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中国谋划智能电网建设

行业聚焦点中国仪表网2009年08月13日 09:20人气:4179

        2006年,美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了智能电网解决方案,使电力公司可以自动监控电网、优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电,消费者也能参与电力使用的管理,标志着智能电网的正式诞生。  

  今年5月21日,国家电网公司首次向社会公布了我国智能电网的发展计划,并初步披露了建设时间表。根据这项计划,智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进,到2020年建成统一的坚强智能电网。  

  《科学时报》记者在采访中发现,无论从什么角度看智能电网,从什么途径实现智能电网,以及从哪些领域分切这块蛋糕,各界颇费思量。目前能够明确的是,智能电网的诞生,预示着一场巨大的电力革命、技术革命、产业革命的来临。 

  国网频动 

  智能电网一出,标明中国电网现代化的新方向。 

  自5月推出坚强智能电网规划,7月予以细化并进一步明确为统一坚强智能电网,国家电网公司(下称国网)没有急于统一概念、平息争论,而是在技术标准及业务市场方面积极筹备、稳步推进。  

  据称,备受关注的智能电网技术标准计划最快将于今年底出台,相关后续规划出台时间尚不明朗,但技术标准体系的建设已展开。  

  根据国网统一坚强智能电网建设的时间表,发展规划将于2010年前完成制定,并开展关键技术设备的研发和试点工作;到2015年在关键技术和设备上实现重大突破和广泛应用;到2020年全面建成坚强智能电网。 

  此前,国网两大科研院已迅速启动相关标准的制定工作。国网电科院有关人士介绍,院里已牵头完成了智能电网调度技术支持系统总体设计以及《智能变电站技术导则》。国网将加大南京电网建设和改造的投资力度,并把南京作为其重要的智能电网科研和产业基地。 

  中国电科院则成立了智能电网研究开发中心,着手编制《智能电网的运行与控制关键技术研究框架》。 

  同时,国网在建的国家电网计量中心,将在电能质量及节能领域开展研究及检测。筹建中的上海世博园智能电网综合示范工程,也以宣传智能电网的新理念为主,起试点先行的作用。 

  在业务市场层面,国家电网公司收购国内重要电力设备企业——平高电气与许继电气几成定局。此举被视为国网延伸产业链、为智能电网提供优质输变电设备所采取的重要步骤。  

  这一切都可看作国网为智能电网建设先期铺路之举。  

  统一坚强智能电网,以统一规划、统一标准、统一建设为原则,以特高压电网为主干网架,强调各级电网协调发展,以信息化、数字化、自动化、互动化为特征。对此,国家层面已明确表态:支持探索符合国情的智能电网发展道路。 

  中国科学院院士、清华大学教授卢强表示,智能电网是世界电网发展的趋势,中国具有后发优势和强大的电力工业基础,在智能电网建设上有理由走在世界的前列。

  着力清洁能源  

  建设统一坚强智能电网,必须与清洁能源发展紧密结合。以清洁能源或者可再生能源利用为着力点,这也是此前美国及欧洲国家发展各自智能电网的重要内容和方向。 

  对此,国网大胆预测,到2020年,我国风电、太阳能发电、核电、生物质能发电装机将占电力总装机的17%左右,而清洁能源总装机将达35%。 

  专家分析,17%的新能源装机比例与尚未出台的新能源振兴规划中的目标数据大体一致。 

  清华大学电力系统研究所副教授何光宇介绍,我国智能电网比其他国家发展得晚,模式上也有所不同,但目标一致,都是为了节能减排、利用新能源、提高能源使用效率。“电网作为能源基础设施,应该为国家的可持续发展、为节能减排作出贡献。”他强调说。  

  中国科学院电工研究所所长肖立业研究员认为,在我国能源资源和负荷资源分布不均衡的格局不发生重大变化的前提下,全国电网联网的格局将长期存在,因此智能电网的着眼点应放在可再生能源发电的大规模利用上,电网该考虑大规模接入新能源发电的问题了。 

  记者采访发现,虽然目前受国内电网发展滞后的影响,新能源发电上网瓶颈短期内不会有大的突破,但各界对智能电网的发展必将推动新能源大规模利用均持肯定态度。 

  我国电网发展战略以“一特四大”为内容,即以1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网为主干网,主要用于大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和资源的优化配置。 

  统一坚强智能电网,融合了输电侧依托特高压的“集中式”能源供给和配电侧依托终端用户的“分布式”能源接入为主,而分布式能源建设将更方便新能源电力的接入。
  何光宇指出,我国电力能源分布不均衡的趋势将长期存在,东部地区的负荷还会继续增长,但沿海城市有一个好处,有风能资源,可以发展海上风电。海上风电的发展对当地电能建设将有很大的帮助。

  智能电网计划的推出,再度激发了新能源企业对行业发展的热情。 

  华锐风电科技有限公司驻包头的项目经理邵华告诉《科学时报》记者,国家能源整体发展一直向新能源倾斜,智能电网必然会推动风电上网的步伐,虽然在技术层面仍有一些问题没有解决,但“技术问题总会得到解决的”。  

  他介绍,作为国内最大的风机整机生产商,华锐正在积极拓展海上风电项目,仅在江苏盐城建设的国家级海上风电装备研发中心即投入20亿元,位于盐城风电产业基地的研发大楼即将竣工。公司对未来风电产业的发展满怀信心。 

  “坚强”不容易  

  无论何种形式的电网,“清洁”只是其基本要素之一,更为关键的要素还包括安全和高效。目前国内外对如何建成智能电网并没有明确而完善的思路,主要还是看技术手段以及政策、市场的情况,但最终的检验标准仍是能否使整个电网运行得更加安全、高效、清洁。  

  “包括特高压、新能源、电动汽车、超导电缆等,各种节能减排技术运用到电网之后,一个主要问题就是如何保持电网运行得平衡稳定。这就需要是一张‘坚强’的电网,即不论什么技术接进来,电网依旧能够保持安全可靠优质的运行;还有就是灵活,就是各种技术都能‘即插即用’接入进来。”何光宇说。  

  事关我国未来电力发展方向,国家电监会有关人士曾多次强调:电监会最关心电网安全可靠性是否加强了,建设成本和输电效益能否得到应有的体现。

  该人士在谈及智能电网未来实现途径特别是针对本报首席经济学家武建东提出“互动电网”模式时更持谨慎态度,因为发展智能互动电网将涉及现有管理体制、价格机制、定价方式等的重大变革,实现起来必将困难重重。 

  国网中国电力科学研究院有关专家也认为,中国的统一坚强智能电网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,将融合现代化先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术等尖端技术,实现起来并不容易。  

  中国的智能电网主要包括发电、输电、变电、配电、用户、调度等环节。其中发电涉及风电、光伏接入、分布式电源建设等技术领域,输电涉及互济、超导、特高压、网架等,配电涉及微网、虚拟电厂、先进电表网络设施、需求侧响应等,用电涉及智能电器、用电自动控制、电动汽车、储能技术。 

  最具前景的产业是电动汽车及储能技术,最具难度的部分则是如何实现电网的最优控制。 

  因此,对于到2020年建成中国的智能电网,不少专家也持观望态度。

  中科院院士、清华大学教授卢强则担心,盲目跟从国外的智能电网发展模式,没有落实到我国的支撑产业和支柱技术上,将造成与国情不符、多走弯路。所以,从国家层面考虑,提发展“智能电力系统”要比提“智能电网”更符合中国国情。 

  我国智能电网建设以特高压电网为骨干网,虽然特高压在国外并不成为发展主流,但我国现实条件决定了走特高压输电的道路势在必行,而且我国在特高压输电技术方面已有较成熟的积累。 

  即便如此,仅在技术层面智能电网仍有许多障碍需要破除。 

  肖立业表示,现在我们对智能电网的基本情况大体上有了共识,但未来可再生能源大规模利用时,可再生能源发电电站和电网的统一规划建设及储能系统等还有待于进一步研究和确定。

  何光宇认为,技术层面的困难主要有两点:一是新能源的接入,新能源发电功率变化快、不可控因素多,对电网运行的实时平衡带来巨大压力;二是电源种类多,存在各种电源上网后的多目标协同优化控制问题。此外,缺乏可供借鉴的商业模式也将成为阻力之一,因为这会使各方“看不到明确的利益所在”。 

  肖立业则进一步指出,目前亟待解决大规模储能技术以及电动汽车电池技术等关键技术,以及基于可再生能源的分布式电网及其并网技术。此外,智能电网要知道实时发电量和用电量,因此对可再生能源资源的短期预测技术和实现电网各环节实时互动的时间同步技术也很关键。 

  备战智能电网 

  目前,业界对于智能电网建设及其将带动的产业群规模已有轮廓,而且总体趋于乐观。根据国网公布的智能电网建设三阶段实施计划,仅用于智能电网建设部分投资保守估计将超过万亿元。 

  从实施阶段来看,初期智能电网的建设主要体现在特高压建设的推进、用电端采集系统的铺开以及智能化、新能源并网技术的应用、数字化变电站试点的建设方面。因此,各个阶段布局重点的不同,将导致各行业投资机会也会有所不同。

  国电南瑞科技股份有限公司(下称国电南瑞)证券投资部有关人士告诉记者,智能电网的建设内容还不明朗,无从知道具体需求,但自动化控制肯定是核心内容之一,而且会对输变电设备形成巨大需求,包括国电南瑞在内的二次设备企业将受益。

  国电南瑞作为国家电网旗下唯一的上市公司,有机会参与了智能电网规划的研讨和技术标准的制订,并已开始进行资产整合与战略布局调整。

  该人士表示,目前谈主营业务调整还为时过早,公司主要业务包括电网调度自动化、数字化变电站、农村电网自动化等,都与智能电网有关。比如传统变电站向数字化变电站发展,公司会在既有技术及产品优势的基础上加快更新及升级步伐。 

  另一家上市公司东方电子集团有限公司(下称东方电子)宣传处负责人告诉记者,东方电子也在积极备战智能电网建设,研究对策并分析市场变化。但因其产品包括电子式电能表、低压集抄系统等用电端,智能电网建设影响波及较慢,因此目前仍以观望为主。 

  8月初,IBM在中国设立分析决策创新中心,这个旨在以海量的数据分析和优化,通过数学模型帮助客户作出清楚、智慧的决策的智力机构,把智慧电网列为重点服务领域。 

  IBM中国分析决策创新中心主任董进博士向记者介绍,IBM在发电侧、输配电侧、新能源等领域都有项目进行。其中输配电侧主要与省级电网合作,进行生产、维修等环节的智能排程与优化,并已获得显著成效——使该企业计划优化时间从15天降到1天,使输变电网络的安全隐患下降了1/5,意味着每年减少1500万元的输电损失。

  美国IBM公司堪称美国智能电网建设的最早实践者,在电网的自动控制、优化方面积累了丰富的经验。近几年,IBM在全球的智能电网领域投入都很大,对发展中的区域——中国的投入也呈两位数的增长。 

  “IBM在美国已进行下一代智能电网的标准研究与制订,我们希望把这些知识和信息与国内输变电内企业进行合作分享。”董进说。同时IBM希望找到中国智能电网客户现在最主要的“病痛”,并通过整合各行业优秀的智慧资源,帮助客户解决这些问题。
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