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传统到数字的仪表转换成电网最大挑战

行业聚焦点中国仪表网2014年06月11日 11:03人气:5910

  导读:杜克能源公司成立于1899年,拥有悠久的历史,是美国最大的电力公司之一。日前杜克能源董事长Rogers表示,目前电网最大的挑战是将所在电网的整个系统由模拟型转变为数字型,并将仪表从传统仪表转变为数字仪表。
  

 
  问:对电力企业来说,现在最大的冲击来自哪里?
  
  Rogers:我一直在关注的问题是将可持续发展的电带给世界上尚未使用电能的地区。目前大约有12亿人口还用不上电,高达30亿人口享受不到一天24小时、一周7天的电能服务。而对这些地区来说,电是经济发展的催化剂。因此我着重说这一点,这也是一个非常大的方面。
  
  另一方面是页岩气对美国的影响。电力成本的降低吸引了在化学制品和化肥产业的投资,此外,它带来一个戏剧性的变化,那就是清洁电力比较贵,但是页岩气又清洁又便宜。这就是一种新的思考方式,这与之前我们一直在争论的问题不谋而合,我们需要找到一种新技术来降低成本并且保持清洁。这二者很难兼得。要么是清洁而昂贵的,要么是便宜而污染严重的。为了打破这种情况,页岩气实际上是很好的解决方法。现在美国的情况是,由于页岩气的使用,降低了发电成本,同时将碳排放量降到了1992年的水平。即使在城市人口不断增加、经济不断发展的情况下,我们也做到了,这是引人注目的,而这主要归功于页岩气的推动。
  
  问:目前燃气发电机组的比例是怎样的?
  
  Rogers:我们发电的发展趋势是,1/3的煤,1/3的气,以及1/3的核能和可再生能源。核能和可再生都是无碳能源。我认为这是很难达到的,目前我们可以很接近各1/3的比例。显然明年仍然要努力。
  
  问:那么会有越来越多的燃气电厂建立吗?
  
  Rogers:事实上,我们公司刚刚完成建设五个联合循环燃气电厂的项目,并历史上首次在调度核电站之后调度燃气电厂,之前都是燃煤电厂。天然气的价格变得更加合理。此前,先是燃煤发电,然后是燃气发电。
  
  问:那么采用这些能源发电的优先级如何?
  
  Rogers:第一是水电和新能源,其次是核能,然后是燃气,最后是煤。
  
  问:混合的能源结构的可靠性如何?
  
  Rogers:新能源和水电都是目前处于第一位的能源,但新能源很不稳定,我们只能时不时得到。刮风的时候,我们得到风力发电;当太阳照射的时候,我们从太阳能板获得电能。但他们都不如核能可靠,也不如气和煤可靠。
  
  问:现在杜克能源研究的技术有哪些?
  
  Rogers:我们开发的首要技术是电池技术。我们拥有七种不同的电池板,从很小的电池一直到一个容量36MW的电池。这是美国最大的电池,位于我们的一个风电场,最近被授予美国年度电池项目。因此我认为,电池技术结合电网由模拟向数字的转变,会改变我们运行电网的方式,使新能源接入更加容易,使电网在雷雨的情况下更安全,在遇到恐怖袭击的情况下更稳固。微网、智能电网和电池的结合将改变我们对未来系统的设计。
  
  问:现在在杜克能源公司所在地区的电网,存在哪些挑战?
  
  Rogers:我认为最大的挑战是将所在电网的整个系统由模拟型转变为数字型,并将我们的仪表从传统仪表转变为数字仪表。这也是我们在一些地区取得进展的关键。如果一个区域的配电已经进行了很多的电力传输,我们会更换仪表,建立双向通信。所以真正的关键在于整个系统中技术的推进,包括节约成本的新的电池技术。真正的挑战也是一种技术的挑战。
  
  问:双向通信的关键技术是什么?
  
  Rogers:通信设备多种多样。有人用Wi-fi,有人用King for rising,一个与我们合作的公司的设备。所以通信设备与国家的富裕程度和设备的种类非常相关。
  
  问:现在您认为这三种技术能够解决美国的电网问题吗?
  
  Rogers:新技术正在开发,目前为止开发的技术改变了电网的运行方式,我可以预言新的技术将在变压器上发挥更多作用。
  
  问:我注意到在美国东北部,尤其是纽约有很多电池储能公司,那么在杜克能源公司的范围也是一样的情况吗?
  
  Rogers:我们没有覆盖纽约,但是相对纽约的情况,我们也在做同样的事情,在发展电池技术上也是相同的步伐。
  
  问:电池主要是用来储存电能,对电网来说作用是否会越来越大?
  
  Rogers:我认为电池的应用是很广泛的。有家公司拥有飞轮储能技术,同风电和太阳能发电一起使用,可以推动电子流,但有时会跳。所以这种技术在市场上还不够普遍。但是我认为电池技术不仅应用到新能源方面,居民也会用到电池,我的家里就有电池。在变电站也能看到电池,它能帮助搭建更多的电网。电池在电网中也越来越普遍。
  
  问:我们谈一下您家里的电池,有多大?
  
  Rogers:我们的厨房、浴室、卧室的照明都靠它,它还能为电视提供足够的电能。这些设备同时开着的话,可以供应200个小时。它还能在雷电的时候供电。人们会操作它,但不知道电从哪儿来,我是电力公司的,但我对它都不太了解,这不奇怪。
  
  问:那么杜克能源会不会向中国出口清洁能源技术?
  
  Rogers:实际上我认为中国引领着世界太阳能板、风力发电机的生产和核电站的建设,终有一天他们会向全世界出口这些技术。
  
  问:现在中国仍然需要大量风机,比方说高效的风机和锅炉,比方说碳捕捉这种清洁能源技术。那么贵公司与中国的公司有合作计划吗?
  
  Rogers:我们和中国的许多不同公司都有合作,分享技术,共同协作。我认为这些事情很重要,因为我们可以从彼此身上学习,同时让两国的消费者受益。
  
  问:与中国共享哪些重要的技术?
  
  Rogers:核电是我们共享的领域,因为中国人正在修建更多的核电站,在建造过程中,他们对现有技术进行改造。这对将来在美国提高速度、降低成本非常有益。我认为我们在美国的电池研究和测试是共享的技术之一,中国也可以从我们在中国的电池实验中受益。中美两国的公司有着同样的目标,将清洁、经济的电能带给每个家庭和每家企业。我们共同协作、分享经验、共享技术,因为我们不只是竞争关系,我们所做的是共同努力,为客户提供更好的服务,为两国客户提供清洁能源,同时对环境的影响更小。
  
  问:杜克能源目前主要集中研究的新能源技术有哪些?
  
  Rogers:我们更多的聚焦在不同新技术的部署和调配上,我们不做研发,而是在我们的试验中配置已使用的技术,给出改进和修正的建议。因为任何时候采用新技术,都需要改进和修正,没有哪项新技术可以完全精确地按照计划的方式工作。
  
  问:会给出怎样的改进建议?您能举个例子吗?
  
  Rogers:比方说在仪表技术方面,我们曾经对一种现有仪表进行再设计,使其能够在不移动的情况下,改变通信器件。与我们合作的公司来自加利福尼亚,他们所有的仪表都在中国制造。
  
  问:除了新能源技术,在需求侧管理方面,您有什么经验吗?
  
  Rogers:需求侧管理方面,我们有长期的丰富经验。说服消费者在负荷高峰时期降低能源的使用,这是我们用来管理对消费者供电的一种手段。
  
  问:具体来说,有即将开展的项目吗?结果如何?
  
  Rogers:有合约的消费者,在联络时我们会要求他们降低生产的用电需求。其他科技产业也会降低使用,通过这些手段来削减负荷高峰,平衡负荷曲线。通过需求侧管理,在我们公司对佛罗里达的运行中取得了成功,叫做出售需求。这是一个巨大的成功,在中西部我们也取得了一些成功。几乎所有我们进行电力运行的地区,都取得了不同程度的成功,这取决于消费者对在峰荷时期降低负荷的意愿和欲望大小。
  
  在美国我们遇到的一个巨大挑战是对电力的需求。虽然在家庭中平均会有25件电器,但是我们曾经认为需求增长是有限的,实际上最大的增长是平稳的,还有可能下降,现在就可以看到居民用电需求的下降。所以我们认为将来面临的巨大挑战是在需求增长的情况下建立我们的调控商业模式。如果是平稳情况,我们则需要考虑不同的调控新方法。
  
  问:如果我们预测电力是增长的,而实际是平稳的或降低的,会有什么不同?
  
  Rogers:1960年代电力需求的增长是5%,这种增长是伴随着经济的增长,但是现在我们看到二者分离了,这意味着什么?过去,需求增长,我们建立新电厂,增加的销售额可以抵消成本。现在如果需求平稳,我们投资能源基础设施,到2050年,美国会将所有燃煤电厂关停,这将使成本上升。所以解决的办法是建立一个定价公式,基于实际的销售和成本,比例随之变化。
  
  问:那您认为美国未来的电网会如何发展?
  
  Rogers:我认为各种输电组织会继续存在。不会出现全国统一一张电网运行,而是区域电网,包括北卡罗莱纳、南卡罗莱纳州、佛罗里达州、佐治亚州、亚拉巴马州等,独立地构成了美国。这使得美国与众不同,50个州是50个实验室,每一个州都可以提出不同的方案,并从其他州的发展中学习如何能更可靠地提供服务。
  
  问:您如何看待和评价全国大电网观点及其支持者?
  
  Rogers:我认为在美国出现统一电网的可能性很低,在美国,我们NERC,为所有电网提供标准,但是由各地区管制。
  
  问:在中国我们也有拆分成区域电网还是全国大电网这样的讨论,您的意见和观点是什么?
  
  Rogers:谈到美国的时候,我说到这是拥有区域电网的最大的国家,各个区域电网之间互相联系,因为电网中的电能能够传输到需要的地方。在理论上,你可以建一个全国性的电网来满足负荷需求,但是像中国和美国这样的国家,峰谷有着巨大的差异。从一个区域往另一区域传送电力的能力是有限的,因此很自然的,你得花几十亿美元修建更多的传输系统用于连接这些区域,我并不认为这很值得。也许你能从中获益,但连接各个区域并维持电能的完美传输,这个成本太高了,我看不到它的成本效益。
  
  问:您是怎么看待高压输电线路建设的?
  
  Rogers:远距离输电和分布式电网,我想这两者我们都需要。但是在一些情况下,像三峡工程,确实需要远距离输电,将电能传输到其他有大负荷的区域,然而,我认为我们目前的挑战是,如果你看到屋顶上的太阳能,你看到的是分布式发电和能源,很显然,美国正在往更多分布式发电的方向走。因此和集中式电站相比,分布式发电的比重将会变得更大。它将占绝大部分比例吗?在接下来的几十年里,我还是不确定的。但是太阳能的成本降低反映了这个主导过程,热电联产电厂和垃圾焚烧电厂也发挥了很重要的作用。我认为分布式发电技术的价值是它将让电网更坚韧。美国现在有一个有趣的现象,我们开始建立许多微网。
  
  问:这些全是由公司建设的?
  
  Rogers:是的,这些微网可以被连接在一起,这样我们可以使用越来越大的中心电站,就像1920年代到40年代那样。现在我们已经集合了许多更大型的公司,寻求微网和大电网系统的平衡,来让其更有弹性,提高可靠性,或者说安全性。假设你建立一个微网,你能利用可再生能源,有储能设备,可以建立热电联产中心,即使周围连接电网都断电时,还可以向它继续提供电能服务。
  
  问:杜克能源在全生命周期成本分析上是怎么做的?
  
  Rogers:我们预测到2015年,我们的能源结构将是1/3的煤,1/3的气和可再生能源,1/3的核能。这种能源的混合结构在监管业务之中都已经投建,所以我们要看的是,未来的计划是否会做全生命周期成本分析。我们在20年之内不会再计划建燃煤电厂,在2020年之前不会再新建核电厂,核电厂将会被取代。我们拥有美国第二大和第三大核电厂。我们拥有和中国相等容量的核电厂,这样你就知道我们拥有多少核电了,要知道中国所有的核电建设计划都完成的时候,中国的核电相当可观。我们未来会投建燃气电厂,我认为从全生命周期的角度来看,这是最好的替代选择。我们认为,将来需求的增长是相当有限的。我得说,我们出售了很多新能源效用率给其他公司,因为他们受州政府委托来购买新能源。因此我们不仅仅是卖家,我们还是买家——从我们自己客户进行购买。因为我们认为新能源的价格会下降,同时我们也在强调这种全方位能力。
  
  低电价可以为新的电厂、新的设备制造以及新业务领域吸引重要的投资,这些业务将提高政府的计税基数。税收来自这些新业务和我们的电厂,可以用来帮助学校提高教育水平等。因此保持低电价将促使人们生产更多设备,使我们能够吸引投资以及保持各领域人手充足。
(本文来源:《南方能源观察》转载请注明出处
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