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智能電網(wǎng):電力系統(tǒng)“中樞神經(jīng)”革命

http://www.henanjusheng.com 2010-08-02 10:28 來源:投資者報

  自從去年1月份與奧巴馬的復蘇計劃搭上關系,智能電網(wǎng)(SmartpowerGrid)這個名詞開始頻繁出現(xiàn)在各類媒體上,但對大多數(shù)人來說,智能電網(wǎng)仍然像個謎。

  如果你把這個謎拋給智能電網(wǎng)概念的始作俑者IBM,它很可能告訴你,“與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比,智能電網(wǎng)看起來更像因特網(wǎng),可以接入大量的分布式清潔能源,比如風能、太陽能,并整合利用電網(wǎng)的各種信息,進行深入分析和優(yōu)化,對電網(wǎng)進行更完整和深入的洞察,實現(xiàn)整個智能電網(wǎng)‘生態(tài)系統(tǒng)’更好地實時決策”。

  根據(jù)IBM勾勒的美好藍圖,智能電網(wǎng)建成后,電力用戶可以自己選擇和決定更有效的用電方式;電力公司可以決定如何更好地管理電力和均衡負載;政府和社會可以利用它更好得保護我們的環(huán)境。用一句話說,智能電網(wǎng)能夠提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的效率,使其達到更高的智能化程度。

  4項特征凸顯智能

  那么智能電網(wǎng)的“智能”究竟體現(xiàn)在哪兒?這可以從智能電網(wǎng)的4個主要特征去了解:電網(wǎng)具備自愈能力,可以激勵用戶參與運行和管理電網(wǎng),具有抵御攻擊的能力,可提供不同發(fā)電形式的接入。

  “自愈”是智能電網(wǎng)最重要的特征,指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài),從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。從本質上講,自愈就是智能電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”。

  在智能電網(wǎng)中,用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分,鼓勵和促進用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。這有助于平衡供求關系,確保系統(tǒng)的可靠性;而通過參與電網(wǎng)的運行和管理,用戶可以修正其使用和購買電力的方式,獲得實實在在的好處。

  同時,智能電網(wǎng)將能抵御攻擊,能同時承受對電力系統(tǒng)的幾個部分的攻擊和在一段時間內多重協(xié)調的攻擊,降低對電網(wǎng)物理攻擊和網(wǎng)絡攻擊的脆弱性并快速從供電中斷中恢復。

  智能電網(wǎng)將能提供滿足21世紀用戶需求的電能質量,減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質量事件。智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng),簡化聯(lián)網(wǎng)的過程,類似于“即插即用”。各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián),包括分布式電源如光伏發(fā)電、風電、先進的電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。這一方面減少了對外來能源的依賴,另一方面提高供電可靠性和電能質量,特別是對應對戰(zhàn)爭和恐怖襲擊具有重要的意義。

  此外,智能電網(wǎng)將使電力市場蓬勃發(fā)展,優(yōu)化其資產(chǎn)應用,使運行更加高效。

  5大技術提供支撐

  從技術上講,智能電網(wǎng)即以物理電網(wǎng)為基礎,將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網(wǎng)高度集成而形成新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的核心內涵是實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化和互動化,通信、量測、設備、控制、支持等5方面的技術將對智能電網(wǎng)的建立提供技強力支撐。

  建立高速、雙向通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。

  這是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎,沒有高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng),任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)。

  參數(shù)量測技術是智能電網(wǎng)基本的組成部件。先進的參數(shù)量測技術獲得數(shù)據(jù)并將其轉換成數(shù)據(jù)信息,以供智能電網(wǎng)的各個方面使用,借以評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性并與用戶進行溝通。

  未來的智能電網(wǎng)中的設備將充分應用在材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果,從而提高功率密度、供電可靠性和電能質量以及電力生產(chǎn)的效率。

  先進的控制技術是指智能電網(wǎng)將提供對輸電、配電和用戶側的控制方法并且可以管理整個電網(wǎng)的有功和無功。

  而決策支持技術則是將復雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉化為系統(tǒng)運行人員一目了然的可理解的信息,其中包括動畫技術、動態(tài)著色技術、虛擬現(xiàn)實技術以及其他數(shù)據(jù)展示技術。

  飛速發(fā)展歷程

  雖然因為奧巴馬而獲得廣泛的傳播,不過智能電網(wǎng)的鼻祖卻不是美國人。2005年冬天,加拿大人馬克坎貝爾(MarkKerbel)發(fā)明了一種無線控制器,這個設備與大樓的各個電器相連,從而實現(xiàn)了對這些電器的有效控制。

  坎貝爾的技術實際是目前熱門的“智能電網(wǎng)”的雛形,這個技術可以賦予電器智能,提高能源的利用效率。而坎貝爾最初的目的僅僅是節(jié)能,他絕對沒有想到,自己一個不經(jīng)意的念頭,會給信息社會帶來革命性的影響。

  2006年,美國IBM公司曾與全球電力專業(yè)研究機構、電力企業(yè)合作開發(fā)了“智能電網(wǎng)”解決方案。IBM把智能電網(wǎng)稱為“電網(wǎng)2.0”,這個被形象比喻為電力系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”的方案出臺,標志著智能電網(wǎng)概念的正式誕生。

  兩年后,美國人在科羅拉多州的波爾得(Boulder)展示了一幅智能電網(wǎng)的美好場景——每戶家庭都安裝智能電表,人們可以很直觀地了解每個時刻的電價,以便把一些要使用大功率電器的事情,比如洗、燙衣服,用電暖氣等安排在電價低的時間段;電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風電和太陽能等清潔能源;同時,變電站可以收集到每家每戶的用電情況,在有問題出現(xiàn)時重新配備電力。奧巴馬上臺后,美國白宮最新發(fā)布的《復蘇計劃尺度報告》宣布:將鋪設或更新3000英里輸電線路,并為4000萬美國家庭安裝智能電表——美國將推動互動電網(wǎng)的整體革命。隨后,世界各國也開始進行相關政策、標準的制定并相繼發(fā)布具體的實施規(guī)劃。

  今年年初,國家電網(wǎng)公司制定了《關于加快推進堅強智能電網(wǎng)建設的意見》,確定了建設堅強智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標。隨后,智能電網(wǎng)被寫入政府工作報告。

  2010年7月26日,中國國家能源局總工程師吳貴輝表示,目前正在編制的能源行業(yè)“十二五”規(guī)劃,將發(fā)展智能電網(wǎng)作為重要內容納入其中。

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