电网2.0引领电力新时代

近日,国家科学技术奖励大会将2014年度国家科学技术进步奖一等奖,授予国家电网公司组织申报的“国家电网智能电网创新工程”项目。回顾近年来的获奖记录发现,国家电网公司有关智能电网的项目屡获大奖。这足以反映智能电网技术创新在我国电网基础设施中的重要地位。

中国作为当前经济发展最快的主要经济体,其电网发展也代表了大多数国家和地区的趋势,将传统电网升级为智能电网,全球电网将进入2.0时代。

人类社会,已很难想象离开电力的生活,把输电、变电、配电联为一体的电网,将万千触手伸展到企业、家庭的角角落落,提供动力、创造光明。随着时代发展、科技进步,电网自身的变革也势在必行。升级版的智能电网,既是对传统电网的升级,也是新能源、信息、电力电子等多种先进技术的交叉融合,而其发展路径也日趋清晰:智能电表应用、帮助发展智能家居、将太阳能光伏和电池作为一种潜在的经济有效的并网解决方案、微电网及虚拟发电厂、虚拟化配电网……想象一下,你可以随时用智能手表控制家里的空调、冰箱的温度,而分布于城乡之间无数的分布式微电源或独立或相互联结,等等,从而将电网的触手远远扩充,将电能的利用效率大大提升。

前景清晰充满商机

部分国家着力于智能电网的互动性,而我国则将建设坚强智能电网提升为国家发展战略。该战略除了提升电网的安全性、经济型和互动性外,对于保障新能源发电,促进节能减排和环境改善也有举足轻重的意义。

电网升级,对于智能电网电力设备、管理服务等都有着同样的巨大需求。TechNavio预测称,全球智能电网数据分析市场从2014年至2019年的复合年增长率将高达20.6%。据彭博新能源财经估算,2014 年全球智能电网设备市场约为166 亿美元,2019 年将成长为 255 亿美元。相关智能电网产业巨头纷纷瞄准这一商机。

国际上通常认为,智能电网主要是传感、信息通信技术与电网基础设施的高度集成,强调通过电价机制,以及与用户的互动,进一步提高电网资产利用率以及经济性。例如,美国主要是对陈旧老化的电力设施进行更新改造或依靠技术手段提高利用效率,而欧洲国家主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等可再生能源快速发展的需要。不同国家对于智能电网功能的侧重点略有不同,总体上都必须满足安全、可靠、优质、高效的电力供应。

智能电网涵盖范围极广,小到用户家中的一只智能电表,大到整个电网的智能调度控制系统。目前。电力行业专家将智能电网系统划分为智能调度和智能管理两部分。其中,新能源接入、输变电能力提升、微电网技术等被列为调度部分。而用户信息采集、配电自动化、电能利用则被列入智能管理部分。

相关资料显示,在新能源接入、输变电能力提升方面,我国目前掌握的技术均达到了较高的水平。相比之下,由于缺少技术标准、需求增加等原因,智能管理部分未来有更为广阔的商业前景。

在我国推行阶梯电价后,智能电表成为智能电网系统中最直观的标志。小小的电表背后却涉及数据采集、传输、集成、分析优化、信息展现等一系列的智能化管理过程。最终将为未来的电网自动化营销系统服务。有观点认为,带通信功能的电子式多功能电能表将是未来发展的主导方向。随着智能电网建设全面铺开后,智能电表更多功能得以实现,智能电表还将迎来更大的市场,仅国内每年规模就超过50亿,将给相关企业带来丰厚的订单。

随着现代工业对电能质量的要求越来越高,低电能质量将使产品质量下降,而越来越多的电子设备的使用对电压的要求也越来越苛刻。配电自动化在对配电系统的电能质量进行监测的同时,可以通过电能质量补偿装置实现对配电网电能质量的补偿控制。

有专家认为,目前我国配电网网架结构仍相对薄弱,配网自动化覆盖范围较低,实用化水平较低,未来有较大的提升空间。

所谓的配电自动化,是建立在信息化的基础上,将配电系统在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制以及用电和配电管理的自动化,最终实现以大幅度提高供电可靠性、改善电能质量为目标的对配电系统在线的、准实时的闭环控制。

目前地区一级已经纷纷启动了配电自动化项目,而未来县一级的配电自动化项目则一片蓝海。有分析认为这将为国内技术领先的电力设备企业提供大量的机遇。

此外,电能利用近两年也在我国越来越受到关注,其中比较寻常的利用就是电动汽车以及小区电力线上网。随着划时代的纯电动车“特斯拉”进入我国市场后,关于电动汽车大范围推广变得越来越有现实意义。国家电网智能电网创新工程内容包括研制全系列、多功能电动汽车充换电装备,创造性提出并实践针对多种电动汽车的换电模式。解决充换电网络与配电网络的统一规划、协调运行难题,并将形成世界上规模最大的充换电服务网络。事实上,充电桩等小型充电设备目前进入门槛更低,将让更多国内电力设备企业从中分一杯羹。

让更多需求互动

事实上,电网2.0版在全球范围也正呈现出更清晰的发展。

在线能源论坛The Energy Collective.com本月刊文指出去年智能电网发展的五大趋势。其中包括智能电表的应用,依托后台数据分析得到了实时的情报;帮助发展智能家居;太阳能光伏和电池作为一种潜在的经济有效的并网解决方案;微电网及虚拟发电厂;提前规划的虚拟化配电网。

微电网是由一些微型电源等分布式发电系统、储能系统和负荷构成,可同时提供电能和热能的独立网络。微电网既可以和公共电网并联运行,也可以单独运行。微电网可以覆盖传统电力系统难以达到的偏远地区,并提高该地区的供电可靠性和电能质量。

微电网可以代表许多不同的东西,从一个简单的备份电源或者在医院等特定场所的现场发电系统,到复杂的互联当地太阳能发电,电池及热电的联产系统。GTM研究预测,这些更先进的微电网将成为城市智能电网景观的重要组成部分,帮助美国的产能从如今的1051百万瓦特到2017年扩大到1843百万瓦特。

美国调查公司Navigant Research于2014年5月发布预测称,2023年亚太地区的微电网市场规模将由2014年的7.78亿美元扩大到约58亿美元。

截至目前,大约有5000万个智能电表已经被部署在美国。数以千万计的电表也正在进入欧洲、日本和其他大型国际市场。在过去一年,已经看到了对智能电网系统的大规模部署,它的功能也已经超出了“数字收银机”。

美国政府正督促供电公司、燃气公司及自来水公司等公共企业安装智能仪表及智能电网。但是,这些公共企业大多是地方政府运营的小型企业,没有经营资源。因此,难以构建将安装的智能仪表通过通信网连接起来的AMI(Advanced Metering Infrastructure)及M2M(Machine to Machine)网络。于是,拥有第三方服务运营商构建智能电网所需要的所有硬件和软件、向公共企业一揽子提供各种服务的业务就应运而生了。 美国通用电气(GE)数字能源业务部从2011年就开始向中小型地方公共企业提供包括管理服务在内的智能电网解决方案服务“Grid IQ Solution”。

而巴菲特想要告诉你什么时候洗衣服才是最佳选择。或者至少他在英国的能源公司希望这么做。巴菲特旗下的北方电网公司正与德国机电大厂西门子于英国共同测试智能电网技术,规模达 12000 户。这一项目名为“以客户为导向的网络革命(CLNR)”这一项目能够对用户需求进行更好地管理,“相较于建立新的有线电视网络并投入新的变压器,我们可以更好地通过利用自动化使现有系统得到更好利用。”西门子驻英国智能电网研究主管文森特·索恩利说。

近日,系统集成和外包业务巨头埃森哲公司也刚刚得到了新的支持,这笔资金来自于德克萨斯州的咨询公司Structure,但是暂时数目不详。Structure公司是一家休斯敦公司,成立于1998年,其完全集中于能源和公用事业行业,埃森哲公司计划使用这笔资金以加强其智能电网解决方案的投资组合。摩根大通指出,今年最热门的股票可能来自于替代能源及智能电网领域。

近年出现了除电力外,燃气及自来水等基础设施、路灯、信号乃至公共设施也都联网以扩大管理服务范围的趋势。

比如,Silver Spring公司已开始在欧洲开展将路灯换成LED(发光二极管)同时联网的“路灯服务”。 2013年,在法国巴黎开始提供将路灯与交通信号通过网络连接起来以优化网络设计、运营管理、各路灯、信号及交通系统的服务。此外,在丹麦的哥本哈根正在推进LED照明大范围联网的计划。

巨头对智能电网的关注也令大数据、电网设备等产业受到关注。TechNavio预测称,全球智能电网数据分析市场从2014年至2019年的复合年增长率将高达20.6%。据彭博新能源财经估算,2014 年全球智能电网设备市场约为 166 亿美元,至 2019 年将成长为 255 亿美元。

电网2.0版正在呈现出更清晰的发展。