智能电网建设

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/29 19:57:12
频繁出现在美国各项经济刺激或复苏方案中的“智能电网建设”不仅给相关的传统行业带来了发展的新机遇,并且将使清洁能源热再度升温。
  
    继美国7870亿美元的经济刺激计划大力推进“智能电网建设”之后,2009年1月25日发布的《复苏计划尺度报告》和2009年2月17日生效的《2009年美国复苏与再投资法案》又分别提出“为4000万美国家庭安装智能电表”和“投资45亿美元用于智能电网改造”。而奥巴马顾问团在一份科技投资拉动就业的报告中也指出,投资100亿美元建设智能电网,可创造23.9万个岗位,足见智能电网衍生出来的各大产业群蔚为壮观,并将为推动美国经济复苏起到重要的作用。
    一时间,智能电网大受追捧。事实上除了对经济的刺激作用,对于GDP60%(1950年这一数据是20%)依赖于电力的美国,升级老化的电网,还意味着巨大的节能环保机会。一方面,落后和老化的电网技术每年给美国企业造成的损失超过1000亿美元;另一方面,用电量及发电所排放的温室气体都在显著增加。地平线能源公司(Horizon Energy Group)估计,美国用电量将每七年增长50%至100%,而美国能源部的数据更是显示,至2030年全球电力需求预计将增长82%。如果按照目前火电为主的发电方式,就只能通过建设更多燃煤和燃气电厂来完成,那么至2030年,全球温室气体排放量将相应地上升59%,而美国2020年和2050年的温室气体减排目标将根本无法实现。
  
    传统行业的新机遇
    智能电网将智能电表、无线电技术、感应器及软件集成一体,使用户可以密切监视电量使用情况,并且在电网极限条件下,采取相应的增加或减小(用电)措施。在美国科罗拉多州小城Boulder,9.4万居民都统一换上了由美国最大电力供应公司Xcel安装的智能电表,再借助一些电脑小程序,如谷歌2009年2月开发的桌面小程序PowerMeter,居民就能实时掌握家中电器耗电情况,根据电价高低合理安排用电行为,避开在高电价时使用大功率电器。预计通过这一手段,每年可节省5~15%的电费。实际上,在家测试PowerMeter的谷歌员工表示,2008年用电量节省44%,电费节省56%,完全颠覆了传统的用电模式。
    智能电网涵盖发电、输变电、配电和用电四大环节,电网的升级改造将惠及分布在这四个环节上的不同行业,给他们带来发展的新机遇。从用电端来看,智能电网升级除了能够养活一批专门生产智能电表的企业之外,同时也给软件开发商带来了新的机会。无疑,联结用户端与配电端的双向数据交互的仪器—智能电表是最先受益的产业。德州仪器(TI)院士大卫·弗里曼(David Freeman)表示,2010年前美国还有5000万个模拟电表等待更新,总价值约180亿美元。全球来看,目前只有6%的电表、8%的瓦斯表以及4%的水表完成了数字化。
    由于智能电网在用户和发电商、运营商之间建立数据交换系统,因此电力运营商可以及时了解用户的用电情况,将电力有效分配到用电端。美国的IT巨头们(包括软件商和和设备商)都在输配电网络上展开激烈的竞争,IBM、Cisco等企业均配合美国政府升级国家电网计划进行相关研发。IBM利用在系统集成和项目管理上的专长,将自己的软件和服务器应用到智能电网系统之中,参与各地的智能电网建设。如与马耳他国家电力与水利局(Maltese National Electricity and Water Utilities)签署5年期合约中,IBM将以新式的智能型装置来取代25万个模拟电表,并将水表与先进的IT应用整合在一起,提供远程监控、管理以及读表等功能,新系统计划将在2012年底布建完成;IBM同时还加入了丹麦的爱迪生研究联盟,致力于开发智能电网,为电动汽车大规模使用做准备。而Cisco则主攻链接计量器、转化器、数字化电站、发电厂之间的网络系统。GE也加入“市场争夺”,生产计量器和部分相关软件。
    在电力输送环节,美国纽约长岛电力局(LIPA)与美国超导公司联合打造世界上第一条高温超导(HTS),输电能力是同样粗细铜导线的150倍,这成为半导体业者的新商机。美国半导体产业协会主席乔治·斯卡利斯(George Scalise)预测,半导体将会成为人们更有效率地驾驭替代能源,并使能源的散布与消耗更具效益、更智慧化的关键技术。短期来看,半导体在此领域的最佳用武之地就是电网布建。而一家名为佛罗里达Power Light的公司也推出了300辆插入式混合动力车,通过50个新充电站供电。
  
    清洁能源热升温
    为了履行2020年和2050年美国温室气体排放量较2005年分别减少14%和83%的承诺,智能电网从诞生之初就被赋予减排温室气体的使命,因而作为发电端的风电、太阳能等有望获得超常规发展。以加州为例来说明。莫尼塔2009年4月29日至5月1日对美国加州新能源产业的调研结果显示,加州自上世纪70年代能源危机以来采取严格的电器和建筑物节能标准,加州人均耗电量并没有跟随GDP增长而增加,而同期全美人均耗电量上升50%,这与其大力发展清洁能源相关。总发电量仅占全美5%的加州,可再生能源却占16%,加州的可再生能源比例占到了12%,远高于全美的3%,而这一比例在2013年将被刷新到20%,2020年33%。政府支持当然功不可没,加州政府在向发电商提供补贴的同时,在保证电力运营商稳定ROE的基础上设定零售电价,从商业上保证电力运营商的利润,从而为大规模发展清洁能源的商业化铺平道路。联邦政府的政策倾斜也十分明显,一个可喜的变化是,为调动电力运营公司大规模投资新能源发电项目,联邦政府将30%的投资税收抵免政策扩大至大型电力运营公司(之前只包括独立发电商),并将优惠措施延长至2017年,能源部还为新能源项目提供80%的贷款担保。
    对于政策惠及带来的电网建设和新能源的新商机,VC和PE开始竞相追逐,资金大量涌向清洁能源发电领域。虽然受金融危机影响导致2008年美国VC下降8%至283亿美元,四季度同比降26%,但新能源领域的投资额却逆势大幅增长52%至41亿美元,过去一年中10个最大项目中有7个是新能源项目,主要投向是风能和太阳能。同时,VC也流向银泉网络(Silver Spring Networks)这样的小字辈。银泉网络总部设在硅谷,主要从事国家电网升级技术的研发。早期投资谷歌的Kleiner Perkins Caufield &Byers于2008年10月向银泉网络投资7500万美元;谷歌也于2009年2月与银泉网络合作,并向该公司注资。外部资金的支持无疑消除了公用事业单位结盟小企业的疑虑,硅谷IT行业高端人才也纷纷涌入类似银泉网络的小型清洁技术。
  
    中国:特高压与
    智能电网并行不悖
    在美国大张旗鼓推进智能电网的同时,中国也开始引入智能电网概念。国家电网公司总经理刘振亚在2009年4月下旬的一次公开演讲中称,“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。”可见互动电网概念已经为企业界高层接受。5月21日,国务院副总理张德江在2009年特高压输电技术国际会议上首次在中央政府层面表达了对智能电网的态度,刘振亚也在会上正式对外界公布了国网公司的坚强智能电网计划。
    然而,由于中国资源分布和经济发展不均,水能和煤炭长期成为支柱能源,且集中在西南、西北、晋陕蒙地区,主要电源基地与负荷中心距离大都在1000km以上,中间缺乏电源支撑,较难实现500KV交流接力送电,因此中国选择了不同的发展路线—优先建设特高压电网,按照规划,至2020年,我国特高压电网将基本建成,届时输送电量将达到2亿千瓦时以上,占全国装机总容量的25%。有数据显示,单回1000KV特高压交流输电线路输送功率接近500万KW,约为500KV线路的4倍;800KV直流特高压输电能力达640万KW,是500KV直流线路的2倍多。在输送功率相同时,更将最远输电距离延长3倍,损耗只有500KV线路的25-40%,在传输效率方面,特高压与美国的超导传输可谓异曲同工。特高压技术解决的是电能传输效率问题,智能电网技术则涵盖了发电、输电、配电、需求侧等各个环节,可以简单地把特高压理解为“开源”,把智能电网理解为“节流”。
    然而,目前中国电网在传输环节上,火力、水力发电之后经过升压变电站,通过高压输电线路,再降压传输至用电端,是一种单向的电力传输,缺少双向实时的数据交换,距离未来高效、互动的智能电网距离甚远,需要克服的技术难关和体制问题不少。但智能电网作为一种集合清洁能源、节能环保、数字化的理想电网形态,仍是未来的主流发展方向。■