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我国将展开智能电网重研究

2011-01-15 09:44
月城清浅
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  863计划将在“十二五”期间向智能电网重大专项投资10.5亿元,这是国家层面首次对智能电网展开研究

  上海世博会国家电网馆,地下二层并不起眼的展示厅里,智能电网时代的场景在眼前一一展开:通过一个看似灰不溜秋的智能电表,人们可以错峰用电,可以根据电价选用风能、太阳能等绿色能源;未来每个家庭都光纤到户,有线网、互联网、电话网线和电线四网合一;出门驾驶电动车随时能充电,彻头彻尾过上了低碳生活……

  9月30日,本刊记者从上海举办的亚太智能电力峰会上获悉,科技部863计划将在“十二五”期间投资10.5亿元,用于智能电网重大专项的研究。

  这是国家层面首次对智能电网展开研究。知情者向本刊记者透露说,研究内容包括大规模风电接入电网、电动车、高密度分布式电源、太阳能发电、输变电设备等20几个课题,每个课题将落地一个试点项目。

  与欧美发达国家相比,中国智能电网建设起步较晚,但资金投入不菲。世界经济论坛(WEF)2010年9月发布的报告显示,去年以来,中国已在智能电网领域投资了70.3亿美元,美国在财政刺激计划中引导了40.5亿美元投资。

  总体而言,智能电网在世界各国仍处于起步阶段,中国在某些领域,特别是在输电侧,特高压直流、交流远程输送技术、数字化变电站等方面已经取得不俗的成绩,但在配电领域,中国则远为落后。

  国家电网能源研究所副主任胡兆光向《瞭望东方周刊》乐观预测:“未来5~10年,中国的智能电网估计会走在世界前列,只要国家重视,投资马上就跟进,这是我们的体制机制决定的。”

  技术重点如何转向

  自1998年,美国电科院推动了“复杂交互式网络/系统”,2003年,美国总统布什要求美国能源部致力于电网现代化,并于当年发布了GRID2030计划。2009年,奥巴马政府将智能电网提升为美国国家战略。

  中国直到2006~2007年才引入智能电网的概念。国家电网公司2009年首次提出了“坚强的电网”计划,今年4月发布《绿色发展白皮书》,预计在2020年基本建成坚强智能电网,发挥其能源配置的绿色平台功能,通过大规模电力输送以消纳清洁能源、助推电力系统提升能源利用效率、加快电动汽车发展等。

  由于中国能源分布远离负荷中心,为缓解中国煤电油运突出矛盾,中国智能电网的发展走了一条与欧美截然不同的路线。输电网侧的智能电网相关技术在中国率先突破和大量应用。

  截至目前,国家电网1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程、±800千伏四川向家坝—上海直流特高压示范工程相继建成,南方电网云南-广州±800千伏特高压直流输电工程也正在建设之中。

  “在输电侧,特高压远距离输送的能力、数字化控制技术,我们处于世界领先地位。”中国电力科学研究院首席专家胡学浩说,“在配电领域就大大地落后了, AMI(高级量测体系),美国覆盖率6%, AMR(自动抄表系统)美国覆盖了30%,中国几乎是零。”

  “中国目前只部分实现ICS 系统,即用户的电表通过窄带(速度慢但价格便宜)传送到一个集中器,再到一个公共无线网络,电力系统完成采集。这只是用户与电力公司之间一个单向的数据采集系统。截至目前,ICS在大工业用户实现53.2%,居民用户只有3%。”

  从衡量一国电力可靠性的重要指标“年停电时间”来看,2009年中国平均为每户9小时,而东京是5分钟,新加坡是2分钟,上海尚需要约1小时,更不要谈广大农村地区。背后的实质是,“电力公司还是管理者的姿态,用户也没有停电要求补偿的意识。未来配电领域还有太多的工作要做。”南方电网公司专家委员会秘书长、中国工程院院士李立对《瞭望东方周刊》说。

  作为节约能源举措之一的分时电价,推出多年,但还仅仅在上海等大城市得到推广,全国绝大多数地区还没有实行。“电价是管制的,电力公司和用户之间还处于不对等的位置,更谈不上平等交流。”李立说。

  智能电网的最终目标是引导用户改变用能方式,实现全社会能源结构的彻底改变,其背后酝酿的是一场从依赖化石能源,到强调使用清洁能源,减少碳排放的能源革命。

  然而,中国智能电网仅仅在输电侧的发展,还远远不够。“未来5年,技术重点必须逐渐转移至配电、用电领域。”胡学浩说。

  标准之惑

  “未来十年,是国家智能电网的大建设阶段,想在这个领域赚钱的企业,要抓紧时间了,尽快研发出新的产品,否则就来不及了。”中国电力科学研究院首席专家胡学浩在9月30日的智能电力峰会上提醒说。

  有预测说,中国智能电网10年大发展,将撬起一个规模数万亿的新兴产业市场。GE、西门子、贝尔—阿尔卡特—朗讯、泰科电子等国际巨头们纷纷前来抢占这块大蛋糕,国内企业华为等也纷纷斥资进入。

  GE在美国拥有成熟的AMI(高级测量体系)研发技术;贝尔阿尔卡特全球投资29亿美元用于智能电网的建设;泰科电子是全球领先的连接和无源电子电气元件供应商,目前着力于中国风电领域。

  到了中国,他们首先面临 “标准”问题。

  美国在2009年4月发布了一批16个操作标准,涉及AMI和智能电网端对端安全、楼宇自动化、变电站和馈电装置自动化等。不过,“其中只有一条关于变电站自动化的IEC标准,在欧洲、中国可以通用,其他在中国都不能用。”胡学浩说。

  2009年初,GE公司到国家电网公司谈判,期望能够在中国推广其AMI产品,但是由于不符合中国的GB标准,被国家电网公司拒绝。

  2010年5月中美战略与经济对话框架下,中美双方达成的成果清单中包括:“宣布美贸易与开发署将资助中美两国企业和机构共同开展智能电网标准的合作”。

  实际的推进还需假以时日。

  在智能电表领域,国内也有国电南瑞等多家企业涉足生产,但“基本上还是根据地方的试点项目度身定做的,不是一个通用智能电表。在其他项目使用和出口中,还要面临标准统一问题。”泰科电子(上海)有限公司电力产品部新能源产品经理赵天意对《瞭望东方周刊》说。

  一个现实的例子就是,中国国家电网公司全面接管了菲律宾电力公司,希望推广中国国标的智能电表,但是菲律宾倾向于美国的智能电网标准,中国产品的出口即面临阻碍。

  在智能电网的建设初期,标准如同企业产品路线,非常重要。无论外资还是国内企业纷纷在打探中国标准的进展。

  今年6月,国家电网公司智能电网标准体系(国际版)中的第一批标准终于颁布,共274项,其中特高压106项,电网智能化标准168项。

  然而,这些标准还只是公司标准, 不是行业标准,更不是国家标准。

  风电并网之难

  实现新能源的接入,是智能电网的重要目标之一。

  泰科电子电力产品部新能源产品经理赵天意常常听到风电场客户谈起他们的困惑,“风电并网的时候,面临电网公司比较高的标准,什么时候风电接入电网,能够找到一个世界认可、稳定可靠的解决方案,来平抑风电的间歇性缺点?”赵天意期望能在国家电网研究院副院长胡兆光那里找到一些答案。

  胡兆光的回答令风电运营商有些失望,“为了考虑电网的运行安全,风电入网必须要有一定的门槛。据我所知,我们国家的并网标准并不高,西班牙要求各风电企业提前一天报出各时段的上网电量,如果预测结果与实际情况误差超过20%,企业要支付超过上网电价数额的罚款。”

  风电并网难早已是业界熟识的秘密。2009年中国以1400万千瓦的新装机量,成为当年全球最大的风电市场。然而很多风电场项目在建设初期,并没有考虑消纳问题,建成后,风能并网、输送难问题丛生,“弃风”现象相当普遍。

  2009年7月,国家电监会发布的《我国风电发展情况调研报告》也显示,多数风电场反映,风电场等效满负荷利用小时低于设计值,风电场普遍经营困难。甚至有报道说,全国1/3的风机在闲置。

  “有人认为清洁能源发展慢,是因为智能电网没有建起来,这其实是个误区。我们的风电在甘肃、内蒙古等地,远离用电负荷中心。风电利用小时每年在2000~2500小时之间,设备造价8000~10000元/千瓦。火电利用小时是风电的2.5倍,设备造价是风电的1/2.5。 风电成本是火电的6.25倍。再加上远距离输送,或者储能(1000瓦的储能,要2万~5万元),风电卖给谁啊?再补贴也是问题。”南方电网公司专家委员会秘书长、中国工程院院士李立对《瞭望东方周刊》说。

  李立的说法,道出了风电面临的尴尬境地,电网公司事实上并没有大规模接入风能的动力,也没有为此做好准备。

  数据显示,到2020年,也就是国家电网规划中智能电网基本建成的那一年,我国新能源发电装机2.9亿千瓦,约占总共装机的17%。其中风电装机接近1.5亿千瓦。

  要让风力发电最大效能地发挥作用,迫切呼唤新的国家扶持政策出台。

  国

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