智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化(智電電力),也被稱為“電網(wǎng)2.0”,它可以滿足用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。對于發(fā)展智能電網(wǎng)的重要性具體表現(xiàn)在哪些方面呢?
1、精確供能——提能源高需求側(cè)的節(jié)能效率。
通過電子感應(yīng)、探測、遙控等信息技術(shù)對需求進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,并進(jìn)行智能化的分析、控制,實(shí)現(xiàn)精確供能。在人們需要的地方,需求能源的形式,以實(shí)際需求的量度,針對性地進(jìn)行能源供應(yīng)。
比如,在有人的房間,在人們需要的地點(diǎn),根據(jù)室內(nèi)的實(shí)際照度、使用者對色溫的要求,進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹⑨槍π缘恼彰鳎涂梢詫⒓葷M足人的需求,又將能源浪費(fèi)控制在最低的水平,從而也減少了二氧化碳的排放。擺脫了我們長期以來靠人的自覺性節(jié)能的被動方式,使人們的生活質(zhì)量在不受影響的狀態(tài)下,甚至更舒適,靠信息技術(shù)進(jìn)步將能源節(jié)約下來。
2、需求側(cè)管理——提高終端響應(yīng)能力。
靠人的積極性進(jìn)行能源需求側(cè)管理基本不可行,供電緊張時(shí),需求側(cè)管理成為拉閘限電另一個(gè)代名詞;在電力過剩時(shí),需求側(cè)管理就成了電力促銷,“保增長”的重要手段。在目前電力體制的利益格局下,需求側(cè)管理對于優(yōu)化用電結(jié)構(gòu),平衡系統(tǒng)運(yùn)行的貢獻(xiàn)難以發(fā)揮,也難以奏效。而依靠信息智能控制技術(shù),將需求側(cè)管理融入到每一個(gè)電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)上和系統(tǒng)的構(gòu)置上,并使終端可以與電網(wǎng)及分布式能源進(jìn)行響應(yīng)和交流,通過技術(shù)進(jìn)步從根本上解決需求側(cè)管理希望解決的問題。
比如:一座建筑、一個(gè)工廠有無數(shù)個(gè)電動機(jī),電梯、水泵、風(fēng)機(jī)都要電動機(jī)運(yùn)行。電動機(jī)在啟動時(shí)的電流是運(yùn)行電流的5 ̄7倍,如果同時(shí)啟動將占用大量供電系統(tǒng)的負(fù)荷容量,造成供電設(shè)備裝機(jī)容量和投資巨大。如果通過智能控制,將電機(jī)啟動時(shí)間錯(cuò)開,就可以節(jié)約大量的電力負(fù)荷和相關(guān)投資,這對于智能電網(wǎng)易如反掌,對于電力系統(tǒng)效益顯著。
3、電網(wǎng)自由接入——通過供需互動解決分布式能源及可再生能源和資源綜合利用設(shè)施的電力并網(wǎng)。
大地普照的陽光為我們帶來隨處可及的可再生能源,太陽能發(fā)電、風(fēng)電、小水電、生物質(zhì)發(fā)電等,但是這些可再生能源又受到各種各樣的限制,其電力品質(zhì)難以符合人類的需求,使這些可再生能源電力接入系統(tǒng)成為麻煩。需要電的時(shí)候沒有電,不需要時(shí)又滾滾而來。對于傳統(tǒng)的被動授電式的電網(wǎng),這樣的電能常常被稱之為“垃圾電能”,大量接入系統(tǒng)對于電網(wǎng)安全和其他電源的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都構(gòu)成災(zāi)難。如何通過能源供應(yīng)和能源使用的互動解決好這些“垃圾電能”的優(yōu)化利用,一直就是一個(gè)極大的難題。
按照傳統(tǒng)金字塔式的規(guī)模化能源系統(tǒng)的取向,我們只能排斥這樣的電能,在西部陽光充足的地區(qū)大量建設(shè)工業(yè)規(guī)模的可再生能源。“風(fēng)電三峽”、“太陽能三峽”、“生物質(zhì)發(fā)電三峽”紛紛被提到日程,電網(wǎng)面對這些“三峽”只能數(shù)千里迢迢建設(shè)特高壓交流電網(wǎng)消納。但是這樣的系統(tǒng)又給我們帶來一系列的難題:(1)全國的用戶要適應(yīng)這種變化無常的電能;(2)長距離輸電帶來的損耗;(3)一但輸電系統(tǒng)出現(xiàn)故障,源源不斷的太陽能、風(fēng)能還會繼續(xù)向電網(wǎng)送電,危機(jī)系統(tǒng)安全。但是,在互聯(lián)網(wǎng)式的分布式能源系統(tǒng)構(gòu)筑的智能電網(wǎng)中,用戶可以通過調(diào)節(jié)供電秩序、關(guān)閉或啟動燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、小水電機(jī)組等靈活調(diào)節(jié)機(jī)組、控制需求側(cè)用電和蓄電設(shè)備,包括電動汽車等設(shè)備的調(diào)節(jié)多樣化解決分布式可再生能源的自由接入。
4、多電源互助——通過全系統(tǒng)電源互助和需求響應(yīng)解決供電安全。
解決電力安全可以參考互聯(lián)網(wǎng)的辦法,利用各系統(tǒng)的冗余(這是IT經(jīng)常使用的概念),相互提供安全保障。將比鄰的分布式能源系統(tǒng)冗余的發(fā)電容量,現(xiàn)有電力系統(tǒng)的備份容量,蓄能設(shè)備——包括:UPS應(yīng)急電源、電池蓄能電站和電動汽車蓄電池等儲能設(shè)備,彼此提供安全互助,比任何解決方案都更加可行。不僅是電能,熱能、冷能也可以采取類似方法通過相互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互助式的互保。將電網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)、可再生能源和資源綜合利用電站共同構(gòu)成一個(gè)能源安全整體,在智能電網(wǎng)的調(diào)配下,保障電力供應(yīng)安全。
5、分散蓄能——為蓄電式交通工具和蓄電式農(nóng)機(jī)的大規(guī)模使用提供優(yōu)化控制平臺。
大力發(fā)展蓄電式交通工具和蓄電式農(nóng)機(jī),減少對石油資源的依賴,將成為全世界的必然趨勢。依靠燃油為交通工具提供動力的能源轉(zhuǎn)換效率在15 ̄20%之間,很難再大幅度提升。而電能轉(zhuǎn)換動能的效率可達(dá)90%,加之蓄電池充電放電效率在90%,所以從電到動力的效率超過80%。天然氣全部轉(zhuǎn)換電能的效率在55 ̄58%,石油轉(zhuǎn)換電能效率50 ̄55%,煤炭轉(zhuǎn)換效率40 ̄45%。所以,電動汽車的能源利用效率在32 ̄47%,提高1 ̄2倍以上。但是,大量發(fā)展蓄電式交通工具和蓄電式農(nóng)機(jī)帶來的問題是,這些設(shè)備在什么時(shí)候充電才能既不參加電網(wǎng)負(fù)荷,又能利用多余的電能?成為一個(gè)必須進(jìn)行管理的問題,若任其肆意發(fā)展而不進(jìn)行優(yōu)化控制,對于電網(wǎng)和電源都將造成嚴(yán)重影響。此外,我們上面談過,這些設(shè)備的蓄電能力也是電網(wǎng)調(diào)節(jié)和安全的重要組成部分。所以,我們需要一個(gè)智慧而聰明的電網(wǎng),充分利用彼此的優(yōu)勢,彌補(bǔ)彼此不足,實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化整合。
6、創(chuàng)新平臺——為智能化電器和信息家電建立一個(gè)全面創(chuàng)新的技術(shù)環(huán)境。
發(fā)展智能電網(wǎng),電力線數(shù)字化通訊將不可回避。按照目前的技術(shù),使用我們的220V電線可以達(dá)到200M帶寬的通訊速度,而大多數(shù)電話線的通訊速度僅為2M,少數(shù)用戶可以得到10M帶寬的電話線通訊服務(wù),未來到2012年我們依賴電話線僅能達(dá)到20M的帶寬,遠(yuǎn)不及電力線目前的水平,除非另外開通光纖系統(tǒng),而未來電力線的潛力還會進(jìn)一步發(fā)揮。如果我們將電力線作為局域信息交互平臺,互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字視頻電話、數(shù)字電視都可以借助這一通道,幾乎無成本的普及信息化。
優(yōu)勢不僅僅于此,人類正在從互聯(lián)網(wǎng)走向物聯(lián)網(wǎng),而電力線最適合將各種電器設(shè)備鏈結(jié)在一起。一但將各種電器相互連接,各種各樣的家用電器也許因此將會完全改變,就如同我們今天的手機(jī)一樣,成為無所不能的新“玩意了”。智能電網(wǎng)將為未來的一系列創(chuàng)新搭建一個(gè)全新的平臺,無數(shù)的人們將會在此發(fā)揮無盡的才智,創(chuàng)造今天我們還無法想象的新的產(chǎn)品,并徹底改變我們的生活。<
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