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国内外智能电网研究进展及潜在负面效应分析

2013-04-16 15:31
苏子言岁月
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  智能电网(The Smart Grid),是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现物理电网的发电、输电、变电、配电、用电、调度各个环节的智能化控制。智能电网的智能呈现四个主要的特征:信息化、数字化、自动化和互动化。其中,信息化指实时和非实时信息高度集成、共享与利用;数字化是指电网对象、结构及状态的定量描述和各类信息的精确高效采集与传输;自动化指电网运行实现自动控制、自动监控和故障状态的自动恢复等;互动化则将实现电源、电网、用户的互动协调[1]。对于电力供应商而言,智能电网技术广泛应用于发电、输电、配电和电力储存等方面,从而提高电力系统在能源转换效率、供电质量和供电可靠性等方面的性能,降低电力公司能源成本;对于电力用户而言,利用智能电网所提供的实时信息以及动态议价等服务,用户可自行调整用电计划,减少支出,达到节能减排的目的。随着智能电网时代的到来,世界各国的智能电网建设已经全面启动,本文旨在研究智能电网各国发展进展的基础上,分析智能电网的发展过程中存在的潜在负面效应,并相应的提出对策,供智能电网相关政策制定提供参考。

  1  国内外智能电网的研究进展

  欧美各国对智能电网的研究开展较早,已经形成强大的研究群体。韩国以及日本,也同样重视智能电网。由于各国的具体情况不同,智能电网的建设动因和关注点也存在差异。表1中列出了美国、欧洲、日本、韩国以及中国智能电网的发展时间以及发展内容的侧重点等的比较。

  美国  智能电网最早由美国EPRI(电力研究院)于2001年提出,EPRI也在通信和计算机技术中提出了一系列标准和技术指引。在此之后,美国政府在国家层面制订了相关的经济预算和研究项目规划用于支持智能电网的发展。2009年初,美国将智能电网提升为美国国家战略,以促进清洁能源的发展。2009年2月,美国总统奥巴马发布的《经济复苏计划》中提出投资110亿美元,建设可安装各种控制设备的新一代智能电网。2011年6月,美国国家科学和技术委员会发布了“21世纪电网的政策框架:确保未来的能源安全”报告,综合美国电力行业的发展现状,解读了美国最新的智能电网政策的4个支柱:促进智能电网投资、促进电力部门创新、增加消费者自主权并促进知情决策、电网安全[2]。此外,美国的很多企业也纷纷加入了智能电网的技术研发中,2006年,美国IBM公司与电力厂商宣布携手研发智能电表。目前,IBM、GM、Google等公司在智能电网方面的研发已处于世界领先水平。

  欧洲  基于欧洲各国不同的能源环境,欧洲重点关注可再生能源和分布式能源的发展,并带动整个行业发展模式的转变。欧盟从第五次科技框架计划中就开始纳入了智能电网的研究计划(表2)。2005年开始,欧洲启动了智能电网技术平台,并提出了开发欧洲2020年的电力网络的愿景。2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调,智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。2007年,欧洲提出了“超级智能电网”的构想。2009年10月,欧盟公布了战略能源技术计划(SET Plan)路线图,旨在加速低碳技术发展和大规模应用,其中将智能电网作为第一批启动的六个重点研发投资方向之一,从电网的技术、规划架构、需求侧参与和市场设计四个方面,提出了2010至2020年智能电网技术发展路线[3]。2011年4月,欧盟委员会发布《智能电网:从创新到部署》报告,在原有的“超级智能电网”构想基础上进一步对智能电网建设进行了全面的部署规划,这标志着欧洲智能电网实现了从基础构想到具体实践的过渡,预计2010—2018年期间,欧盟对智能电网的总投资额将达到20亿欧元[4]。到2020年,在欧盟总的能源消耗量中,预期20%将来自可再生能源,并且能效将提高20%。目前,英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革,意大利已于2001年率先实现了电网智能化。丹麦一些研究机构参与了欧盟超级智能电网框架的研究,其中由丹麦输电公司发起的EcoGrid.dk研究项目对电力系统新构架、概念、框架和最优整合可再生能源进行精确的确定、评估和执行。

  日本  日本政府通过深入比较本国的电力工业特征与美国的不同,结合自身自然资源贫瘠的国情,决定构建以新能源为主的智能电网。2009年,日本电气事业联合会发表了“日本版智能电网开发计划”。2010年,日本经济产业省公布了迈向智能电网国际标准化的路线图,经济产业省认为,蓄电池控制系统、送电、配电控制装置等技术日本在世界占据优势。日本计划在2030年全部普及智能电网,同时官民一体全力推动在海外建设智能电网,环境能源领域是日本政府2012年7月推出的《日本再生战略》的重点。目前,日本开展了由政府主导的日美间的“智能电网”试验,同时在东京工业大学、日本电力中央研究所等开设了智能电网的研究团体,并与企业合作开展示范工程。

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