ABB是全球唯一在智能電網(wǎng)領(lǐng)域擁有全面產(chǎn)品組合和技術(shù)解決方案的企業(yè)。智能電網(wǎng)，其實是一個容易被誤解的概念，其實智能電網(wǎng)不僅僅集中在字面上電網(wǎng)的領(lǐng)域，智能電網(wǎng)必須是智能的電力系統(tǒng)，這其中包括了發(fā)電、輸電配電、用電和用戶需求的完整價值鏈變革。下面一起來看一下，ABB智能電網(wǎng)負責人Jochen Kreusel 和ABB電力系統(tǒng)業(yè)務部北亞區(qū)及中國負責人劉信剛的具體分析：
eo：“智能電網(wǎng)”其實囊括了目前電力系統(tǒng)發(fā)展的不同領(lǐng)域，在不同國家，其內(nèi)涵非常不同。您如何理解智能電網(wǎng)一詞?
Kreusel：我們將智能電網(wǎng)看作不同的解決方案的一個總稱，這些解決方案能幫助我們應對電力領(lǐng)域的各種新挑戰(zhàn)。在不同地區(qū)、不同國家，這些挑戰(zhàn)各有不同，因此解決方案也有所區(qū)別——不過，這些解決方案也存在一些基本的共同點：從發(fā)電端而言，它們都強調(diào)提高靈活性;在輸電領(lǐng)域，則包括了高壓直流輸電這類現(xiàn)代化的方案;對于電網(wǎng)的發(fā)展，它們都強調(diào)自動化，并且開始聚焦需求側(cè)響應的問題;它們既有軟件的內(nèi)容，也有設備更新的要求。
對于ABB來說，我們在上述所有領(lǐng)域都是活躍的參與者，我們既是設備供應商，也是整條價值鏈各個環(huán)節(jié)的解決方案提供者。因而，從一個宏觀的角度而言，我們對智能電網(wǎng)有一個全景式的了解。
eo：ABB是輕型高壓直流輸電技術(shù)(HVDC Light)的創(chuàng)始者，能否介紹一下目前你們在輕型高壓直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展?
Kreusel：如你所說，ABB在1954年開始發(fā)展light，我們在瑞典Gotland的第一個項目就頗能體現(xiàn)這種技術(shù)的特點。傳統(tǒng)的HVDC非常善于點對點的傳輸，但是其對周圍電網(wǎng)的影響和負擔也頗大，在電網(wǎng)連接孤島供電時，由于島嶼區(qū)域往往沒有足夠強大的電網(wǎng)，傳統(tǒng)HVDC帶來的負擔也更大。而針對孤島供電挑戰(zhàn)，HVDC Light可以強化當?shù)氐碾娋W(wǎng)甚至是交流電網(wǎng)，因為它可以提供和補償無功功率，從而起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。
另一個有里程碑意義的項目則是連接紐約長島與康涅狄格州紐黑文的跨海電纜Cross Sound電纜工程。全長40公里、輸送功率達330MW的這一工程，是全球首個這種規(guī)模的項目，而其主要的技術(shù)挑戰(zhàn)同樣也是來自連接弱電網(wǎng)的問題。你知道，2003年美國發(fā)生了一次重大停電事故，紐約電網(wǎng)受到了重大影響，正是在這次停電的幾小時后，由于Cross Sound電纜工程相當于無轉(zhuǎn)動慣量的備用發(fā)電機，其首先啟動了互聯(lián)工程，通過直流電纜向長島供電，快速重啟了電力供應。
HVDC Light技術(shù)非常適合運用在連接弱電網(wǎng)，或者剛開始建設的電網(wǎng)項目中，因此在目前智能電網(wǎng)發(fā)展的很多領(lǐng)域有非常大的前景。比如，HVDC Light就很適合作為連接深海風電場的技術(shù)。2006年在德國的BorWin深海風電場項目中，ABB獲得了世界上首個此類項目的機會。BorWin距離內(nèi)陸130公里，這么長的距離用交流輸電是不可能的，因此必須使用HVDC技術(shù)，這也是世界上唯一正在運行之中的此類項目。
隨著在建的第二個工程(DolWin1)，輸送功率最終可達1200MW。這一工程的技術(shù)核心并不是HVDC本身，而是輸送電纜電壓等級的問題。通過最新的平臺和轉(zhuǎn)換器，電纜電壓等級在320千伏，是高壓直流輸電項目中使用擠出型絕緣電纜的最高電壓等級紀錄，可以說是對系統(tǒng)輸送能力發(fā)展的一個重大革新。
eo：作為這一領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)袖，ABB對于輕型高壓直流輸電技術(shù)有什么新的想法?
Kreusel：如果參考目前歐洲情況的話，一個重要的發(fā)展趨勢就是越來越高的可再生能源發(fā)電比例，風電和太陽能正在歐洲大陸迅速蔓延。這讓我們面對著和以前完全不同的挑戰(zhàn)——可再生能源可以在一天不同時間出現(xiàn)峰值，這改寫了原有的潮流峰谷情況。而我們相信，電網(wǎng)技術(shù)是這一問題的主要解決方式。
面對可再生能源并網(wǎng)上升帶來的潮流問題，用交流電網(wǎng)進行有效控制將會越來越困難;而另一方面，HVDC項目目前僅僅是在點對點傳輸、而非電網(wǎng)構(gòu)架之上，傳統(tǒng)HVDC多是兩點傳輸，只有非常特殊、定制的HVDC項目可以實現(xiàn)三到四點的傳輸，而且不能延長。這顯然不能解決未來可再生能源并網(wǎng)發(fā)展的問題，相比之下，HVDC Light則可以構(gòu)建多終端的傳輸，因此將會是發(fā)展方向。
ABB深信，電網(wǎng)發(fā)展將會是下一步的重點。因此，我們在積極發(fā)展相關(guān)的技術(shù)，如高壓直流斷路器DC Breaker。
eo：您怎么看一次設備和二次設備結(jié)合的這種可能趨勢?
Kreusel：事實上我們已經(jīng)看到了這種趨勢，多年來我們也在努力推動這種趨勢的發(fā)展。如果全球的客戶對此能持更開放的態(tài)度，這種趨勢的發(fā)展其實還會更快。圍繞這一問題，我們能看到截然不同的兩種態(tài)度。
智能電網(wǎng)一詞，帶來了電力系統(tǒng)整體提高自動化水平的強烈信號。而我認為，未來更多的自動化技術(shù)將出現(xiàn)在現(xiàn)在還缺少自動化水平的地方——就是在二級中低壓電網(wǎng)和配電網(wǎng)之中。
原因是什么呢?可再生能源發(fā)展，意味著發(fā)電單元數(shù)量的迅速上升。屋頂光伏等民間發(fā)電單元，接在中低壓并網(wǎng)，這部分電網(wǎng)對遠距離遙控和監(jiān)督的需求也自然上升——挑戰(zhàn)并非簡單地將自動化技術(shù)擴展到更多單元，而是將自動化引入電網(wǎng)絕大部分單元之中，這在電力系統(tǒng)的歷史里將是首次。
和高壓輸電部分電網(wǎng)公司主導推動技術(shù)革新不同，低壓電網(wǎng)的客戶是普通人，他們難以負擔自動化設備和科技革新所要求的大量投入。因此，如何在配電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展自動化技術(shù)，需要大量積極的參與者提出解決方案。
我認為，這一情況未來將會推動一次設備和二次設備結(jié)合的這一趨勢，因為在低端配電網(wǎng)絡，你不能繼續(xù)將這兩部份分而治之，而是要統(tǒng)合起來形成一插就用的智能化，這種轉(zhuǎn)變現(xiàn)在才剛剛開始。
eo：這是對目前歐洲能源轉(zhuǎn)型對配電網(wǎng)影響的一個很好解釋，據(jù)我的理解，這也將是德國能源轉(zhuǎn)型未來一個重要的議題。您能否從全局上談談其對電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)?
Kreusel：正如剛才所說，德國的中低壓電網(wǎng)目前面對著電壓穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。可再生能源廣泛在中低壓并網(wǎng)，這意味著客戶現(xiàn)在需要安裝有載電壓調(diào)整器等設備，需要更新一次設備，也需要有強大的控制系統(tǒng)——這是頗有難度的，原因是在機制之上，牽涉到純技術(shù)之外的話題。
德國過去十年來積極地為可再生能源給予補貼，在能源轉(zhuǎn)型的第一個階段，只是簡單地在系統(tǒng)里增加可再生能源，此時它們規(guī)模尚小，電網(wǎng)受影響不大;而在第二階段，隨著可再生能源比例上升，電力傳輸?shù)娜萘亢凸β什蛔愕葐栴}在局部開始出現(xiàn)，但此時我們依然可以通過不同強化系統(tǒng)的手段來解決問題。到了現(xiàn)在和未來的第三階段，可再生能源并網(wǎng)在一天不同時間出現(xiàn)，其發(fā)電量超過了基本負荷——這種情況下，現(xiàn)有的系統(tǒng)將無法控制無功功率平衡問題。
因此，需要考慮新的解決方案對分布式發(fā)電進行有效控制，在可再生能源輸出過剩時減少發(fā)電量。但是目前根本沒有技術(shù)和交流機制可以實現(xiàn)這一點，即使你可以去減少可再生能源發(fā)電量，旋即面對另一個問題：怎么減?用什么樣的排序去減?
在德國，發(fā)電裝機總量在30000MW——來自150萬個發(fā)電單元，忽然之間，你需要去協(xié)調(diào)調(diào)度150萬個發(fā)電單元。如果他們能夠一直并網(wǎng)發(fā)電，這還沒什么問題;但當他們的發(fā)電超過系統(tǒng)所需用電量時，就必須進行減量調(diào)度。我認為，這是個真正的挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)將定義智能電網(wǎng)。
我們必須要有新的調(diào)度機制和市場機制，可以允許我們進行這樣的操作，保證這些操作的公平性。這是一個尚未解決的重大問題，也是智能電網(wǎng)的真問題所在——而這不再僅僅是個技術(shù)挑戰(zhàn)，系統(tǒng)和制度的挑戰(zhàn)、制度如何促進效率提高的挑戰(zhàn)更加重要。在這一點上，電力領(lǐng)域其實可以向電信領(lǐng)域取經(jīng)。
eo：如何理解您所說的制度和機制上的挑戰(zhàn)?
Kreusel：發(fā)展分布式發(fā)電時，新的挑戰(zhàn)隨之而來：無功功率平衡問題。
在傳統(tǒng)的電力體系中，系統(tǒng)操作者(TSO)是潮流控制者，而他們只需要和大型發(fā)電廠溝通，就可以進行調(diào)度。但是在能源轉(zhuǎn)型的未來，TSO忽然之間面對著成千上萬的小型可再生能源并網(wǎng)者，調(diào)度者需要知道這些分散的并網(wǎng)的數(shù)量，最好還能知道他們的地理位置——這還無法很好地實現(xiàn)。因此，目前討論最多的議題之一就是建立信息交流機制。今天我們尚可通過逐漸增加的人工調(diào)節(jié)，干預調(diào)度問題，但這絕不該是未來的解決方式。
未來最理想的狀態(tài)應該是，在強大的信息交流體系下，可再生能源調(diào)度可以實現(xiàn)高度自動化，一旦有可再生能源新單元并網(wǎng)，那么系統(tǒng)操作者就能夠得知，或者有渠道獲取這些信息。這種情況并不是單憑技術(shù)就能解決的，還需要一個政治決策，去實現(xiàn)這種信息機制和技術(shù)儲備。
從這個意義上說，智能電網(wǎng)不僅是個技術(shù)挑戰(zhàn)，還是個政治決策推動電力系統(tǒng)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。無疑，這是前所未有的情況。
eo：從ABB目前的商業(yè)實踐上來看，你覺得哪些是智能電網(wǎng)商業(yè)發(fā)展回報最高的領(lǐng)域?
Kreusel：這完全取決于不同地區(qū)的情況，在不同的地區(qū)，急需解決的問題是不同的。比如在美國，電網(wǎng)發(fā)展長時間缺乏投資，電網(wǎng)穩(wěn)定性長期以來一直是個問題。如果我們的技術(shù)可以提供解決方案，幫助電網(wǎng)更快速地恢復，或者幫助系統(tǒng)更快速地識別潛在隱患，那么對于電網(wǎng)架構(gòu)而言就是最優(yōu)的解決方案——這固然可以通過加大投資發(fā)展電網(wǎng)去改進，但是耗時良久;但如果我們發(fā)展信息技術(shù)，提高自動化和電網(wǎng)信息水平，則可以以相對小的投入，更快地獲得效果。因此，美國目前的智能電網(wǎng)發(fā)展路徑集中在信息化這一點上。
相比之下，在德國目前最緊迫的問題是分布電源帶來的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。那么我們的解決方案也要針對這一情況。在這個意義上來說，如果不想馬上耗費巨大的投資在配電網(wǎng)，電壓調(diào)節(jié)技術(shù)則可以作為短期解決方案。因此，商業(yè)回報最高的領(lǐng)域，要取決于不同市場最為緊迫的需要。
eo：我們知道，中國這幾年在智能電網(wǎng)領(lǐng)域也有許多重要的發(fā)展。兩位均是這個領(lǐng)域商業(yè)和技術(shù)的領(lǐng)導者，能否請你們從全球和中國的角度談談，如何看待中國的一些技術(shù)路徑和發(fā)展情況?
Kreusel：從全球的角度來看，中國無疑是ABB發(fā)展智能電網(wǎng)的重點區(qū)域。我其實頗為欣賞中國發(fā)展路徑的一點：在發(fā)展新的電力系統(tǒng)時，中國使用的是具有謹慎分析風格的方式。在德國，政治家可能短期之內(nèi)就決定發(fā)展可再生能源，而他們所做的就只是為可再生能源發(fā)展籌集資金和創(chuàng)造優(yōu)惠——整個可再生能源立法的意義主要是為了籌集資金，但是缺乏對于系統(tǒng)整合的關(guān)注，無疑造成了一些重大問題。只是在最近，德國逐漸意識到這些問題，并且開始修正錯誤。這是一種修正式的發(fā)展模式。
相比之下，中國則是漸進型模式，先去想好發(fā)展對于系統(tǒng)的意義和問題，然后通過試驗項目推進，不斷學習其他地區(qū)的經(jīng)驗，最后再實施。這是一種有全局觀的方法。
劉信剛：我也同意Jochen的觀點。中國是全球范圍內(nèi)發(fā)展智能電網(wǎng)最為積極的領(lǐng)頭羊之一;對比歐美，中國有非常獨特的特點和需求。在如此廣闊、具有地域差異的國家發(fā)展智能電網(wǎng)，中國需要考慮平衡發(fā)電地區(qū)和負荷地區(qū)的問題，因此輸電網(wǎng)先要足夠強大。因此，中國智能電網(wǎng)的議題集中在強大輸電網(wǎng)之上，因為我們要先建立骨架。另外一點我比較贊同的是Jochen對中國方法論的判斷，我們的行事風格比較系統(tǒng)化，不僅僅發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)和應用，而且早就開始關(guān)注這一領(lǐng)域的標準制定問題。
中國不是僅僅在談論智能電網(wǎng)，而是切實在做智能電網(wǎng)。我們目前已經(jīng)有很多地區(qū)性的試驗項目。ABB在中國智能電網(wǎng)發(fā)展中是積極的角色，我們與國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)以及很多電力企業(yè)都有很多合作。
（轉(zhuǎn)載）
