國內(nèi)投資積極 新能源大發(fā)展呼喚智能電網(wǎng)

什么是智能電網(wǎng)?目前業(yè)內(nèi)還沒有一個完整的概念，智能電網(wǎng)(smart grid)就是把最新的信息化、通訊、計算機控制技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度結(jié)合，形成一個新型電網(wǎng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化。智能電網(wǎng)可以提高能源效率、減少對環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗。目前智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段，各國國情及資源分布不同，發(fā)展的方向和側(cè)重點也不盡相同，國際上對其還沒有達成統(tǒng)一而明確的定義。但是可以預(yù)見的是，智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。

智能電網(wǎng)的優(yōu)勢

與現(xiàn)有電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)體現(xiàn)出電力流、信息流和業(yè)務(wù)流高度融合的顯著特點，其先進性和優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：

(1)具有堅強的電網(wǎng)基礎(chǔ)體系和技術(shù)支撐體系，能夠抵御各類外部干擾和攻擊，能夠適應(yīng)大規(guī)模清潔能源和可再生能源的接入，電網(wǎng)的堅強性得到鞏固和提升。

(2)信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有機融合，可獲取電網(wǎng)的全景信息，及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)見可能發(fā)生的故障。故障發(fā)生時，電網(wǎng)可以快速隔離故障，實現(xiàn)自我恢復(fù)，從而避免大面積停電的發(fā)生。

(3)柔性交/直流輸電、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)、智能調(diào)度、電力儲能、配電自動化等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使電網(wǎng)運行控制更加靈活、經(jīng)濟，并能適應(yīng)大量分布式電源、微電網(wǎng)及電動汽車充放電設(shè)施的接入。

(4)通信、信息和現(xiàn)代管理技術(shù)的綜合運用，將大大提高電力設(shè)備使用效率，降低電能損耗，使電網(wǎng)運行更加經(jīng)濟和高效。

(5)實現(xiàn)實時和非實時信息的高度集成、共享與利用，為運行管理展示全面、完整和精細的電網(wǎng)運營狀態(tài)圖，同時能夠提供相應(yīng)的輔助決策支持、控制實施方案和應(yīng)對預(yù)案。

(6)建立雙向互動的服務(wù)模式，用戶可以實時了解供電能力、電能質(zhì)量、電價狀況和停電信息，合理安排電器使用;電力企業(yè)可以獲取用戶的詳細用電信息，為其提供更多的增值服務(wù)。

階梯電價助智能電網(wǎng)發(fā)展

階梯電價如果推廣開來，肯定會使得千家萬戶換上新的電表，因為在統(tǒng)計方面需要對于用戶的用電量進行實時監(jiān)測，而不像以前單純的扣費。廈門大學(xué)中國能源研究中心主任林伯強指出，由于階梯電價每一檔之間的價格存在不確定性，因而需要更精確的計量儀器測算。目前居民家中使用的是單一電表，根本不具備實施階梯電價的硬件條件。這也是國家電網(wǎng)從2010年起，每年4次大批量采購智能電表的主要原因之一。

事實上，現(xiàn)在的電力市場還是相對靜態(tài)的，從經(jīng)濟學(xué)的角度來看，單純的跳躍性的階梯電價并不能做到完美體現(xiàn)電這種資源的真正價值。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，將來更加精確而科學(xué)的“智能電價”則可以成為現(xiàn)實，這樣的電價將能夠更加有效地改變消費者行為，從而進一步促進能源的有效利用。

國家發(fā)改委能源研究所所長韓文科在接受我們采訪時曾指出，美國的分時段計價就體現(xiàn)得很明顯。美國居民的每個季節(jié)，每天的每個時段用電的價格是不一樣的，它都采取實時化計量。

“假設(shè)你現(xiàn)在想要將衣服烘干，同時你并不是很在意烘干的時間，只要在12小時內(nèi)完成這項工作就行了。”伊利諾大學(xué)香檳分校電氣和計算機工程大衛(wèi).M.尼科爾教授說，“將來的智能電網(wǎng)就能做到與家庭計算機聯(lián)網(wǎng)，通過簡單的命令使得智能電網(wǎng)能夠選擇一個電價便宜的時段來運行烘干機。”

蒙西電網(wǎng)的內(nèi)部人士也告訴我們，國家推行階梯電價的目的之一就是節(jié)能，但是目前的階梯電價對于居民用戶的用電行為調(diào)控能力還是有限的。事實上，不光要考慮到用電量的多少，還有峰谷電價等方面的問題，而以后的智能電網(wǎng)能夠?qū)τ诖髩K區(qū)域的用電狀況進行檢測，使得某些時效性并不是那么強的用電需求能夠在用電低谷時釋放，這樣能夠達到能源的優(yōu)化配置。

全力推進智能電網(wǎng)建設(shè)

今年兩會期間，國務(wù)院總理溫家寶在政府工作報告中明確提出要加強用能管理，發(fā)展智能電網(wǎng)和分布式能源，實施節(jié)能發(fā)電調(diào)度、合同能源管理、政府節(jié)能采購等行之有效的管理方式。繼2010年及2011年之后，“發(fā)展智能電網(wǎng)”再一次被寫入政府工作報告，也調(diào)動了國內(nèi)各方對于智能電網(wǎng)的熱情。

“目前智能電網(wǎng)還有很多技術(shù)瓶頸，蒙西電網(wǎng)還在為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，我們目前的投資原則是上不封頂。”上述內(nèi)部人士向我們表明了蒙西電網(wǎng)發(fā)展智能電網(wǎng)的決心。事實上，國內(nèi)的國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的投入也非?？捎^。

日前，國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《2011年社會責(zé)任報告》中指出，在2012年國家電網(wǎng)公司要完成電網(wǎng)投資超過3000億元。其中，集中針對核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備開展攻關(guān)，預(yù)計全年研發(fā)經(jīng)費將達80億元。相對于2015年建成5000座智能變電站宏偉目標，去年近100座的試點項目不過是鳳毛麟角。這種投資力度，使關(guān)注智能電網(wǎng)建設(shè)的業(yè)內(nèi)人士普遍認為：國家電網(wǎng)公司正全力推進智能電網(wǎng)建設(shè)。

國家電網(wǎng)公司科技部(智能電網(wǎng)部)主任王益民近期也表示，“十二五”期間，國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)智能化建設(shè)投資超過2800億元，將帶動社會總產(chǎn)出累計增加約11400億元，提供就業(yè)崗位約94.3萬個。

來自國家電網(wǎng)公司提供的一組數(shù)據(jù)顯示，目前全國已有26個省市開展了29類共287個智能電網(wǎng)試點項目建設(shè)，已建成投產(chǎn)25類試點項目中的238項。這些項目，包括發(fā)電、輸配電、用電等各個環(huán)節(jié)。以上海為例，目前，已全面推進堅強智能電網(wǎng)的10多項試點工程建設(shè)，包括電力光纖到戶試點工程、用電信息采集系統(tǒng)、智能用電樓宇試點、電動汽車充換電設(shè)施建設(shè)，以及智能電表推廣等。而江蘇、浙江、山東、重慶等省市也都在加快智能電網(wǎng)建設(shè)布局。

新能源大發(fā)展在即

對儲能技術(shù)有更急迫的現(xiàn)實需求

傳統(tǒng)能源的日益匱乏和環(huán)境的日趨惡化，極大地促進了新能源的發(fā)展，新能源發(fā)電的規(guī)模也快速攀升。但風(fēng)電、太陽能發(fā)電自身所固有的隨機性、間歇性特征，決定了其規(guī)?；l(fā)展必然會對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運行帶來顯著影響，必須有先進的儲能技術(shù)作支撐。

國外有關(guān)研究表明，如果風(fēng)電裝機占裝機總量的比例在10%以內(nèi)，依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電、燃氣機組等手段，基本可以保證電網(wǎng)安全;但如果所占比例達到20%甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運行將面臨巨大挑戰(zhàn)。儲能技術(shù)在很大程度上解決了新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題，可以實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，能有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風(fēng)電及太陽能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。

中國新能源大發(fā)展在即，對儲能產(chǎn)業(yè)有更急迫的現(xiàn)實需求。預(yù)計到2020年，風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機會突破1.7億千瓦，占全國發(fā)電裝機總量的比例會超過15%。但由于目前我國電力系統(tǒng)煤電比例較高，在部分地區(qū)又主要是調(diào)峰能力差的供熱機組，核電發(fā)展很快但卻不能參與調(diào)峰，水電、燃氣發(fā)電等調(diào)峰性能優(yōu)越的電源所占比例過低，導(dǎo)致現(xiàn)有電力系統(tǒng)接納新能源的能力很弱。

再加上我國能源資源所在地多遠離負荷地，不得不實施風(fēng)電、光電的大規(guī)模集中開發(fā)、遠距離輸送，這更進一步加大了電網(wǎng)運行和控制風(fēng)險。隨著國內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴大，電網(wǎng)與新能源的矛盾越來越突出，對儲能的需求更為迫切。

中電普瑞科技有限公司電氣工程師牛萌表示，提出適合我國的大容量新能源及儲能技術(shù)的技術(shù)標準體系將勢在必行，嚴格的技術(shù)標準和規(guī)范化管理是驅(qū)動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力。如西班牙等國就規(guī)定所有風(fēng)電在上網(wǎng)前必須向電網(wǎng)提供風(fēng)機出力曲線和發(fā)電短期預(yù)測曲線，誤差不能超過一定比例，否則將受到懲罰。這會倒逼發(fā)電商主動采用預(yù)測技術(shù)和儲能技術(shù)，從而實現(xiàn)新能源發(fā)電與電網(wǎng)建設(shè)的良性發(fā)展。但我國對新能源入網(wǎng)至今沒有強制性的流程和技術(shù)要求，很多企業(yè)認為只要發(fā)出電，不論多少、優(yōu)劣，電網(wǎng)就必須全額接收，在這種情況下，發(fā)電企業(yè)自然沒有動力采用儲能技術(shù)。因此需要制定完善的儲能接入技術(shù)標準，推動大容量儲能技術(shù)及其接入的產(chǎn)業(yè)化進程。

智能電網(wǎng)必然需要儲能系統(tǒng)來提高接納能力，抑制功率波動。蒙西電網(wǎng)的內(nèi)部人士告訴我們，發(fā)展智能電網(wǎng)，儲能方面的問題比較大。一是儲能容量有限。“調(diào)峰的時候處理用電量小的用戶，儲能容量還可以保證，但是給想調(diào)節(jié)用電大戶的供電，比如大型工業(yè)企業(yè)，就很難做到。”他還表示，在技術(shù)層面上還存在儲能效率方面的問題。“充電往往需要很長時間，而充、放電的時間與應(yīng)急的要求也會存在矛盾。”

“在儲能技術(shù)領(lǐng)域，國外特別是美國和日本研究起步早，成果多并有豐富的工程實際經(jīng)驗。由于國內(nèi)研究起步晚，相關(guān)技術(shù)與國外還有差距，特別是在飛輪儲能等先進儲能系統(tǒng)方面經(jīng)驗還較欠缺。此外，在電力電子接口、儲能系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)換等技術(shù)方面，國外也處于領(lǐng)先狀態(tài)。”中國科學(xué)院院士程時杰表示。

據(jù)我們了解，目前大規(guī)模儲能技術(shù)中只有抽水蓄能技術(shù)比較成熟，主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻以及應(yīng)急保障，以及輔助核電站進行功率調(diào)節(jié)。但是，受地理環(huán)境、建設(shè)周期較長的約束，以及沒有適當(dāng)?shù)膬r格政策，我國抽水蓄能電站裝機比例小于歐日等國。為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，降低可再生能源接入對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的“兼容性”，維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，除發(fā)展抽水蓄能外，應(yīng)大力發(fā)展布置靈活的電池儲能技術(shù)，包括各類蓄電池，如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池以及超級電容器等。

新能源產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展

對電網(wǎng)提出了更高要求。

在今年全國兩會上，代表委員總結(jié)出我國清潔能源并網(wǎng)的主要難題：風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源具有顯著的間歇性和隨機性，大規(guī)模接入后，電網(wǎng)面臨突出的安全壓力;我國新能源資源與負荷呈逆向性分布特性，風(fēng)電資源和太陽能發(fā)電資源主要集中在西北部地區(qū)，本地消納困難等。

代表委員呼吁，為促進我國新能源可持續(xù)發(fā)展，要進一步加強特高壓等跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)，統(tǒng)一規(guī)劃新能源、其他電源和電網(wǎng)建設(shè)，并制定和完善清潔能源并網(wǎng)、低電壓穿越等方面的技術(shù)標準等。

事實上，我國已將新能源并網(wǎng)技術(shù)研究上升到國家層面。2011年12月21日，被列為國家“863”計劃的“風(fēng)電場、光伏電站集群控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”課題在甘肅啟動。該課題以酒泉千萬千瓦風(fēng)電、百萬千瓦光電基地為控制目標，重點研究大規(guī)模風(fēng)光電集群的安全穩(wěn)定控制策略，全面提高大規(guī)模風(fēng)光電集群響應(yīng)大電網(wǎng)調(diào)度的能力，緩解大規(guī)模集中開發(fā)可再生能源與電網(wǎng)協(xié)調(diào)的矛盾。

華北電力大學(xué)輸配電系統(tǒng)研究所所長張建華告訴我們：“智能電網(wǎng)是新能源上網(wǎng)的有效途徑。我們都知道風(fēng)電等新能源發(fā)電受氣候的影響較大，智能電網(wǎng)能幫助用戶用上穩(wěn)定的電源。”

“規(guī)范我國風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，防止設(shè)備企業(yè)盲目擴張，首先應(yīng)加快建立、修改和完善設(shè)備制造的技術(shù)標準，嚴格并網(wǎng)檢測，發(fā)展電網(wǎng)友好型的風(fēng)電廠和太陽能發(fā)電廠。提高設(shè)備制造的進入門檻，推動企業(yè)技術(shù)進步，淘汰落后產(chǎn)能，提高國際競爭力。”中國電力科學(xué)研究院院長郭劍波表示。

郭劍波認為，我國未來大電網(wǎng)不同于別國電網(wǎng)的一大特點就是，新能源發(fā)電規(guī)模化集中開發(fā)、遠距離外送。“十二五”期間，我國將結(jié)合大水電、大煤電、大風(fēng)電基地外送工程以及未來大核電基地的接入系統(tǒng)，重點加快華北、華東、華中特高壓交流同步電網(wǎng)建設(shè)。2015年華北、華東、華中特高壓電網(wǎng)將形成“三縱三橫”主網(wǎng)架，錫盟、蒙西、張北、陜北能源基地通過3個縱向特高壓交流通道向華北、華東、華中地區(qū)送電，北部煤電(風(fēng)電)、西南水電通過3個橫向特高壓交流通道向華北、華中和長三角特高壓環(huán)網(wǎng)送電。