電站和910臺交流充電樁,智能變電站1329座,改造132座,建立26萬戶電力光纖到戶,在26個省級公司推行配電自動化系統建立,建立8個省級智能電網調度技術支持系統,推行應用3700萬只智能電能表。
“智能電網建立將來幾年將加速開展,全球智能電網建立形勢一片利好。從全球看,各國開展智能電網政府不可缺位。”林弘宇表示。
在美國、日本等興旺國度,智能電網戰略己成為國度重要戰略,是在政府統一主導和支持下,集國度以及相關力氣來制定和推進的。智能電網戰略曾經成為他們搶占將來低碳經濟制高點的重要戰略措施。中國與其他國度在智能電網開展上的“角力”,不只是一次綜合實力和搶占將來低碳經濟制高點的比賽,也是推進本身經濟可持續開展、確保將來能源平安的需求。
記者從歐盟理解到,近年來英國政府積極對智能電網停止政策支持。為落實2009年出臺的《英國低碳轉型方案》國度戰略,2009年12月初,英國政府初次提出要鼎力推進智能電網的建立,同期發布《智能電網:機遇》報告,并于2010年初出臺細致智能電網建立方案。英國煤氣電力市場辦公室從2010年4月起五年內共動用5億英鎊停止加大范圍的實驗。英國政府也正在支持一些范疇的匹配性開展,其中包括投資3000萬英鎊的“插入場”框架,支持電動汽車充電根底設備建立。
英國已制定出“2050年智能電網線路圖”,并開端加大投資力度,支持智能電網技術的研討和示范。之后的工作將嚴厲依照道路圖執行。
在第一階段(2010年-2020年),英國準備大范圍投資以滿足近期需求,并樹立將來可選計劃。近期英國準備擴展現有的根底設備和繼續推進試點工程建立,爭取早日完善智能電表的部署工作,為以后大范圍的研發提供計劃和數據支持。
第二階段(2020-2050),目的是要提供到2050年后各種電力系統選擇計劃的根本根據。詳細內容就是大量開展散布式能源和清潔能源,同時增加智能家居、智能家庭、嵌入式貯存和散布發電以及虛擬電池的應用,并經過智能設計和強化電壓設計等進步整個電網的自動化、智能化和控制力。
法國政府也同樣對智能電網停止政策支持。法國是能源資源相對匱乏的國度,石油和自然氣儲量有限,煤炭資源已趨于干涸。鼓舞開展可再生能源及智能電網,進步可再生能源在能源耗費總量中的比例,已成為法國政府在制定相關政策時優先思索的問題。
在德國,很少運用“智能電網”這個名詞,而是運用E-Energy,翻譯過來就是“信息化能源”。為推進E-Energy的順利停頓,德國聯邦政府經濟和技術部特地開設了一個網站,用來發布信息化能源的進度,向公眾宣傳信息化能源建立的好處。
2008年12月以來,德國政府投資1.4億歐元施行“E-Energy”方案,在6個試點地域開發和測試智能電網的中心要素。2011年,自日本核危機以來,德國決然參加“棄核”隊伍,轉向新能源和電動汽車,特別是后者,今年5月16日據政府音訊人士透露,德國政府擬投入10億歐元補貼,以扶持電動汽車,特別是電池技術的研發。
美國:規范引領智能電網
最近,美國能源部副部長KristinaJohnson在美國無線通訊展的研討會上發扮演講稱:“如今有個好音訊,那就是美國電網曾經成為20世紀數一數二的創新;但也有個壞音訊,那就是它開展的速度真實太慢了。”
Johnson所強調的,也正是奧巴馬政府所關注的。現代化的電網建立對美國來講是頭號重要的。智能電網將在協助消費者省錢的同時,使他們可以監管本人的能源運用狀況。智能電網還能使公同事業設備取得實時信息以及時應對電力中綴等突發情況。依據有關的報告估量,裝置200萬只智能電表將為美國的消費者一年內節約數十億美圓。
記者從美國太陽能協會理解到,美國于2004年發布了《國度輸電技術道路圖》,總結了美國完成電網現代化的主要問題和應戰,并提出相關倡議。道路圖提出經過五種途徑完成國度電網《Grid2030》愿景,包括:設計“Grid2030”體系構造;開展“關鍵”技術;加速市場承受度;增強電力市場運作;樹立更強有力的公共和私營之間的協作關系。道路圖還細致引見了國度電網完成現代化需求展開的一系列活動,但還有一些問題沒有觸及到,例如保證這些活動能順利完成的詳細細節、截止日期以及所需求的資源等。這些補充方案還需求電力行業相關單位做進一步考慮。
隨著2009年美國政府大范圍展開智能電網研發和建立,2009年7月,美國能源部發布了《智能電網系統報告》(SmartGridSystemReport),全面檢視了美國智能電網開展情況以及開展過程中存在的問題。報告指出,目前美國智能電網開展最大的問題就是費用問題,據統計,美國僅智能電網丈量體系就需求投入270億美圓,到2030年美國整個智能電網投入需到達1.5萬億美圓。此外,智能電網規范的互操作性以及開展過程中相關政策的變化,也是智能電網開展面臨的問題。
目前,美國智能電網相關規劃主要有如下幾個方面:電力根底設備戰略防護系統、GridWise與GridWorks、現代電網方案、《能源自主與平安法案2007》中智能電網規劃和經濟刺激方案中的智能電網研發方案。
最近,針對美國智能電網建立項目的負面新聞不時增加。例如,建立費用遠遠超越最初的預算,消費者埋怨家庭內裝置了智能電表反而使電費支出增加等。
剖析人士表示,假如僅依據這些信息,就以為“美國智能電網項目展開不利”尚為時過早。實踐上,假如你可以到當地親身參觀美國智能電網建立項目,從熾熱的場景與被注重的水平,就能夠看出美國希望在能源范疇把握好像其在互聯網范疇那樣的“霸權”。美國在互聯網范疇之所以如此快速開展并控制主導權,主要是出于政府強有力的扶持、技術的規范化、新成員的紛繁參與加速了市場構成等。實踐上,美國智能電網項目建立中,也遵照著類似的規律。
以美國商務部下屬的國度規范技術研討院(NIST)為主,美國政府部門研討了智能電網的互操作性與網絡平安等各項技術規范。
最近,NIST發布了新一代輸電網“智能電網”的規范化框架明白了75個規范規格、規范和指導方針。其中25個規格和規范是此次發布前肯定的。這25項規范包括了智能電表與家用電器可停止雙向無線通訊的技術ZigBee的智能能源標準(SmartEnergyProfile)。
美國商務部有關官員通知記者,智能電網建立項目的主力軍外表上是電力公司或者中央政府,但實踐主導者卻是在世界各地具有分支機構的大型IT企業、在特定范疇內具有中心技術的高科技企業以及非營利組織。這些美國企業或機構無一不具有強大的全球業務分部。例如,從事IT咨詢業務的美國埃森哲公司承當了科羅拉多州博爾德智能電網試點項目“智能電網城市”與荷蘭阿姆斯特丹、日本橫濱智能城市項目的項目管理,美國IBM公司在世界各地的主要城市提供智能城市咨詢與IT效勞。
高科技企業方面,最著名的是美國SilverSpringNetworks公司。這家公司為電力公司提供面向智能電網的高級電表架構(AMI)搭建與運轉的處理計劃。該公司由多個大型高科技企業出資建立,它的執行副總裁兼首席營銷官稱:“電力公司如今就有必要建立智能電網。”美國加州能源巨頭安定洋燃氣和電力公司(PG&E)就是該公司的客戶。PG&E曾經在加州北部部署了大約700萬部智能電表。SilverSpringNetworks公司還為加拿大與澳大利亞提供了AMI處理計劃。
新成員之中并非僅有IT企業或高科技企業。美國非贏利組織(NPO)最近也展示了在智能電網方面的絕對實力。美國在這一范疇中,有很多絲毫不亞于民營企業的范圍與業務量的事業型NPO.
歐洲:把海上風電北非太陽能融入電網
“最近,歐盟有關圓桌會議進一步明白請求依托智能電網技術將大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能電融入歐洲電網,完成可再生能源的騰躍式開展。”歐盟經濟和社會委員會官員法爾克通知記者。
法爾克表示,完成電力供給與需求的互動、諧和,最大限度發揮現有電力系統的潛力,完成電力系統效率、牢靠性以及電能質量的全面進步,并為用戶帶來經濟效益是歐洲智能電網的根本目的。但是,大量散布式微型發電安裝的并網是歐洲智能電網開展遇到的理想問題。
歐洲議會2009年經過了促進可再生能源應用的指令,規則到2020年歐盟地域的可再生能源供給量應到達全部能源供給量的20%.而歐盟15個成員國(EU15)(2004年前歐盟的15個成員國)的可再生能源工業的目的是2020年可再生能源發電量到達總發電量的33%.在一系列能源政策的引導下,歐洲肯定了散布式發電的開展方向。與之相順應的研討重點集中在動力與能源轉換設備、資源深度應用技術、智能控制和群控優化技術以及綜合系統優化技術上。其中,與電網相關的研討主要針對散布式發電系統的電網接入研討,以及處理散布式發電與現有電網設備的兼容、整合和平安運轉等問題。
在英國,智能電網的探究方向是可再生能源發電和智能配電。英國能源公司方案建立的8.6GW潮汐發電工程,將成為世界上最大的潮汐發電站,并方案于2020年把應用風力發電取得的電力直接輸入城市電網。
但是,可再生能源應用存在一個突出問題,就是目前得到普遍應用的太陽能微風能發電受氣候條件影響嚴重,供給情況穩定性差,氣候條件的任何變化都會立刻招致發電質變化。在電力需求增加或供給降落時,電網頻率有可能發作變化。當大型風電場的風速明顯降低,或太陽能電站上空飄過一片云,電網頻率可能會降落。若頻率降落幅度到達1Hz,應急發電安裝必需立刻增加供電量;若電網頻率降落幅度到達48.8Hz,歐洲電網運轉管理中心必需切斷局部線路的供電,這意味著一些地域會因而停電。
在英國電網中,典型的電能流向是從北向南,在低壓用戶端(電壓為400V)有一定數量的家庭運用燃氣熱電聯產機組或太陽能光伏發電安裝、風力發電安裝。固然原來的輸電網依然存在,但是新建的輸電網更多的是互動供電網絡。互動住宅供電能夠將住宅中剩余的電力逆向輸入電網,這是英國電力法中已明白規則的運轉方式。因而,電網公司面臨著技術上的改良和創新(如需求雙向維護等),這種互動供電給電網的穩定控制和調度形成很大艱難,不但給電網技術、體系、市場、管理等方面形成影響,而且對傳統的供電、發電、輸電、配電也是一種應戰。
同時,在用電負荷側對電網穩定運轉的請求停止響應,是近年來智能家電技術開展的新課題。以冰箱為例,冰箱與電網運轉管理中心之間能夠停止雙向信息交流,在電網供需均衡呈現異常時,冰箱的控制安裝會立刻做出響應,依據電網頻率的變化幅度以及冰箱內各區域的溫度,在完整不耗電或低耗電形式下運轉。普通狀況下,只需冰箱內相應區域的溫度不高于規則范圍,緊縮機將處于停機狀態。不同家電產品的需求響應形式有所不同,目前歐洲家電企業正在積極開發這類產品。
記者從歐盟經濟和社會委員會理解到,在歐洲智能電網技術課題中,家用燃氣熱電聯產安裝并網技術的開展,將促進燃氣熱電聯產安裝的提高。
燃氣熱電聯產安裝的并網與太陽能光伏發電安裝的并網有類似之處,兩者均由電網末端向電網供電。燃氣熱電聯產安裝的優點在于,供電時間和功率更易控制。應用智能電網的信息交流功用,運用者能夠規則家用熱電聯產安裝向電網供電的時間和供電量。應用智能電網停止諧和運轉,可以完成雙向的實時信息交流,更有利于進步電網的牢靠性、電能質量和運轉效率。
目前,法國政府鼓舞家庭裝置微型發電安裝,如家用燃氣熱電聯產安裝。在應用燃料取得電能的過程中,通常需求先將燃料的化學能轉換為熱能。依照熱力學原理,熱能不可能全部轉換為電能,發電過程必然產生副產品熱量。熱電聯產是對發電過程中產生的兩種方式的能量電能和熱能均加以有效應用。家用燃氣熱電聯產安裝的典型運轉方式是,將燃氣轉換為動力或直接發電,同時回收應用熱能。因而,相關于大型發電設備而言,家用燃氣熱電聯產安裝的能源應用效率能夠進步1倍左右。不過,目前英國度用燃氣熱電聯產安裝的裝置數量依然很少,還沒有對英國電網運轉形成明顯影響。
與日本家用燃氣熱電聯產機組主要采用內燃機為原動機的做法不同,歐洲的產品則更多運用外燃發起機為原動機,以斯特林循環為主,少量采用朗肯循環。采用外燃發起機的產品能夠運用的燃料品種較多,維護工作量少,不少產品在10年或10年以上的運用期內無需維修。但是,這種產品的熱電轉換效率較低,通常為15%~20%,分離熱應用措施后,普通熱應用效率約為80%.2010年,德國群眾和LichtbLick能源公司協作消費家用燃氣熱電聯產機組,該產品最突出的特性是采用了先進的煙氣冷凝熱回收技術,熱應用效率高達94%,機組的熱電轉換效率超越20%.群眾公司和LichtbLick能源公司方案的年消費才能為1萬臺以上。
記者在美國、歐洲等采訪理解到,隨著智能電網時期的到來,世界各國的智能電網建立曾經全面啟動。在智能電網理念逐漸成為業界共識的進程中,政府正成為建立新能源根底設備的主動力氣,許多國度都確立了智能電網建立目的、行動道路及投資方案,但鑒于不同地域的監管機制、電網根底設備現狀和社會經濟開展狀況的不同,各地的智能電網開展戰略也有所不同。
全球:政府引導智能電網建立
記者在國度權威機構IDCEnergyInsights理解到,據美國和歐盟的預測,2012~2017年期間,全球智能電網根底設備投資范圍年均增長比例將到達17.4%,特別是在硬件、軟件和效勞方面的投資范圍將更大。估計至2017年,全球智能電網根底設備的投資范圍將到達464億美圓左右,而亞太地域將成為將來5年內投資增速最快的地域,估計其年增長比例將到達33.7%.而綜合國際多家權威機構的預測,至2020年,全球智能電網投資將到達2500億美圓。
依據國際能源大會的定義,智能電網(smartpowergrids),就是電網的智能化,也被稱為“電網2.0”,它是樹立在集成的、高速雙向通訊網絡的根底上,經過先進的傳感和丈量技術、先進的設備技術、先進的控制辦法以及先進的決策支持系統技術的應用,完成電網的牢靠、平安、經濟、高效、環境友好和運用平安的目的,其主要特征包括自愈、鼓勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、允許各種不同發電方式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運轉。
國度發改委能源研討一切關專家通知記者,智能電網是以特高壓電網為主干網架、各級電網諧和開展的剛強網架為根底,以通訊信息平臺為支撐,具有信息化、自動化、互動化特征,包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節,掩蓋一切電壓等級,完成“電力流、信息流、業務流”的高度一體化交融,是剛強牢靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代化電網。
據美國新能源協會的丹尼斯引見,美國經過互聯網和3G的開展累計了豐厚的停止規范戰的經歷,曾經開端在智能電網規范中搶占先機。美國規范與技術研討院(NIST)提出將分三個階段樹立智能電網規范。美國商務部長駱家輝曾在GridWeek大會上宣布了NIST在第一階段的最新停頓報告。該報告選取了近80項現有規范,用于指導和支撐當前智能電網開展,明白了14個需求優先研討和處理的方面,并特別剖析了信息平安方面的規范。
據理解,日本也曾經開端搶占用電市場中的技術先機,正在試圖將其擴為世界規范。日本東京電力公司、富士集團以及三菱公司結合制定了電動汽車接入電網規范,為電動汽車接入電網打下了良好根底。日本在大型鋰離子蓄電池的研發方面技術搶先,正在結合美國,將其技術推行為國際規范。
國度電網公司科技部智能電網處處長林弘宇透露,在“十二五”期間國度電網智能化建立將投資2860億元。2012年將建立17個智能電網綜合示范工程,163座充換電站和910臺交流充電樁,智能變電站1329座,改造132座,建立26萬戶電力光纖到戶,在26個省級公司推行配電自動化系統建立,建立8個省級智能電網調度技術支持系統,推行應用3700萬只智能電能表。
“智能電網建立將來幾年將加速開展,全球智能電網建立形勢一片利好。從全球看,各國開展智能電網政府不可缺位。”林弘宇表示。
在美國、日本等興旺國度,智能電網戰略己成為國度重要戰略,是在政府統一主導和支持下,集國度以及相關力氣來制定和推進的。智能電網戰略曾經成為他們搶占將來低碳經濟制高點的重要戰略措施。中國與其他國度在智能電網開展上的“角力”,不只是一次綜合實力和搶占將來低碳經濟制高點的比賽,也是推進本身經濟可持續開展、確保將來能源平安的需求。
記者從歐盟理解到,近年來英國政府積極對智能電網停止政策支持。為落實2009年出臺的《英國低碳轉型方案》國度戰略,2009年12月初,英國政府初次提出要鼎力推進智能電網的建立,同期發布《智能電網:機遇》報告,并于2010年初出臺細致智能電網建立方案。英國煤氣電力市場辦公室從2010年4月起五年內共動用5億英鎊停止加大范圍的實驗。英國政府也正在支持一些范疇的匹配性開展,其中包括投資3000萬英鎊的“插入場”框架,支持電動汽車充電根底設備建立。
英國已制定出“2050年智能電網線路圖”,并開端加大投資力度,支持智能電網技術的研討和示范。之后的工作將嚴厲依照道路圖執行。
在第一階段(2010年-2020年),英國準備大范圍投資以滿足近期需求,并樹立將來可選計劃。近期英國準備擴展現有的根底設備和繼續推進試點工程建立,爭取早日完善智能電表的部署工作,為以后大范圍的研發提供計劃和數據支持。
第二階段(2020-2050),目的是要提供到2050年后各種電力系統選擇計劃的根本根據。詳細內容就是大量開展散布式能源和清潔能源,同時增加智能家居、智能家庭、嵌入式貯存和散布發電以及虛擬電池的應用,并經過智能設計和強化電壓設計等進步整個電網的自動化、智能化和控制力。
法國政府也同樣對智能電網停止政策支持。法國是能源資源相對匱乏的國度,石油和自然氣儲量有限,煤炭資源已趨于干涸。鼓舞開展可再生能源及智能電網,進步可再生能源在能源耗費總量中的比例,已成為法國政府在制定相關政策時優先思索的問題。
在德國,很少運用“智能電網”這個名詞,而是運用E-Energy,翻譯過來就是“信息化能源”。為推進E-Energy的順利停頓,德國聯邦政府經濟和技術部特地開設了一個網站,用來發布信息化能源的進度,向公眾宣傳信息化能源建立的好處。
2008年12月以來,德國政府投資1.4億歐元施行“E-Energy”方案,在6個試點地域開發和測試智能電網的中心要素。2011年,自日本核危機以來,德國決然參加“棄核”隊伍,轉向新能源和電動汽車,特別是后者,今年5月16日據政府音訊人士透露,德國政府擬投入10億歐元補貼,以扶持電動汽車,特別是電池技術的研發。
美國:規范引領智能電網
最近,美國能源部副部長KristinaJohnson在美國無線通訊展的研討會上發扮演講稱:“如今有個好音訊,那就是美國電網曾經成為20世紀數一數二的創新;但也有個壞音訊,那就是它開展的速度真實太慢了。”
Johnson所強調的,也正是奧巴馬政府所關注的。現代化的電網建立對美國來講是頭號重要的。智能電網將在協助消費者省錢的同時,使他們可以監管本人的能源運用狀況。智能電網還能使公同事業設備取得實時信息以及時應對電力中綴等突發情況。依據有關的報告估量,裝置200萬只智能電表將為美國的消費者一年內節約數十億美圓。
記者從美國太陽能協會理解到,美國于2004年發布了《國度輸電技術道路圖》,總結了美國完成電網現代化的主要問題和應戰,并提出相關倡議。道路圖提出經過五種途徑完成國度電網《Grid2030》愿景,包括:設計“Grid2030”體系構造;開展“關鍵”技術;加速市場承受度;增強電力市場運作;樹立更強有力的公共和私營之間的協作關系。道路圖還細致引見了國度電網完成現代化需求展開的一系列活動,但還有一些問題沒有觸及到,例如保證這些活動能順利完成的詳細細節、截止日期以及所需求的資源等。這些補充方案還需求電力行業相關單位做進一步考慮。
隨著2009年美國政府大范圍展開智能電網研發和建立,2009年7月,美國能源部發布了《智能電網系統報告》(SmartGridSystemReport),全面檢視了美國智能電網開展情況以及開展過程中存在的問題。報告指出,目前美國智能電網開展最大的問題就是費用問題,據統計,美國僅智能電網丈量體系就需求投入270億美圓,到2030年美國整個智能電網投入需到達1.5萬億美圓。此外,智能電網規范的互操作性以及開展過程中相關政策的變化,也是智能電網開展面臨的問題。
目前,美國智能電網相關規劃主要有如下幾個方面:電力根底設備戰略防護系統、GridWise與GridWorks、現代電網方案、《能源自主與平安法案2007》中智能電網規劃和經濟刺激方案中的智能電網研發方案。
最近,針對美國智能電網建立項目的負面新聞不時增加。例如,建立費用遠遠超越最初的預算,消費者埋怨家庭內裝置了智能電表反而使電費支出增加等。
剖析人士表示,假如僅依據這些信息,就以為“美國智能電網項目展開不利”尚為時過早。實踐上,假如你可以到當地親身參觀美國智能電網建立項目,從熾熱的場景與被注重的水平,就能夠看出美國希望在能源范疇把握好像其在互聯網范疇那樣的“霸權”。美國在互聯網范疇之所以如此快速開展并控制主導權,主要是出于政府強有力的扶持、技術的規范化、新成員的紛繁參與加速了市場構成等。實踐上,美國智能電網項目建立中,也遵照著類似的規律。
以美國商務部下屬的國度規范技術研討院(NIST)為主,美國政府部門研討了智能電網的互操作性與網絡平安等各項技術規范。
最近,NIST發布了新一代輸電網“智能電網”的規范化框架明白了75個規范規格、規范和指導方針。其中25個規格和規范是此次發布前肯定的。這25項規范包括了智能電表與家用電器可停止雙向無線通訊的技術ZigBee的智能能源標準(SmartEnergyProfile)。
美國商務部有關官員通知記者,智能電網建立項目的主力軍外表上是電力公司或者中央政府,但實踐主導者卻是在世界各地具有分支機構的大型IT企業、在特定范疇內具有中心技術的高科技企業以及非營利組織。這些美國企業或機構無一不具有強大的全球業務分部。例如,從事IT咨詢業務的美國埃森哲公司承當了科羅拉多州博爾德智能電網試點項目“智能電網城市”與荷蘭阿姆斯特丹、日本橫濱智能城市項目的項目管理,美國IBM公司在世界各地的主要城市提供智能城市咨詢與IT效勞。
高科技企業方面,最著名的是美國SilverSpringNetworks公司。這家公司為電力公司提供面向智能電網的高級電表架構(AMI)搭建與運轉的處理計劃。該公司由多個大型高科技企業出資建立,它的執行副總裁兼首席營銷官稱:“電力公司如今就有必要建立智能電網。”美國加州能源巨頭安定洋燃氣和電力公司(PG&E)就是該公司的客戶。PG&E曾經在加州北部部署了大約700萬部智能電表。SilverSpringNetworks公司還為加拿大與澳大利亞提供了AMI處理計劃。
新成員之中并非僅有IT企業或高科技企業。美國非贏利組織(NPO)最近也展示了在智能電網方面的絕對實力。美國在這一范疇中,有很多絲毫不亞于民營企業的范圍與業務量的事業型NPO.
歐洲:把海上風電北非太陽能融入電網
“最近,歐盟有關圓桌會議進一步明白請求依托智能電網技術將大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能電融入歐洲電網,完成可再生能源的騰躍式開展。”歐盟經濟和社會委員會官員法爾克通知記者。
法爾克表示,完成電力供給與需求的互動、諧和,最大限度發揮現有電力系統的潛力,完成電力系統效率、牢靠性以及電能質量的全面進步,并為用戶帶來經濟效益是歐洲智能電網的根本目的。但是,大量散布式微型發電安裝的并網是歐洲智能電網開展遇到的理想問題。
歐洲議會2009年經過了促進可再生能源應用的指令,規則到2020年歐盟地域的可再生能源供給量應到達全部能源供給量的20%.而歐盟15個成員國(EU15)(2004年前歐盟的15個成員國)的可再生能源工業的目的是2020年可再生能源發電量到達總發電量的33%.在一系列能源政策的引導下,歐洲肯定了散布式發電的開展方向。與之相順應的研討重點集中在動力與能源轉換設備、資源深度應用技術、智能控制和群控優化技術以及綜合系統優化技術上。其中,與電網相關的研討主要針對散布式發電系統的電網接入研討,以及處理散布式發電與現有電網設備的兼容、整合和平安運轉等問題。
在英國,智能電網的探究方向是可再生能源發電和智能配電。英國能源公司方案建立的8.6GW潮汐發電工程,將成為世界上最大的潮汐發電站,并方案于2020年把應用風力發電取得的電力直接輸入城市電網。
但是,可再生能源應用存在一個突出問題,就是目前得到普遍應用的太陽能微風能發電受氣候條件影響嚴重,供給情況穩定性差,氣候條件的任何變化都會立刻招致發電質變化。在電力需求增加或供給降落時,電網頻率有可能發作變化。當大型風電場的風速明顯降低,或太陽能電站上空飄過一片云,電網頻率可能會降落。若頻率降落幅度到達1Hz,應急發電安裝必需立刻增加供電量;若電網頻率降落幅度到達48.8Hz,歐洲電網運轉管理中心必需切斷局部線路的供電,這意味著一些地域會因而停電。
在英國電網中,典型的電能流向是從北向南,在低壓用戶端(電壓為400V)有一定數量的家庭運用燃氣熱電聯產機組或太陽能光伏發電安裝、風力發電安裝。固然原來的輸電網依然存在,但是新建的輸電網更多的是互動供電網絡。互動住宅供電能夠將住宅中剩余的電力逆向輸入電網,這是英國電力法中已明白規則的運轉方式。因而,電網公司面臨著技術上的改良和創新(如需求雙向維護等),這種互動供電給電網的穩定控制和調度形成很大艱難,不但給電網技術、體系、市場、管理等方面形成影響,而且對傳統的供電、發電、輸電、配電也是一種應戰。
同時,在用電負荷側對電網穩定運轉的請求停止響應,是近年來智能家電技術開展的新課題。以冰箱為例,冰箱與電網運轉管理中心之間能夠停止雙向信息交流,在電網供需均衡呈現異常時,冰箱的控制安裝會立刻做出響應,依據電網頻率的變化幅度以及冰箱內各區域的溫度,在完整不耗電或低耗電形式下運轉。普通狀況下,只需冰箱內相應區域的溫度不高于規則范圍,緊縮機將處于停機狀態。不同家電產品的需求響應形式有所不同,目前歐洲家電企業正在積極開發這類產品。
記者從歐盟經濟和社會委員會理解到,在歐洲智能電網技術課題中,家用燃氣熱電聯產安裝并網技術的開展,將促進燃氣熱電聯產安裝的提高。
燃氣熱電聯產安裝的并網與太陽能光伏發電安裝的并網有類似之處,兩者均由電網末端向電網供電。燃氣熱電聯產安裝的優點在于,供電時間和功率更易控制。應用智能電網的信息交流功用,運用者能夠規則家用熱電聯產安裝向電網供電的時間和供電量。應用智能電網停止諧和運轉,可以完成雙向的實時信息交流,更有利于進步電網的牢靠性、電能質量和運轉效率。
目前,法國政府鼓舞家庭裝置微型發電安裝,如家用燃氣熱電聯產安裝。在應用燃料取得電能的過程中,通常需求先將燃料的化學能轉換為熱能。依照熱力學原理,熱能不可能全部轉換為電能,發電過程必然產生副產品熱量。熱電聯產是對發電過程中產生的兩種方式的能量電能和熱能均加以有效應用。家用燃氣熱電聯產安裝的典型運轉方式是,將燃氣轉換為動力或直接發電,同時回收應用熱能。因而,相關于大型發電設備而言,家用燃氣熱電聯產安裝的能源應用效率能夠進步1倍左右。不過,目前英國度用燃氣熱電聯產安裝的裝置數量依然很少,還沒有對英國電網運轉形成明顯影響。
與日本家用燃氣熱電聯產機組主要采用內燃機為原動機的做法不同,歐洲的產品則更多運用外燃發起機為原動機,以斯特林循環為主,少量采用朗肯循環。采用外燃發起機的產品能夠運用的燃料品種較多,維護工作量少,不少產品在10年或10年以上的運用期內無需維修。但是,這種產品的熱電轉換效率較低,通常為15%~20%,分離熱應用措施后,普通熱應用效率約為80%.2010年,德國群眾和LichtbLick能源公司協作消費家用燃氣熱電聯產機組,該產品最突出的特性是采用了先進的煙氣冷凝熱回收技術,熱應用效率高達94%,機組的熱電轉換效率超越20%.群眾公司和LichtbLick能源公司方案的年消費才能為1萬臺以上。
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