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智能电网:储能技术待突破

[日期:2012-04-22]   来源:中国经济导报  作者:   [字体: ]

2011年12月29日,江西省首座220千伏智能变电站――宜丰县荷舍220千伏变电站正式投入运行,220千伏变电站实现无人值守和智能化。

“什么是智能电网?目前业内还没有一个完整的概念,但是可以说,真正的智能电网可以使你感觉不到电的存在,就如同人呼吸空气一样,已经自然融入了生活当中。”蒙西电网的一位内部人士告诉中国经济导报记者。目前智能电网的研究与开发尚处于起步阶段,各国国情及资源分布不同,发展的方向和侧重点也不尽相同,国际上对其还没有达成统一而明确的定义。但是可以预见的是,智能电网是未来电网发展的趋势。

阶梯电价助智能电网发展

阶梯电价如果推广开来,肯定会使得千家万户换上新的电表,因为在统计方面需要对于用户的用电量进行实时监测,而不像以前单纯的扣费。厦门大学中国能源研究中心主任林伯强指出,由于阶梯电价每一档之间的价格存在不确定性,因而需要更精确的计量仪器测算。目前居民家中使用的是单一电表,根本不具备实施阶梯电价的硬件条件。这也是国家电网从2010年起,每年4次大批量采购智能电表的主要原因之一。

事实上,现在的电力市场还是相对静态的,从经济学的角度来看,单纯的跳跃性的阶梯电价并不能做到完美体现电这种资源的真正价值。随着智能电网的发展,将来更加精确而科学的“智能电价”则可以成为现实,这样的电价将能够更加有效地改变消费者行为,从而进一步促进能源的有效利用。

国家发改委能源研究所所长韩文科在接受中国经济导报记者采访时曾指出,美国的分时段计价就体现得很明显。美国居民的每个季节,每天的每个时段用电的价格是不一样的,它都采取实时化计量。

“假设你现在想要将衣服烘干,同时你并不是很在意烘干的时间,只要在12小时内完成这项工作就行了。”伊利诺大学香槟分校电气和计算机工程大卫.M.尼科尔教授说,“将来的智能电网就能做到与家庭计算机联网,通过简单的命令使得智能电网能够选择一个电价便宜的时段来运行烘干机。”

蒙西电网的内部人士也告诉中国经济导报记者,国家推行阶梯电价的目的之一就是节能,但是目前的阶梯电价对于居民用户的用电行为调控能力还是有限的。事实上,不光要考虑到用电量的多少,还有峰谷电价等方面的问题,而以后的智能电网能够对于大块区域的用电状况进行检测,使得某些时效性并不是那么强的用电需求能够在用电低谷时释放,这样能够达到能源的优化配置。 

蒙西电网表示投资不封顶

今年两会期间,国务院总理温家宝在政府工作报告中明确提出要加强用能管理,发展智能电网和分布式能源,实施节能发电调度、合同能源管理、政府节能采购等行之有效的管理方式。继2010年及2011年之后,“发展智能电网”再一次被写入政府工作报告,也调动了国内各方对于智能电网的热情。

“目前智能电网还有很多技术瓶颈,蒙西电网还在为智能电网的发展奠定基础,我们目前的投资原则是上不封顶。”上述内部人士向中国经济导报记者表明了蒙西电网发展智能电网的决心。事实上,国内的国家电网和南方电网的投入也非常可观。

日前,国家电网公司发布的《2011年社会责任报告》中指出,在2012年国家电网公司要完成电网投资超过3000亿元。其中,集中针对核心技术和关键设备开展攻关,预计全年研发经费将达80亿元。相对于2015年建成5000座智能变电站宏伟目标,去年近100座的试点项目不过是凤毛麟角。这种投资力度,使关注智能电网建设的业内人士普遍认为:国家电网公司正全力推进智能电网建设。

国家电网公司科技部(智能电网部)主任王益民近期也表示,“十二五”期间,国家电网公司电网智能化建设投资超过2800亿元,将带动社会总产出累计增加约11400亿元,提供就业岗位约94.3万个。

来自国家电网公司提供的一组数据显示,目前全国已有26个省市开展了29类共287个智能电网试点项目建设,已建成投产25类试点项目中的238项。这些项目,包括发电、输配电、用电等各个环节。以上海为例,目前,已全面推进坚强智能电网的10多项试点工程建设,包括电力光纤到户试点工程、用电信息采集系统、智能用电楼宇试点、电动汽车充换电设施建设,以及智能电能表推广等。而江苏、浙江、山东、重庆等省市也都在加快智能电网建设布局。

国内先进储能技术尚欠缺

智能电网必然需要储能系统来提高接纳能力,抑制功率波动。蒙西电网的内部人士告诉中国经济导报记者,发展智能电网,储能方面的问题比较大。一是储能容量有限。“调峰的时候处理用电量小的用户,储能容量还可以保证,但是给想调节用电大户的供电,比如大型工业企业,就很难做到。”他还表示,在技术层面上还存在储能效率方面的问题。“充电往往需要很长时间,而充、放电的时间与应急的要求也会存在矛盾。”

“在储能技术领域,国外特别是美国和日本研究起步早,成果多并有丰富的工程实际经验。由于国内研究起步晚,相关技术与国外还有差距,特别是在飞轮储能等先进储能系统方面经验还较欠缺。此外,在电力电子接口、储能系统高效转换等技术方面,国外也处于领先状态。”中国科学院院士程时杰表示。

据记者了解,目前大规模储能技术中只有抽水蓄能技术比较成熟,主要用于电网的调峰、调频以及应急保障,以及辅助核电站进行功率调节。但是,受地理环境、建设周期较长的约束,以及没有适当的价格政策,我国抽水蓄能电站装机比例小于欧日等国。为适应智能电网发展,降低可再生能源接入对电网的冲击,提高电网的“兼容性”,维护电网安全稳定运行,除发展抽水蓄能外,应大力发展布置灵活的电池储能技术,包括各类蓄电池,如锂离子电池、钠硫电池、液流电池以及超级电容器等。

中电普瑞科技有限公司电气工程师牛萌还表示,提出适合我国的大容量新能源及储能技术的技术标准体系将势在必行,严格的技术标准和规范化管理是驱动储能产业发展的重要动力。如西班牙等国就规定所有风电在上网前必须向电网提供风机出力曲线和发电短期预测曲线,误差不能超过一定比例,否则将受到惩罚。这会倒逼发电商主动采用预测技术和储能技术,从而实现新能源发电与电网建设的良性发展。但我国对新能源入网至今没有强制性的流程和技术要求,很多企业认为只要发出电,不论多少、优劣,电网就必须全额接收,在这种情况下,发电企业自然没有动力采用储能技术。因此需要制定完善的储能接入技术标准,推动大容量储能技术及其接入的产业化进程。

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智能电网的优势

与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势主要表现在:

(1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系,能够抵御各类外部干扰和攻击,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,电网的坚强性得到巩固和提升。

(2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时,电网可以快速隔离故障,实现自我恢复,从而避免大面积停电的发生。

(3)柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用,使电网运行控制更加灵活、经济,并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。

(4)通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。

(5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图,同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

(6)建立双向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。 





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