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工業(yè)連接

智能電網(wǎng)的中國(guó)抉擇

2025China.cn   2009年07月02日

    以上萬(wàn)億元的投資,織就一張覆蓋大半個(gè)中國(guó)的百萬(wàn)伏特高壓同步電網(wǎng),將中國(guó)大部分電力供應(yīng)與需求融為一體。

    從此,中國(guó)西北與西南的電力,就可以通過(guò)這條“高速公路”,直奔東部沿海的耗能大戶。

  6月中旬,國(guó)家電網(wǎng)公司向國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)(下稱電監(jiān)會(huì))匯報(bào)了中國(guó)未來(lái)十年的電網(wǎng)規(guī)劃。這一文件,打上了“智能”的LOGO。

  此前,智能電網(wǎng)浪潮已席卷西方各主要國(guó)家。這些國(guó)家主要基于分布式能源系統(tǒng)和可再生能源的大規(guī)模利用,而中國(guó)正在作出不同的路徑抉擇。

  5月21日,在北京舉行的“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上,國(guó)家電網(wǎng)總經(jīng)理劉振亞首次提出“一特四大”的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略;即通過(guò)建設(shè)1000千伏交流和±800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng),促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā),進(jìn)而發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

  之后,今年6月1日,國(guó)家發(fā)改委副主任、國(guó)家能源局局長(zhǎng)張國(guó)寶在接受記者采訪時(shí)表示:“能源局正在對(duì)智能電網(wǎng)的問(wèn)題進(jìn)行研究,但存在不同的意見(jiàn)。對(duì)于智能電網(wǎng)的規(guī)劃,應(yīng)該說(shuō)還在研究中,尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃。”

  他解釋說(shuō):“我們認(rèn)為,智能電網(wǎng)應(yīng)該是清潔、高效、分布式的電網(wǎng),但也有不同的意見(jiàn)。”

  到底是以清潔、高效、分布式,還是以特高壓為核心,目前已成為中國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的最大懸念。

  智能新浪潮

  你是否不止一次地為漲電價(jià)的問(wèn)題困擾?是否想過(guò)如果在屋頂上安裝一臺(tái)太陽(yáng)能發(fā)電機(jī),就可以用自己家里發(fā)出的電?

  在美國(guó)的一些家庭,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上述夢(mèng)想。在這些家庭中,不僅有風(fēng)能、太陽(yáng)能的小型發(fā)電機(jī),還配備了“雙向智能電表”。通過(guò)電表,白天可以把電賣給電網(wǎng),晚上下班回家使用電器時(shí),再?gòu)碾娋W(wǎng)把電買回來(lái)。

  在電價(jià)比較高的用電高峰時(shí)段,一些智能電表還可以自動(dòng)調(diào)高空調(diào)的溫度,從而達(dá)到節(jié)能和減少電費(fèi)的目的。

  智能電網(wǎng)(smart grid)的概念,源于美國(guó)。早在2001年,美國(guó)就制定了2030年的電網(wǎng)規(guī)劃;2008年,科羅拉多州的大學(xué)城博爾德(Boulder)更是建成了世界第一個(gè)智能電網(wǎng)城市。

  所謂智能電網(wǎng),就是建立在先進(jìn)的數(shù)字和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的電網(wǎng)。它不僅能夠本身優(yōu)化高效運(yùn)行,同時(shí)還可以接納不同發(fā)電形式并抵御攻擊等。

  清華大學(xué)電機(jī)系副教授何光宇告訴《財(cái)經(jīng)》記者:“智能電網(wǎng)具有高效、清潔、靈活、堅(jiān)強(qiáng)四大特征。高效,是指提高能源使用效率;清潔,是指減少污染物排放對(duì)環(huán)境的影響;靈活,是指多種有利于節(jié)能減排技術(shù)都可靈活接入電網(wǎng);堅(jiān)強(qiáng),是指在各種擾動(dòng)下,電網(wǎng)都能安全可靠地運(yùn)行?!?

  正是由于智能電網(wǎng)具有上述優(yōu)勢(shì),對(duì)于新能源以及信息技術(shù)有著強(qiáng)大的輻射作用,因此越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

  今年1月,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布,將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線路,并在未來(lái)三年內(nèi)為美國(guó)家庭安裝4000萬(wàn)個(gè)智能電表。4月16日,奧巴馬政府又宣布投資約40億美元,用于開(kāi)發(fā)新的電力傳輸技術(shù);5月18日,美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)駱家輝與能源部長(zhǎng)朱棣文聯(lián)合宣布了美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的第一批標(biāo)準(zhǔn)。

  目前,牽頭美國(guó)智能電網(wǎng)規(guī)劃制定的是美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代電網(wǎng)項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人喬米勒(Joe Miller)對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示,與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,美國(guó)智能電網(wǎng)將更多采用分布式布局。

  米勒也是負(fù)責(zé)美國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的地平線能源集團(tuán)(HEG)的資深副總裁。美國(guó)新的電網(wǎng),將根據(jù)發(fā)電地點(diǎn)和用電負(fù)荷的分布進(jìn)行優(yōu)化配置,電力的流動(dòng)在配電網(wǎng)中將是雙向的;先進(jìn)的傳感器、通信和控制設(shè)備將幫助電網(wǎng)運(yùn)行者更好地管理,從而減少大面積停電的可能性。

  與智能電網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的,是可以依據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)決定自身耗電量的智能電器。

  最近,GE展示了即將在年底推出的配合智能電網(wǎng)的電器產(chǎn)品,包括干衣機(jī)、燒水壺、烤爐等,它們都可以在三種耗電模式下工作:當(dāng)整個(gè)電網(wǎng)用電量處在高峰的時(shí)候,會(huì)自動(dòng)選擇低耗電模式工作。洗碗機(jī)的顯示面板上,更會(huì)顯示當(dāng)前電費(fèi)價(jià)格,讓用戶選擇便宜的時(shí)候洗碗。

  在歐洲,超級(jí)智能電網(wǎng)(SuperSmartGrid)計(jì)劃也已經(jīng)出爐,其可能的使用范圍甚至擴(kuò)展到了北非、中東等地區(qū)。2009年初,歐盟進(jìn)一步明確,將依靠智能電網(wǎng)技術(shù),將北海和大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽(yáng)能融入歐洲電網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成。

  中國(guó)模式

  在西方國(guó)家,智能電網(wǎng)主要基于分布式能源系統(tǒng)和可再生能源的集成大規(guī)模利用。與之相對(duì)應(yīng),歐洲一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)分布式電網(wǎng)。在中國(guó),隨著智能電網(wǎng)迅速升溫,中國(guó)電網(wǎng)企業(yè)更愿意將其置于特高壓電網(wǎng)的骨干之上。

  目前,中國(guó)電網(wǎng)的格局由六大區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)成,但控制在兩家企業(yè)手中。其中,國(guó)家電網(wǎng)擁有東北、華北、華中、華東、西北五個(gè)區(qū)域電網(wǎng),覆蓋25個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市);較小一些的南方電網(wǎng),則運(yùn)行著覆蓋五個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)的南方區(qū)域電網(wǎng)。

  中國(guó)政府有意將智能電網(wǎng)納入國(guó)家能源規(guī)劃之中。5月21日,在“2009特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議”上,國(guó)務(wù)院副總理張德江表示,中國(guó)政府已經(jīng)將發(fā)展智能電網(wǎng)納入了國(guó)家的能源戰(zhàn)略。

  中國(guó)電力科學(xué)研究院副總工程師白曉民在接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)表示,對(duì)于智能電網(wǎng),中國(guó)已不存在做不做的問(wèn)題,而是怎么做的問(wèn)題。他所在的研究院,已開(kāi)始幫助國(guó)家電網(wǎng)研究制定各種標(biāo)準(zhǔn)。

  “這涉及很多領(lǐng)域,跨許多不同專業(yè),原來(lái)這些標(biāo)準(zhǔn)可能沒(méi)考慮智能的需求,原有標(biāo)準(zhǔn)也可能有重疊或者空缺的地方;在制定標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中,肯定會(huì)遇到很多之前沒(méi)考慮到的問(wèn)題?!彼a(bǔ)充說(shuō)。

  據(jù)悉,目前國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)專門(mén)成立了五個(gè)智能電網(wǎng)工作小組,組織各個(gè)相關(guān)部門(mén)的準(zhǔn)備工作。

  根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司提出的規(guī)劃,2009年到2010年將重點(diǎn)開(kāi)展智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作,研究技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn);2011年至2015年則為全面建設(shè)階段,初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體。

  此后,2016年到2020年為引領(lǐng)提升階段,全面建成統(tǒng)一的智能電網(wǎng),技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。到2020年,國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓總投資將超過(guò)6000億元,智能電網(wǎng)將主要以特高壓電網(wǎng)為主干電網(wǎng);其中,僅2009年和2010年兩年,就計(jì)劃投資830億元建設(shè)特高壓電網(wǎng),其中交流570億元,直流260億元。

  輸電系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般分為高壓、超高壓和特高壓。通常,隨著輸電線路電壓等級(jí)的提高,輸電線路的損耗會(huì)減小,但相應(yīng)的投資也隨之增長(zhǎng)。因此,中國(guó)的特高壓模式在提出之初,就曾遭到了國(guó)內(nèi)許多資深電力專家的質(zhì)疑,認(rèn)為這種模式既不經(jīng)濟(jì),也不安全,甚至?xí)茐闹袊?guó)電網(wǎng)安全系數(shù)較高的分區(qū)分層模式。

  未來(lái)不確定

  若采用世界上獨(dú)一無(wú)二的特高壓大網(wǎng)作為未來(lái)智能電網(wǎng)的主干,另一個(gè)潛在的隱患亦不能不察。

  今年3月,美國(guó)宇航局(NASA)的一份報(bào)告警告說(shuō),如果1859年曾經(jīng)襲擊地球的太陽(yáng)風(fēng)暴重演,將有可能對(duì)現(xiàn)代高壓輸電系統(tǒng)造成嚴(yán)重沖擊;大多數(shù)變電站很可能會(huì)熔化,整個(gè)電力供應(yīng)恢復(fù)的時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)四年到十年。 

  美國(guó)科學(xué)院(NAS)委員會(huì)顧問(wèn)、加州梅塔科技公司電力工業(yè)分析師約翰卡普曼(John Kappenman)還特別提到,中國(guó)正在建設(shè)2倍于美國(guó)的1000千伏電網(wǎng),而這將是傳遞電力崩潰的超級(jí)回路。因?yàn)殡妷旱燃?jí)越高,電流越大。

  這種危險(xiǎn),其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。目前,太陽(yáng)已經(jīng)相對(duì)平靜了接近100年,而預(yù)計(jì)到2012年,太陽(yáng)活動(dòng)就將進(jìn)入活躍期。1859年并未對(duì)人類造成打擊的太陽(yáng)風(fēng)暴,對(duì)現(xiàn)代社會(huì)則有可能升級(jí)為滅頂之災(zāi)。

  中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院余貽鑫在接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)表示,對(duì)于這一問(wèn)題,工程院曾專門(mén)討論過(guò),并向國(guó)家提交了報(bào)告,認(rèn)為特高壓作為一種技術(shù)可以研究,但要在現(xiàn)有的500千伏電網(wǎng)上再覆蓋一個(gè)1000千伏的電網(wǎng),需要充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證,“現(xiàn)在還沒(méi)有見(jiàn)到”。

  “最好有國(guó)家電網(wǎng)以外的研究單位或高校,共同做這份報(bào)告?!彼a(bǔ)充說(shuō)。

  5月18日,在中電聯(lián)主辦的“中國(guó)智能互動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”上,來(lái)自國(guó)家能源局、中電投等單位相關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)人發(fā)言時(shí),雖對(duì)新能源和電網(wǎng)優(yōu)化作出肯定性判斷,但并未對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)戰(zhàn)略作出直接回應(yīng)。

  當(dāng)時(shí)與會(huì)的國(guó)家電監(jiān)會(huì)政策研究室主任俞燕山表示,從國(guó)外先例看,智能電網(wǎng)技術(shù)可行性沒(méi)有問(wèn)題,需要統(tǒng)籌考慮的主要是經(jīng)濟(jì)合理性、政策管理協(xié)調(diào)性等。

  他舉例說(shuō),美國(guó)有221個(gè)小電網(wǎng),電網(wǎng)容量比較小,比如加州才4000多萬(wàn)千瓦容量?!八鼈儗?duì)分布式的、可再生能源吸納能力非常有限,抗沖擊能力,或者是可再生能源的接入能力不超過(guò)20%?!?

  俞燕山告訴《財(cái)經(jīng)》記者,“中國(guó)只有南北兩大電網(wǎng),單國(guó)家電網(wǎng)就達(dá)幾個(gè)億的容量。如此大的容量,吸納可再生能源,并非一定要靠智能電網(wǎng)?!?

  5月27日,國(guó)家發(fā)改委副主任穆紅在國(guó)務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上表示,關(guān)于智能電網(wǎng),包括國(guó)家發(fā)改委、工信部、科技部、財(cái)政部、環(huán)保部、安監(jiān)總局、知識(shí)產(chǎn)權(quán)局等單位,正在進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化、電力儲(chǔ)能、信息集成等方面的調(diào)研;至于今年7月能否拿出方案,將取決于關(guān)鍵規(guī)劃是否符合中國(guó)國(guó)情。

  俞燕山對(duì)記者解釋說(shuō),智能電網(wǎng)涉及三大要素:一是技術(shù)上的可行性,二是經(jīng)濟(jì)上的合理性,三是政策上怎么樣看待。

  對(duì)于作為監(jiān)管機(jī)構(gòu)的電監(jiān)會(huì)而言,除了要關(guān)注智能電網(wǎng)的安全可靠性,希望以此為契機(jī),進(jìn)一步促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)格局的形成以及效率的提高,亦是順理成章的考慮,畢竟,建設(shè)的成本和最終的輸電效率,將最終決定著用戶需要花多少錢(qián)埋單。

  中國(guó)華能集團(tuán)的一位人士告訴記者,一旦“特高壓智能電網(wǎng)”成為現(xiàn)實(shí),由于特高壓電網(wǎng)的大容量、長(zhǎng)距離,基本上是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的輸送,而智能電網(wǎng)所倡導(dǎo)的分布式電源,兩者關(guān)系上應(yīng)如何處理,也需要決策者予以考慮。

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