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智能電網:儲能技術待突破

[日期:2012-04-22]   來源:中國經濟導報  作者:   [字體: ]

2011年12月29日,江西省首座220千伏智能變電站――宜豐縣荷舍220千伏變電站正式投入運行,220千伏變電站實現無人值守和智能化。

“什么是智能電網?目前業內還沒有一個完整的概念,但是可以說,真正的智能電網可以使你感覺不到電的存在,就如同人呼吸空氣一樣,已經自然融入了生活當中。”蒙西電網的一位內部人士告訴中國經濟導報記者。目前智能電網的研究與開發尚處于起步階段,各國國情及資源分布不同,發展的方向和側重點也不盡相同,國際上對其還沒有達成統一而明確的定義。但是可以預見的是,智能電網是未來電網發展的趨勢。

階梯電價助智能電網發展

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,因為在統計方面需要對于用戶的用電量進行實時監測,而不像以前單純的扣費。廈門大學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,現在的電力市場還是相對靜態的,從經濟學的角度來看,單純的跳躍性的階梯電價并不能做到完美體現電這種資源的真正價值。隨著智能電網的發展,將來更加精確而科學的“智能電價”則可以成為現實,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。

國家發改委能源研究所所長韓文科在接受中國經濟導報記者采訪時曾指出,美國的分時段計價就體現得很明顯。美國居民的每個季節,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。

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

蒙西電網的內部人士也告訴中國經濟導報記者,國家推行階梯電價的目的之一就是節能,但是目前的階梯電價對于居民用戶的用電行為調控能力還是有限的。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,而以后的智能電網能夠對于大塊區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化配置。 

蒙西電網表示投資不封頂

今年兩會期間,國務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,發展智能電網和分布式能源,實施節能發電調度、合同能源管理、政府節能采購等行之有效的管理方式。繼2010年及2011年之后,“發展智能電網”再一次被寫入政府工作報告,也調動了國內各方對于智能電網的熱情。

“目前智能電網還有很多技術瓶頸,蒙西電網還在為智能電網的發展奠定基礎,我們目前的投資原則是上不封頂。”上述內部人士向中國經濟導報記者表明了蒙西電網發展智能電網的決心。事實上,國內的國家電網和南方電網的投入也非?捎^。

日前,國家電網公司發布的《2011年社會責任報告》中指出,在2012年國家電網公司要完成電網投資超過3000億元。其中,集中針對核心技術和關鍵設備開展攻關,預計全年研發經費將達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,使關注智能電網建設的業內人士普遍認為:國家電網公司正全力推進智能電網建設。

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

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

國內先進儲能技術尚欠缺

智能電網必然需要儲能系統來提高接納能力,抑制功率波動。蒙西電網的內部人士告訴中國經濟導報記者,發展智能電網,儲能方面的問題比較大。一是儲能容量有限。“調峰的時候處理用電量小的用戶,儲能容量還可以保證,但是給想調節用電大戶的供電,比如大型工業企業,就很難做到。”他還表示,在技術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、放電的時間與應急的要求也會存在矛盾。”

“在儲能技術領域,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驗。由于國內研究起步晚,相關技術與國外還有差距,特別是在飛輪儲能等先進儲能系統方面經驗還較欠缺。此外,在電力電子接口、儲能系統高效轉換等技術方面,國外也處于領先狀態。”中國科學院院士程時杰表示。

據記者了解,目前大規模儲能技術中只有抽水蓄能技術比較成熟,主要用于電網的調峰、調頻以及應急保障,以及輔助核電站進行功率調節。但是,受地理環境、建設周期較長的約束,以及沒有適當的價格政策,我國抽水蓄能電站裝機比例小于歐日等國。為適應智能電網發展,降低可再生能源接入對電網的沖擊,提高電網的“兼容性”,維護電網安全穩定運行,除發展抽水蓄能外,應大力發展布置靈活的電池儲能技術,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。

中電普瑞科技有限公司電氣工程師牛萌還表示,提出適合我國的大容量新能源及儲能技術的技術標準體系將勢在必行,嚴格的技術標準和規范化管理是驅動儲能產業發展的重要動力。如西班牙等國就規定所有風電在上網前必須向電網提供風機出力曲線和發電短期預測曲線,誤差不能超過一定比例,否則將受到懲罰。這會倒逼發電商主動采用預測技術和儲能技術,從而實現新能源發電與電網建設的良性發展。但我國對新能源入網至今沒有強制性的流程和技術要求,很多企業認為只要發出電,不論多少、優劣,電網就必須全額接收,在這種情況下,發電企業自然沒有動力采用儲能技術。因此需要制定完善的儲能接入技術標準,推動大容量儲能技術及其接入的產業化進程。

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智能電網的優勢

與現有電網相比,智能電網體現出電力流、信息流和業務流高度融合的顯著特點,其先進性和優勢主要表現在:

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

(2)信息技術、傳感器技術、自動控制技術與電網基礎設施有機融合,可獲取電網的全景信息,及時發現、預見可能發生的故障。故障發生時,電網可以快速隔離故障,實現自我恢復,從而避免大面積停電的發生。

(3)柔性交/直流輸電、網廠協調、智能調度、電力儲能、配電自動化等技術的廣泛應用,使電網運行控制更加靈活、經濟,并能適應大量分布式電源、微電網及電動汽車充放電設施的接入。

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

(5)實現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、完整和精細的電網運營狀態圖,同時能夠提供相應的輔助決策支持、控制實施方案和應對預案。

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



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