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埃克西尔能源公司的智能电网城市概念,完全依赖于信息技术丰富的动力系统,高速实时双向通信,遍及整个电网的促使快速诊断和纠正的传感器,峰值效率的决策数据和支持,分布式发电,自动化“智能变电站”,居家能源控制装置及自动化家庭能源使用。
几年前,美国能源部(DOE)发起了一项名为电网智能化(GridWise)的倡议。电网智能化构想了一个充满信息和市场机遇的从发电到客户电器设备的协作网络。
什么是智能电网?到现在为止还没有一个确定统一的定义,目前普遍认可的一般定义是:在最低程度的人工干预下,利用各种燃料来源(例如煤炭、太阳能、风能),将其转换成电力,供消费者最终使用(热、光及温水)的智能化自动平衡、自我监测电网。智能电网能够察觉系统组成部分所出现的过载现象,并能变更电流的路程,以降低过载,防止潜在的停电。此外,智能电网促使消费者和公用事业之间进行实时交流,从而允许公用事业基于人类环境和/或价格参考对消费者能源的使用进行优化。
传统电网只是单向性,就是用户只能被动地接受电网的安排,只能使用电力,不能参与生产,在新能源革命下,将来的用户可能既是消费者也是生产者。因此,智能电网的另一个核心就是解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储,它可以帮助用户出售多余电力,包括解决电池系统向电网回售富裕电能。比如说用户除了从电网直接用电以外还可以有自己的分力发电装置,自己的太阳能发电装置,自己的建筑的发电装置和分布式发电能源装置。这些小型的装置,有可能除了满足自己用电之外还有富余的电力供应。
因此,实现一个智能电网必须具备下面所提到的几项功能:
1.具有自我修复的能力,能够预测、探测并反应于系统故障,自动避免或减缓停电损失、电能质量问题和服务中断。
2.能够激发用户主动参与电网的运作,保证用户对家庭和商业领域中的“智能电器”和“智能设备”以及“智能建筑物”中的互联能源管理系统等有更好的控制,使用户更好地管理能源消费并节约能源开支。
3.能够抵御袭击,保障持续供电能力。智能电网必须能更好地识别并反应于人为或自然的干扰,隔离受影响区域并重新分配受损设备周围的潮流。
4.提供高质量的电能,减少停电损失。智能电网技术所带来的更清洁、更稳定的电能将减少停机时间并防止高额损耗。
5.能够容纳各种发电和蓄电形式,使得居民用户、商业用户和工业用户自主发电并将多余电量以最小的技术或制度障碍卖给电网成为可能。
6.繁荣电力市场。智能电网允许小型发电者通过多种方式进行发电,如屋顶太阳能板、小型风能发电机和小型水电发电机,然后将电能卖给当地电网,使供电方式更为多样。
7.效率更高。智能电网能够协调当地配电状况与跨区域电能潮流、不同输电线路的拥堵状况,能够提高现有电网资产的使用率、减少电网堵塞和瓶颈,最终达到为用户节约成本的目的。
随着各国对新能源和可再生能源的关注度提升,新能源和可再生能源成为未来能源发展的必然选择,为了适应可再生电源和分布式电源发展要求,实现电源“即插即用”的更友好、更灵活的接入方式,以及与用户互动,支持新能源、新产品的接入,实现可再生能源的大规模传输、利用,各国智能电网的建设急速升温。越来越多的城市期待跨入智能电网城市的行列。
2008年4月,美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市,与此同时,美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。2009年1月,美国新任总统奥巴马发布了《经济复兴计划进度报告》,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并在未来三年内为美国家庭安装4000万个智能电表。2009年4月16日,奥巴马政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后,美国能源部长朱棣文表示,奥巴马总统宣布向美国企业提供24亿美元,用于制造混合动力车和车用电池,美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具,电池可以更大体量地创造智能电网的应用运转空间。
而据路透社2009年9月16日报道,欧盟将选择30座城市作为“智能电网”和“空间绝缘”城市的试点,以争当全球绿色科技竞赛中的领跑者。接下来,我国陆续有报道传出上海、苏州、扬州、重庆等城市要加入建设智能电网试点城市的行列,争做中国第一座智能电网城市。
所谓智能电网城市是以大量的基础设施升级和为客户提供方案为特色,其中包括以下几方面必须建设的内容:
建设一个(通过电力线宽带)为整个配电网提供实时高速双向通信的通信网络。
将现有普通变电站转换成能够远程监控、准实时数据采集和通信,以及优化性能的“智能”变电站。
可以应客户邀请,安装可编程居家控制装置和全面自动化居家能源使用所必需的系统。
整合基础设施,以支持易于调度的分布式发电技术(如采用汽车电网技术的即插即用型混合电力汽车、电池系统、风力涡轮机及太阳能电池板)。
因此,建设智能电网城市不仅需要电力行业中发电、制造、装备、科研、建设、运营等几乎所有专业单位的参与,更需要政府、民众的广泛认同与积极参与,需要政府主导、政策支持,由此还能带动以互联网经济为特点的其他相关产业和服务业的大发展。根据智能电网城市的特性,理想的智能电网城市应具有以下特性:
1.位于一个地理集中区域便于管理;
2.包括或者易于实现实施和验证“智能电网”概念所必要的组成部分,如一体化通信、高级微处理器电表(智能电表)和电表读取设备、广域相量测量系统、动态输电线路评级、电磁特征测量和分析、用电时间和实时电价工具、高级开关和线缆、电磁波背反射技术和数字式保护继电器、智能电表等;
3.规模适中的城市化地区(大约五万人口);
4.提供“友善”政策和政府支持;
5.具有一定知名度而非偏远或知名度低的城市;
6.拥有环保意识的消费者;
7.提供最优的经济、政治、公共关系和品牌发展机遇;
8.对向城市提供的新型服务保持开放。例如,消费者耗能和碳排放相关信息、具体的城市设施、交通信号灯、城市建筑相关的可靠信息。确定恢复电力优先次序的能力和监视城市电力恢复过程的能力。
未来城市发展、技术进步、能源利用都不能脱离了环保和节能的大框架,毋庸置疑,智能电网城市的建设是将来智能城市的先声,相信在不久的将来,智能生活将成为现实。
(作者系本刊研究员)
几年前,美国能源部(DOE)发起了一项名为电网智能化(GridWise)的倡议。电网智能化构想了一个充满信息和市场机遇的从发电到客户电器设备的协作网络。
什么是智能电网?到现在为止还没有一个确定统一的定义,目前普遍认可的一般定义是:在最低程度的人工干预下,利用各种燃料来源(例如煤炭、太阳能、风能),将其转换成电力,供消费者最终使用(热、光及温水)的智能化自动平衡、自我监测电网。智能电网能够察觉系统组成部分所出现的过载现象,并能变更电流的路程,以降低过载,防止潜在的停电。此外,智能电网促使消费者和公用事业之间进行实时交流,从而允许公用事业基于人类环境和/或价格参考对消费者能源的使用进行优化。
传统电网只是单向性,就是用户只能被动地接受电网的安排,只能使用电力,不能参与生产,在新能源革命下,将来的用户可能既是消费者也是生产者。因此,智能电网的另一个核心就是解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储,它可以帮助用户出售多余电力,包括解决电池系统向电网回售富裕电能。比如说用户除了从电网直接用电以外还可以有自己的分力发电装置,自己的太阳能发电装置,自己的建筑的发电装置和分布式发电能源装置。这些小型的装置,有可能除了满足自己用电之外还有富余的电力供应。
因此,实现一个智能电网必须具备下面所提到的几项功能:
1.具有自我修复的能力,能够预测、探测并反应于系统故障,自动避免或减缓停电损失、电能质量问题和服务中断。
2.能够激发用户主动参与电网的运作,保证用户对家庭和商业领域中的“智能电器”和“智能设备”以及“智能建筑物”中的互联能源管理系统等有更好的控制,使用户更好地管理能源消费并节约能源开支。
3.能够抵御袭击,保障持续供电能力。智能电网必须能更好地识别并反应于人为或自然的干扰,隔离受影响区域并重新分配受损设备周围的潮流。
4.提供高质量的电能,减少停电损失。智能电网技术所带来的更清洁、更稳定的电能将减少停机时间并防止高额损耗。
5.能够容纳各种发电和蓄电形式,使得居民用户、商业用户和工业用户自主发电并将多余电量以最小的技术或制度障碍卖给电网成为可能。
6.繁荣电力市场。智能电网允许小型发电者通过多种方式进行发电,如屋顶太阳能板、小型风能发电机和小型水电发电机,然后将电能卖给当地电网,使供电方式更为多样。
7.效率更高。智能电网能够协调当地配电状况与跨区域电能潮流、不同输电线路的拥堵状况,能够提高现有电网资产的使用率、减少电网堵塞和瓶颈,最终达到为用户节约成本的目的。
随着各国对新能源和可再生能源的关注度提升,新能源和可再生能源成为未来能源发展的必然选择,为了适应可再生电源和分布式电源发展要求,实现电源“即插即用”的更友好、更灵活的接入方式,以及与用户互动,支持新能源、新产品的接入,实现可再生能源的大规模传输、利用,各国智能电网的建设急速升温。越来越多的城市期待跨入智能电网城市的行列。
2008年4月,美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市,与此同时,美国还有10多个州正在开始推进智能电网发展计划。2009年1月,美国新任总统奥巴马发布了《经济复兴计划进度报告》,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并在未来三年内为美国家庭安装4000万个智能电表。2009年4月16日,奥巴马政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后,美国能源部长朱棣文表示,奥巴马总统宣布向美国企业提供24亿美元,用于制造混合动力车和车用电池,美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具,电池可以更大体量地创造智能电网的应用运转空间。
而据路透社2009年9月16日报道,欧盟将选择30座城市作为“智能电网”和“空间绝缘”城市的试点,以争当全球绿色科技竞赛中的领跑者。接下来,我国陆续有报道传出上海、苏州、扬州、重庆等城市要加入建设智能电网试点城市的行列,争做中国第一座智能电网城市。
所谓智能电网城市是以大量的基础设施升级和为客户提供方案为特色,其中包括以下几方面必须建设的内容:
建设一个(通过电力线宽带)为整个配电网提供实时高速双向通信的通信网络。
将现有普通变电站转换成能够远程监控、准实时数据采集和通信,以及优化性能的“智能”变电站。
可以应客户邀请,安装可编程居家控制装置和全面自动化居家能源使用所必需的系统。
整合基础设施,以支持易于调度的分布式发电技术(如采用汽车电网技术的即插即用型混合电力汽车、电池系统、风力涡轮机及太阳能电池板)。
因此,建设智能电网城市不仅需要电力行业中发电、制造、装备、科研、建设、运营等几乎所有专业单位的参与,更需要政府、民众的广泛认同与积极参与,需要政府主导、政策支持,由此还能带动以互联网经济为特点的其他相关产业和服务业的大发展。根据智能电网城市的特性,理想的智能电网城市应具有以下特性:
1.位于一个地理集中区域便于管理;
2.包括或者易于实现实施和验证“智能电网”概念所必要的组成部分,如一体化通信、高级微处理器电表(智能电表)和电表读取设备、广域相量测量系统、动态输电线路评级、电磁特征测量和分析、用电时间和实时电价工具、高级开关和线缆、电磁波背反射技术和数字式保护继电器、智能电表等;
3.规模适中的城市化地区(大约五万人口);
4.提供“友善”政策和政府支持;
5.具有一定知名度而非偏远或知名度低的城市;
6.拥有环保意识的消费者;
7.提供最优的经济、政治、公共关系和品牌发展机遇;
8.对向城市提供的新型服务保持开放。例如,消费者耗能和碳排放相关信息、具体的城市设施、交通信号灯、城市建筑相关的可靠信息。确定恢复电力优先次序的能力和监视城市电力恢复过程的能力。
未来城市发展、技术进步、能源利用都不能脱离了环保和节能的大框架,毋庸置疑,智能电网城市的建设是将来智能城市的先声,相信在不久的将来,智能生活将成为现实。
(作者系本刊研究员)