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深度分析世界各国智能电网产业发展形势与需求

时间:2012-9-23 16:52:58 点击:1864

许多国家都确立了智能电网建设目标、行动路线及投资计划,同时结合各自地区的监管机制、电网基础设施现状和社会发展情况,有针对性地拟定了不同的智能电网战略。

韩国的智能电网研究重点放在智能绿色城市建设上,目前已经在济州岛建设综合性的智能城市示范工程;
为了应对气候变化,保障能源安全,实现经济的可持续发展,2008年8月,韩国提出了低碳、绿色经济增长的国家愿景,2009年2月,韩国出台了“绿色增长国家战略”,将发展智能电网作为实现经济低碳、绿色增长的核心与关键。
韩国电力系统的输配电业务目前均由韩国电力公司负责管理,绝大部分电力供应也由韩国电力公司提供。在韩国电源构成中,煤电38%、核电37%、天然气发电18%、石油发电6%,还有1%的可再生能源发电(绝大数为水电)。韩国的石油消费比例持续降低,从20世纪80年代的61.1%降低到2008年的41.8%。目前,韩国经济高速发展与匮乏的国内能源资源之间矛盾日益突出。
能源、经济与环境:韩国发展智能电网动因
能源与经济发展的矛盾,发展与环境的矛盾,是韩国积极推动智能电网建设的最重要原因。具体而言,韩国发展智能电网有四方面原因。
一是促进可再生能源发展,保障能源安全。韩国是世界第十大能源消费国,96%能源需要进口,进口额连年持续上升。韩国政府认为,发展智能电网有助于可再生能源的开发利用,促进能源多元化发展,降低能源进口依赖。
二是为了增加劳动就业,创造经济发展的新引擎。近年来,能源瓶颈、气候变化和国际金融危机给韩国长期坚持的“数量至上”的经济增长方式带来极大的风险。韩国政府认为,发展智能电网将促进相关技术的工业应用和行业发展,并增加就业,加速经济发展方式向“低碳、质量至上”增长方式转变。
三是积极应对气候变化。截至2007年底,韩国是世界第16大温室气体排放国,其中84.7%的二氧化碳排放来自能源行业。韩国政府希望通过提高可再生能源开发利用率,促进电动汽车普及,有效降低温室气体排放。
四是提高能源资源利用效率。韩国的能源利用率偏低。2007年其能源强度为0.479吨标煤/1000美元,远高于同期的美国(0.294)、英国(0.187)和日本(0.144)。韩国政府希望通过推广节能技术、需求侧响应技术等,提高能源利用效率。
韩国智能电网“路线图”
韩国智能电网建设的特点集中体现在政府主导、顶层设计、法律环境、政策支持、市场开发和国际合作等六方面。
第一,政府主导,成立国家层面智能电网发展协调组织机构。
2009年2月,韩国总统李明博宣布成立直接向总统负责的绿色增长总统委员会。该委员会是跨部门的政策制定机构,由财政部、运输部、能源部、环境部、土地部和旅游部等政府部门和相关领域的专家组成,其主要职责是审议与国家绿色增长有关的重要政策、计划,以及系统有效地落实相关的事项。韩国这一举措在国际上也颇具创新性。
第二,注重顶层设计,积极制定智能电网发展相关战略。
2010年1月,韩国知识经济部发布了“韩国智能电网发展路线2030”,提出韩国智能电网的三个阶段建设路线。其中,第一阶段2009~2012年,将建设智能电网示范工程,即济州岛智能电网示范工程,用于技术创新与商业模式探索;第二阶段2013~2020年,重点在韩国大城市区域,开展与用户利益紧密相关的智能电网基础设施建设,如电动汽车充电设施、智能电表等;第三阶段2021~2030年,完成全国层面的智能电网建设。
韩国选择了五个极具发展潜力的领域作为智能电网的建设重点,分别是智能输配电网、智能用电终端、智能交通、智能可再生能源发电和智能用电服务(详情见五个领域的发展目标表)。
根据该路线,到2030年,韩国在智能电网建设上的投资约为27.5万亿韩元(约合1617亿元人民币),其中政府出资约占总投资的9.8%。济州岛智能电网示范工程的总投资为2372亿韩元(约合15亿元人民币),其中政府投资约占总投资的28%。
第三,营造支持智能电网建设的法律环境。
2009年12月29日,韩国国会通过了《绿色增长基本法》,明确了韩国经济绿色增长的基本理念、原则、战略、绿色增长委员会的作用等,同时提出了实现经济绿色增长、绿色生活、低碳社会和实现可持续发展的基本原则和措施。该法案明确提出“促进绿色发展是国家的第一优先课题”。
《绿色增长基本法》出台后,韩国加快制定了《智能电网建设及使用促进法案》。该法案主要包括智能电网发展规划、基础设施建设、投资回收和税收优惠、技术研发、信息监管和信息安全等。
第四,加大对智能电网建设的投资和财税政策支持。
2009年1月6日,韩国政府出台了名为“绿色新措施”的经济刺激一揽子方案,从财政、金融和税收等方面支持智能电网发展。2009~2012年,韩国将在可再生能源、高能效建筑、低碳汽车等方面投入约97.9亿美元。在税收方面,个人收入税起征点从100万韩元(约6200元人民币)升高到150万韩元(约9300元人民币);对大公司和中小公司也有不同程度的税费优惠。
第五,重视智能电网核心技术研发、工业应用及海外市场推广。
韩国政府重视储能技术、信息技术和网络安全等智能电网核心技术研发与工业应用。韩国2005年制定的“PowerIT”计划,提出了多项科研计划。该计划是韩国关于智能电网的初步构想。2008年,韩国提出以出口为导向的PowerIT工业增长政策,支持其科研成果出口。2009~2012年,韩国知识经济部将投入2547亿韩元(约合16亿元人民币)推动智能电网技术的应用。
第六,积极组织和参与国际交流合作,大力提升国际影响力。
为了提高韩国经济绿色增长战略的国际影响力,韩国在2010年6月16日正式成立“全球绿色增长研究院”,这是第一个由韩国发起的国际性机构,旨在建立系统的绿色增长理论并在全球范围内推广。从2009年至今,韩国先后与美国、菲律宾、澳大利亚等国积极开展国际智能电网合作。去年11月,第五次G20峰会在韩国首尔召开,期间韩国举办了“韩国智能电网周”,集中展示济州岛智能电网示范项目建设经验和成果。
韩国智能电网的热点领域
韩国智能电网的工程首推济州岛智能电网示范工程。2009年6月,韩国政府确定在济州岛建设智能电网示范工程。该工程建设周期为2009年12月至2013年5月,总投资约2亿美元。工程参与方包括韩国政府、韩国智能电网研究院、韩国电力公司、济州省与韩国智能电网协会等。工程由12个联合体参建设,包括韩国通信公司(KT)、韩国电讯公司(SKT)、LG电子、三星公司等168家企业。该工程主要在智能用电、智能交通、智能可再生能源、智能电力服务和智能电力网等领域推动技术创新,探索新的商业模式。
该工程的意义体现在三个层面:在国家层面,通过建设生态友好型基础设施,减少二氧化碳排放,提高能源效率,支持绿色能源发展;在行业层面,有助于确定韩国实现绿色增长的新引擎;在用户层面,鼓励用户参与社会的低碳绿色发展,提高生活质量。
韩国在现阶段正在积极普及智能电表。韩国方面认为,普及智能电表是实现用户端能源利用效率最优化的重要手段。为此,他们向用户传递有关信息,引导能源消费方式的转变;提出未来高级计量基础设施(AMI)的发展方向和基本运营模式;与现有自动抄表系统(AMR)的融合,促进形成开放式的计量系统;确保适用最新技术和最新标准,保障未来高级计量基础设施市场的联动性。2010年底,韩国在首都圈和其他地方安装智能电表约2万只。
韩国也在推广电动汽车的发展。在电动汽车方面,韩国出台了电动汽车充电基础设施建设以及电动汽车普及扶持政策。2010年9月,韩国发表了充电基础设施建设方案报告书和电动汽车推广扶持方案。韩国计划到2015年,电动汽车占国内小型车市场的10%。2020年,20%汽车为电动汽车。同时,提高公共机关的电动汽车比例,从当前的20%提高到2011年的30%和2013年的50%。同时,将汽车制造企业义务销售比例从6.6%提高到7.5%。到2020年底,电动汽车数量要达到100万辆。
在扶持性政策方面,韩国政府补贴电动汽车与同级汽车价格差的50%,最高达到2000万韩元(约合12.5万元人民币)。同时,韩国还减免通行费、公营停车场停车费等。在充电设施方面,韩国计划到2020年底在公共设施、大型超市、停车场等地安装220万个充电桩;2012年之前,政府对换乘停车场、主干道路及公共停车场等建设的充电设施给予资金支持,对于2013年后用户自行建设的充电设施也给予政策支持。
韩国智能电网遇到的问题
尽管各国在智能电网建设方面的力度与决策不同,但是在建设过程中都不同程度的遭遇各种挑战。
就韩国而言,笔者认为,这种挑战来自于四个方面。
第一,韩国智能电网立法需要处理好各利益相关方之间的关系。
原定于2010年11月提交国会通过的《智能电网建设及使用促进法案》,由于利益分配的问题,被推迟到2011年临时国会进行表决。因此,韩国政府在坚决推进智能电网立法过程中,还需处理好电力公司、设备制造商、技术研发机构、用户等各利益相关方之间的关系。
第二,示范项目参与企业数目太多,需要协调好各方意见。
济州岛示范项目共有168家企业参与,各企业根据自身的技术特点和对未来发展的判断,可能采取不同的技术路线。所以,项目的组织者将遇到很多需要协调的问题,从而可能影响工程的进度和示范效果。例如,示范工程中的智能电表部分,有的企业采用电力线载波技术,有的公司计划采用ZigBee无线通信技术。
第三,韩国电力公司对发展智能电网的消极态度。
考虑到建成智能电网可能会减少售电量,同时电动汽车大量使用后,可能会进一步开放市场,担心削弱其垄断地位和主导权,所以,当前韩国电力公司对智能电网的态度有些消极。在济州岛示范工程中,迫于政府的压力,韩国电力公司只建设了12个充电站。
第四,韩国推广电动汽车需要更大的力度和决心。
在电动汽车方面,韩国遇到的问题很多。一是政府尚未明确电动汽车推广步骤。政府对电动汽车发展持积极态度,但目前尚未明确电动汽车和充电设施的技术路线、建设时序等。二是电动汽车商业运营模式尚待确定。当前,韩国电动汽车充电设施开发商主要有韩国电力公司、石油公司SK能源、炼油公司GSCaltex三家企业。当前,电力公司态度并不积极,现代汽车尚未建立适当的商业运营模式,而石油和炼油企业主要采取电力再销售模式,目前尚未实现盈利。三是电动汽车充电的技术路线尚未明确。韩国已完成了快充、慢充技术标准制定,并在济州岛建立了快充设施。
2010年9月,韩国政府表示,若换电方式可行,也可以出台相应措施。韩国计划在公寓地下停车场安装充电桩/口,但由于担心会影响家用电器和配电网正常运行,尚未确定是否在个人住宅内建立充电桩/口。四是电动汽车充电设施投资回收机制尚需确定。电动汽车充电设施投资回收措施主要包括电力再销售和从汽油中征税两种措施,电力再销售措施与电力公司相关,目前还没有利润,存在较多不确定因素;而从汽油销售中征税措施的具体征收额度、适用范围和措施等还未明确。
智能电网的韩国启示
借鉴韩国智能电网发展的经验,结合我国国情,笔者认为,我国发展智能电网应重视五方面工作。
一是深化我国智能电网的顶层设计研究,尽早完成总体设计,推动建立国家层面的组织协调机构,完善法规体系。
二是加大国际合作力度,宣传我国智能电网发展理念和建设成果,提高我国在相关领域的国际影响力。
三是加大我国智能电网的利益共享、成本与风险共担机制研究,并适时出台相关政策。
四是以建立国家智能电网产业联盟为契机,推动出台智能电网国家标准,积极牵头制订相关国际标准。
五是以智能电网建设为抓手,带动我国新能源、新材料、节能减排、新能源汽车、电气装备等战略性新兴产业发展,并积极研究相关产业的国际市场开发。
综合世界各地区建设智能电网的进程来看,智能电网的关注热点包括:
(1)大规模可再生能源发电的接入技术及其与大规模储能联合运行技术;
(2)大电网互联、远距离输电及其相关控制技术;
(3)配电自动化和微网;
(4)用户侧的智能表计及需求响应技术。


智能电网在美国
美国的智能电网计划致力于在基础设施老化背景下,建设安全、可靠的现代化电网,并提高用电侧效率、降低用电成本;欧盟的超级智能电网计划以分布式电源和可再生能源的大规模利用为主要目标,同时注重能源效率的改善和提高。
根据美国能源部数据显示,虽然目前美国电网的可靠率高达99.97%,但美国仍需每年花费1500亿美元弥补0.03%故障率带来的损失。因此美国有人提出,即使投资上万亿美元,将现有电网升级成智能电网,把剩余0.03%故障率排除在外,美国也能在10年以内收回成本。
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。美国商务部和能源部已经共同发布了第一批智能电网的行业标准,美国智能电网项目正式启动。新一届美国政府将智能电网项目作为其绿色经济振兴计划的关键性支柱之一。奥巴马总统将智能电网视作降低用户能源开支,实现能源独立性和减少温室气体排放的关键措施。随着配电系统进入计算机时代,现代化的数字电网将使美国能耗降低10%,温室气体排放量减少25%,并节省800亿美元新建电厂的费用。据美国能源部西北太平洋国家实验室的研究结果表明,仅使用数字电表设定家庭温度及融入价格信息,每年可减少15%的能耗。
美国政府围绕智能电网建设,重点推进了核心技术研发,着手制定发展规划。美国政府为了吸引各方力量共同推动智能电网的建设,积极制定了《2010―2014年智能电网研发跨年度项目规划》,旨在全面设置智能电网研发项目,以进一步促进该领域技术的发展和应用。(1)技术领域研发项目。主要集中在传感技术、电网通信整合和安全技术、先进零部件和附属系统、先进控制方法和先进系统布局技术、决策和运行支持等方面,包括建立“家用配送水平”、“低耗”、“安全通信”的概念,发展配送系统和客户端传感系统技术,发展电网与汽车的互联技术,在创造高渗透性能源配送和充电网络条件的过程中发展安全、高效和可靠性强的保护和控制性技术,发展运作支持工具技术等。(2)建模领域研发项目。主要集中在准确建立电网、从发电到运输、再从运输到配送的整个过程中,其运作情况、配送成本、智能电网资产以及电网运行所产生的各种影响的模型构建等方面,包括建立电力配送工程方面的智能电网元件和运行模型,建立智能电网电力运输和发电系统的准恒定和动态反应的降维模型,发展和示范整合通讯网络的模型、批发市场模型和可再生能源模型等。
为推进智能电网的建设,美国积极探索组建相关的机构。从功能上而言,大致包括以下几类:(1)政策制定和咨询。按照美国政府的要求,能源部建立了一个专门致力于智能电网领域研究的咨询委员会(SmartGrid-AdvisoryCommittee),用于为政策制定提供咨询建议。该委员会的责任是:向有关官员就智能电网的发展、智能电网技术的应用和服务、智能电网技术和使用标准及协议的制定与改革(以支持智能电网设备间的互联),以及联邦政府使用何种激励手段来促进这些领域的发展等方面提供咨询意见。在实际操作中,这项任务由电力咨询委员会(ElectricityAdvi-soryCommittee)执行。(2)协调、组织和运行。能源部还建立了一个智能电网特别行动小组(SmartGridTaskForce)。该小组由能源部下属的电力提供和能源可靠性办公室(OE)领导,其中的专家成员分别来自美国能源部(DOE)、商务部(DOC)、国防部(DOD)、国土安全部(DHS)、环境保护局(EPA)、联邦通信委员会(FCC)、联邦能源管制委员会(FERC)和农业部(USDA)等七个联邦机构。其主要任务是:确保、协调和整合联邦政府内各机构在智能电网技术、实践和服务方面的各项活动。其具体职能包括:智能电网的研发;智能电网标准和协议的推广;智能电网技术实践与电子公共事业规范之间,与基础设施发展、系统可靠性和安全性之间,与电力供应、电力需求、电力传输、电力配送和电力方面政策等之间关系的协调。该小组在2008—2020年间通过政府的资金资助维持有效运转。
智能电网建设是一项耗资大、跨时长的巨大工程,在建设正式实施前进行标准的制定以及各项评价体系的完善对于智能电网的大规模推广是至关重要的。美国政府要求美国标准与技术研究院(NIST)为主管单位,建立智能电网相关协议和标准,以提高智能电网设备和系统应用的灵活性;同时要求美国能源部在实施智能电网研发和部署工作时制定相关评价方法来评估节能成效、研发项目及各方面工作的落实情况。此外,在《2010―2014年智能电网研发跨年度项目规划》中也涉及了有关标准制定和评价体系建立的研究内容。美国能源部考虑到标准制定对于电子和通信互联、电网整合、电网协同、统一测试和推广运行等各环节的重要性,配合NIST进行了一项关于制定发展维护电网互联、整合、协作和符合网络安全并且能够在能源配送方面进行统一检测手续的国家和国际标准的研发项目。在评价体系方面的研发项目主要集中在智能电网部署和投资进程的评估、客户端设施中使用的能源管理设备的能效影响的评价、政府出台的商业政策和规则的考评、研发新部件和系统协议及方法的测试评价、消费者学习和接受各种政府实施项目(包括需求反应项目、现场发电项目、插入式电动汽车项目、储能项目和提高能效项目等)的评价等。
美国智能电网走向微型化
加州是全美最早提出发展智能电网的地方,但其升级改造的步伐一直很缓慢,这让人不禁生疑:加州2020年能实现33%电力供应来自可再生能源的目标吗?可再生能源利用的间歇性很难适应采取集中统一方式输电的传统电网。微型智能电网的概念由此应运而生。
微型智能电网的概念最早是加州加尔文电力创新公司推出来的。该公司总裁约翰·凯利称,微型智能电网是对电力服务的重新定位,它让供电商与电力消费者在电力设备设计与规划期间就共同沟通成为可能,从而实现最大程度的双赢。
微型电网或是供电商的替代选择
目前大部分正在搭建的智能电网都不能产生和储存足够用来直接并网的电力,必须通过连接装置才行。实际上智能电网得同供电商保持稳定和复杂的关系,通过电力的买进卖出以及与电网的连接和断开来调节电量,并为电网减压。供电商也能将其用于节能项目,在用电高峰期的时候调动备用电力。
借助这些迷你网络,电力运营商能够拉近与学校科研单位和企业的距离,帮助它们找出管理分布式输电的最佳节能方式。可再生能源并入微型智能电网相对简单,并且储能功率在供电商来看也比较高。普通智能电网所需的设备太沉不方便安装,因此微型电网就成了最简单的替代方式。
高校、军方青睐微型智能电网
很多美国高校都宣布要搞微型电网项目。特别值得一提的是坐落在首都华盛顿的霍华德大学。该校刚同Pareto能源公司签署研发一套能为校园发电和供暖供冷的装置的协议。Pareto计划投资1500万-2000万美元用于改造该校的中央系统,工期2年。
加州的圣迭戈大学也主推微型电网。该校研发的被公认为世界最先进的微型电网之一,规模预计为1200英亩,可为450幢房屋供电,涉及用户4.5万人。该研究项目是加州能源委员会主导的“社区可再生能源安全”项目的一部分,目的是测试地方能源尤其是校园内可再生能源并网的情况。校内安装了2台单机容量13.5兆瓦的燃气涡轮机,1台3兆瓦的蒸汽机和一套1.2兆瓦的光伏发电装置,可满足学校82%的电力需求。
另外美国军方也对微型智能电网技术情有独钟,军方尝试在加州中部毗邻美军基地的亨特·利格特堡安装太阳能微型电网。这套系统装机容量1兆瓦,造价预计500万到1000万美元。就算有雾天气致发电效率下降,1兆瓦也能满足200栋住宅一年的用电需求。微型电网能保障当地的能源安全,在停电的时候为当地供电,并降低用电高峰期向主干电网重新分配电力的费用。借助自带的储存功能和输电设备,电网变得更加可靠、更加安全,并降低了该处对外界的能源依赖,这也是军事基地最关键的优势。
微型电网应用障碍仍存
要大规模推广微型电网,还面临不少挑战,最主要的障碍停留在技术层面,即很难做到与常规电网同步。为了让发出的电力能够上网,电压、电频和功率都要受控制。甚至于微型电网的设备也要符合已有的标准,好维持电网负荷平衡。由于依赖地方电力供应,存储装置就成了微型电网最关键的组成部分。目前的储能方式都很昂贵,一旦加装了储能装置,维护成本就将被推高。
欧洲各国结合各自的科技优势和电力发展特点,开展了各具特色的智能电网研究和试点项目,英法德等国家着重发展泛欧洲电网互联,意大利着重发展智能表计及互动化的配电网,而丹麦则着重发展风力发电及其控制技术。
欧洲智能电网的发展
在环境保护和清洁能源利用方面,欧盟一直引领发展潮流,欧盟各国对智能电网技术的发展普遍表现出很高的积极性。早期智能电表进入欧洲家庭的主要目的是为了实现自动抄表。早在2001年,意大利国家电力公司就安装和改造了3000万台智能电表,建立起智能化的计量网络。意大利国家电力公司全面实行远程抄表,是为了解决上门扰民、浪费人力的问题,同时避免误抄、误算。
2006年,欧盟理事会能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确指出,欧洲已经进入新能源时代,智能电网技术是保证电能质量的关键技术和发展方向。保证供电的持续性、竞争性和安全性是欧洲能源政策最重要的目标,也是欧洲电力市场和电网必须面对的新挑战。未来整个欧洲的电网必须向用户提供高度可靠、经济有效的电能,并充分开发利用大型集中发电机和小型分布式电源。
目前,欧盟多个国家都在加快推动智能电网的应用和变革。与美国不同,欧洲智能电网主要侧重于清洁能源的利用,特别是将大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能电融入欧洲电网。同时,欧洲电网还将接入大量分布式微型发电装置——住宅太阳能光伏发电装置、家用燃气热电联产装置等,以实现可再生能源大规模集成性跳跃式发展。据测算,如果欧洲1.83亿用户全部接入智能电网,可以降低12%的电力消耗(18GW)。
2008年7月1日,意大利国家电力公司(ENEL)负责启动了欧盟11个国家25个合作伙伴联合承担的ADRESS项目。该项目总预算为1600万欧元,目的是开发互动式配电能源网络,让电力用户主动参与到电力市场及电力服务中。2001~2008年,意大利国家电力公司累计安装了3180万块智能电表,覆盖率已达到95%,剩余部分将于2011年前完成。
2009年4月,西班牙电力公司ENDESA牵头,与当地政府合作在西班牙南部城市PuertoReal开展智能城市项目试点,包括智能发电(分布式发电)、智能化电力交易、智能化电网、智能化计量、智能化家庭,共计投资3150万欧元。当地政府出资25%,计划用4年完成智能城市建设。该项目涉及9000个用户、1个变电站以及5条中压线路和65个传输线中心。
2009年6月,荷兰阿姆斯特丹选择埃森哲(Accenture)公司帮助自己完成“智能城市(SmartCity)”计划。该计划包括可再生能源利用、下一代节能设备、CO2减排等内容。法国的规划是从2012年1月开始,将所有新装电表更换为智能电表。英国能源和气候变化部2011年3月30日宣布,将于2019年前完成为英国3000万户住宅及商业建筑物安装5300万台智能电表的计划。目前英国的人口约为6000万,约有2300万户家庭,该计划几乎涉及英国所有住宅和商业建筑物。
智能电网运行管理中心可以对电力供应侧和需求侧同时实施控制,不仅可以实现供应侧对需求侧负荷变化的及时调节,而且可以调节需求侧用电设施的运行状态,稳定电网运行,改善供应和需求两侧的运行经济性。与以往供用电双方以合同方式规定负荷水平的作法不同,智能电网可以使供应侧和需求侧的响应更及时,调节范围更大,电网的电能质量更高。
欧盟委员会认为,建设新一代电网是今后10年内欧洲最大的基础设施建设项目。欧洲宽带通讯设备制造商PPC公司对新一代电网建设发展的估计极其乐观。业内人士普遍认为,到2015年前后智能电网将覆盖大部分欧洲城市。西门子公司相关负责人指出,到2014年,建设新一代电网所需产品的市场规模将达到300亿欧元。
欧洲智能电网的发展主要以欧盟提供政策及资金支撑
与全球其他区域主要由单一国家为主体推进智能电网建设的特点不同,欧洲智能电网的发展主要以欧盟为主导,由其制定整体目标和方向,并提供政策及资金支撑。欧洲智能电网发展的最根本出发点是推动欧洲的可持续发展,减少能源消耗及温室气体排放。围绕该出发点,欧洲的智能电网目标是支撑可再生能源以及分布式能源的灵活接入,以及向用户提供双向互动的信息交流等功能。欧盟计划在2020年实现清洁能源及可再生能源占其能源总消费20%的目标,并完成欧洲电网互通整合等核心变革内容。
欧洲智能电网的主要推进者有欧盟委员会、欧洲输电及配电运营公司、科研机构以及设备制造商,分别从政策、资金、技术、运营模式等方面推进研究试点工作,预计在2010年至2018年期间,欧盟对智能电网的总投资额约为20亿欧元。
(1)欧盟对智能电网发展的政策支持
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》明确指出,欧洲已经进入一个新能源时代,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。
2009年初,欧盟在有关圆桌会议中进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网,以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。
欧盟委员会继续积极致力于推动智能电网建设,它还号召其成员国利用信息与交流技术提高能效,应对气候变化,促进经济恢复,并强调智能电网技术可以帮助欧洲在未来12年内减排15%,这将成为欧盟完成2020年减排目标的关键。同时,在2011年4月中旬,欧盟委员会在发布了一份名为《智能电网:从创新到部署》的通报文件,在文件中确定了推动未来欧洲电网部署的政策方向。
(2)欧盟智能电网的发展现状
欧盟委员会指出,2012年9月前,欧盟各成员国需要制定一份普及智能电表系统的执行计划和时间表。在过去10年,欧洲地区开展了约300个智能电网项目,总投入超过55亿欧元,其中来自欧盟预算的约3亿欧元。
总体而言,欧盟仍处于智能电网实际部署的初期阶段,仅有约10%的欧盟家庭安装了智能电表,且大部分还不能提供完整服务。
(3)欧盟智能电网的发展趋势
为推动智能电网从创新示范阶段转向部署阶段,欧盟委员会将采取以下行动推进完善标准体系的建立:制定欧盟层面的通用技术标准,保证不同系统的兼容性(任何连接到电网的用户都可以交换和说明可用数据,以优化电力消费或生产);向欧洲标准化组织提出了一项指令,要求其制定并发布欧洲和国际市场快速发展智能电网所需的标准体系,首套智能电网标准体系应在2012年底前完成。
继续推进用户端设备尤其是智能电表的安装工作,并进一步促进技术创新。
欧盟委员会按照2011年4月出台《智能电网:从创新到部署》的文件指导欧洲各国的智能电网建设,要求其成员国制定旨在实施智能电网的行动计划。为保证零售市场的透明性和竞争力,欧盟委员会将监测一体化能源市场立法的执行情况。并通过能源服务指令引入对用户信息的最低限度需求的条款,指令的修订提案将在2011年6月被提出。
加拿大由于其分省管理的电力体制,目前暂无全国性的智能电网计划,由国家自然资源署进行全国智能电网建设工作的协调,重点放在如何提升电网对大规模可再生能源的接入能力和传输能力;
开放的智能电网
将电网系统以智能的方式打破森严壁垒,引进年轻与想象的智慧,使之成为一个面向公众开放的商业创新平台,这是本次研讨会加拿大带给我们的最大启示之一。
加拿大安大略省地市级电网公司—PowerStream公司的智能电网技术总监JohnJ.Mulrooney,P.Eng在接受北极星电力网的采访时表示:“和中国大规模开发风电场以及太阳能电站方式不同,安大略省倾向于分散化的开发模式,其可能并不需要并入电网。而智能电网的应用,让光伏组件更容易走进千家万户,将自发电力传入电网中。”
相比加拿大,在中国新能源发展进程中,并网已成为首要问题。在各种会议场合,专家、运营商、制造商都会提及限电,无法入网的问题。而在安大略省,这一问题并不突出。
在采访时,JohnJ.Mulrooney,P.Eng曾不只一次的对北极星电力网表示:“我们非常欢迎中国企业来加拿大发展,作为加拿大电网企业的领航者之一,我们能给你们带来新的机遇。”加拿大智能电网从体制到市场,其开放性可见一斑。
灵活的购电垄断
PowerStream公司是加拿大安大略省的龙头电力配送服务公司之一。“我们是加拿大的一家国企”,JohnJ.Mulrooney,P.Eng在北极星电力网问及在加拿大是否谁都可以进行“购电买卖”时介绍说到:“我们也是垄断的,只有我们才有权进行购电然后再进行配送,根据不同的市场情况,这个价格是不一样的,但是我们收取20%的服务费用是固定不变的。”
虽然同样是一种行业垄断,但是在加拿大,这种购电垄断也有其灵活的可取之处。在加拿大配电公司与下游的电力“卖家”之间,有一个固定的官方组织,这家组织可以自由选择向哪家发电单位进行购电,当然,其选择标准之一是“Themostinexpensive”即最便宜的。
在加拿大,配电侧市场的开放也从侧面促进电力市场的多元化,记者在翻开前来参加此次研讨会的加拿大电网公司的介绍时,也注意到一个细节,如PowerStream公司——电力配送服务公司、ClevestSolutions公司服务于电力等,“Service”——服务于电力,服务于用电端。灵活的购电垄断以及注重用户侧的服务细节体现,这应该是值得中国智能电网借鉴和学习的地方。
全新的市场机遇
加拿大地广人稀、住宅不密集,采用的是大规模输电线路进行电力传输。得益于其分散的发展方式、智能电网的双向传输功能等,对目前加拿大的电网公司来说,并网并不复杂,他们也不需要建设大规模、长距离的输电线路,现实情况是导致了很多输电线路显得极为陈旧以及电网设备老化严重。加拿大企业代表在研讨会上发表演讲时也提到:“大规模输电线路符合我国的现实情况,在我们国家目前电力设备存在着老化的问题,此次希望能学习中国在推广和实施智能电网技术的最新战略优势。”同时,他们也在会上爆料了一个“惊人的决定”——到2014年,关停国内所有的燃煤电厂!
这对中国电力设备制造企业来说,这是一个利好消息,或许,这是中国企业进入加拿大市场的全新机遇。同时,加拿大智能电网行业协会的秘书长在也表示,对于如何解决长距离电力输送的电能损耗,在一定的距离内,其国内有一种技术可以实现较高的优化。
日本智能电网的核心是建设与太阳能发电大规模推广开发相适应的电网,解决国土面积狭小、能源资源短缺与社会经济发展的矛盾;
日本一方面能源匮乏,除核电外,能源自给率只有4%,石油依赖度为50%;另一方面,由于《京都议定书》从2005年生效,和1990年相比,日本从2008年至2012年,二氧化碳等温室效应气体排放量有义务减少6%,这些客观因素逼迫日本大力发掘智能电网的潜力。同时2011年日本“核电危机”所带来的伤害和影响,也凸显了智能电网建设的必要性和紧迫性。
日本的电力基础设施比较完善,从发电厂到配电网都配备了监控装置和通信网络,已经具备了智能电网的部分功能,所以根据本国的实际情况,提出了日本智能电网的发展模式和方向,现介绍如下:
日本智能电网的组织体系
日本智能电网由日本政府经济产业省(以下简称经产省)主导,产官学结合,2009年11月在经产省设立“下一代能源?社会系统协议会”,以构筑环境和经济的协调可持续发展的低碳社会、大幅度引进新能源、满足下一代汽车的新需求、实现电力的稳定供给为宗旨,经产省内设“智能电表制度研究会”、“下一代送配电系统制度研究会”、“蓄电池系统产业战略研究会”、“下一代汽车战略研究会”、“下一代送配电网络研究会”、“下一代能源系统国际标准化研究会”、“智能社区论坛”等12个相关研究会,对智能电网的相关问题在经产省内进行广泛的研究和讨论。
2010年以后,随着国内外智能电网和智能社区进入实证阶段,为掌握巨大智能电网产业主导权,由日本经产省和超过500家企业以及团体成立官民协议会--“智能电网联盟”。联盟的会长单位是东芝公司,干事单位由伊藤忠商事、东京燃气、东京电力、丰田汽车、日挥、松下、日立制作所、三菱电机组成,下设国际战略、国际标准化、发展路线、智能家居等4个工作组,开展智能电网战略研究和技术提携。
日本智能电网领域的重点推进项目
经产省根据日本企业在智能电网的技术先进性,选出了7领域26相重要技术项目作为发展重点。如输电领域的输电系统广域监视控制系统(WASA)、配电领域的配电自动化、储能领域的系统用蓄电池的最优控制、电动汽车领域的快速充电和信息管理和智能电表领域的广域通讯等列入其中。
日本智能电网实证项目
2010年4月,日本经产省在横滨市、丰田市、京都府和北九州市开展了智能电网实证项目。京都府京阪奈节能城市项目,利用智能电表开展节能技术实证;横滨市开展智能家居技术实证;北九州市开展新能源接入技术实证;丰田市开展电动汽车技术实证。日本在美国、印度、中国等国家也同时开展了智能电网技术在海外的实证项目。

作者:变压器新闻网 来源:网络
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