刘伟勋
无论是着眼于拉动经济加速复苏,还是致力于抢占未来产业革命的制高点,在中国,发展智能电网都已成为各界共识。不过,如何定义中国的智能电网,以及选择什么样的路径,至今仍处于研究探讨阶段,很多关键问题仍在寻找答案。
在政府层面,国家发改委、工业和信息化部、科技部等部委,正在进行智能电网相关课题的调研,内容包括多目标优化、电力储能、信息集成等。尽管已取得初步进展,但距离国家出台统领全局的智能电网发展规划,仍有相当长的道路要走。
国内两大电网企业,即国家电网公司和南方电网公司,也在紧锣密鼓地对智能电网进行研究论证。前者率先在今年5月提出了分阶段发展坚强智能电网的规划,计划在2020年全面建成统一的坚强智能电网。
国家电网提出的 “智能电网”,以该公司近年力推的特高压电网为基础,欧美则倾向于在现有电压等级下,以分布式能源系统接纳更多的可再生能源。究竟是“一特四大”(特高压,大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源基地)的全国“一张网”,还是清洁高效的分布式电网更能代表未来,仍有待实践的检验。
方向与路径
最近一段时间,“坚强智能电网”成为国家电网公司使用频率最高的关键词之一。在这家总资产1.65万亿元,经营区域覆盖88%国土面积的中央企业内部,每个部门都在研究与智能电网相关的课题。即便是财务、人力资源、对外联络等服务部门,也从总计20多个课题中,选择了与自身工作相关的课题进行研究讨论。
国家电网公司的 “全民动员”,既是在落实国家和公司高层的指示,也是在为未来中国版本的智能电网建设全面展开进行准备。
今年5月21日召开的 “2009特高压输电技术国际会议”上,国务院副总理张德江明确表示,我国已把发展智能电网纳入国家的能源战略,中国将从实际出发积极探索符合国情的智能电网发展道路。
在上述会议上,国家电网公司总经理刘振亚首次提出了建设坚强智能电网的战略目标,并勾勒了这一电网的大致图景。他表示,国家电网公司结合基本国情和特高压实践,确立了加快建设坚强智能电网的发展目标,即立足自主创新,加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。
对于智能电网(SmartGrid),目前没有确切的定义,各国的提法也不尽相同。其共同的指向,是采用先进的数字和通信技术对传统电网的各个环节进行升级改造,使之更加安全、可靠、环保、经济、高效,电网能灵活地接纳更多的可再生能源,并可与用户之间进行电能、信息的双向流动。
IBM从技术和管理 “随需应变”的角度,将智能电网描述为:在物理的电网之上,建立基础信息沟通平台,将相关的设备、装置、系统、用户、员工、电能等互动起来。通过对用户侧和需求侧的随需访问和智能分析,从而实现更智慧、更科学、更优化的电网运营管理,以达到提升更高的安全保障、可控的节能减排和可持续发展的目标。
在国家电网公司看来,智能电网首先应当是一个坚强的电网。坚强是智能电网的基础,智能是坚强电网充分发挥作用的关键,两者相辅相成、协调统一。
在构建坚强智能电网的路径上,国家电网公司提出了 “三步走”的规划。2009年至2010年为规划试点阶段,重点开展规划、制定技术和管理标准、开展关键技术研发和设备研制,及各环节试点工作;2011年至2015年为全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设;2016年至2020年建成统一的“坚强智能电网”。
目前,国家电网公司对智能电网的规划研究工作正在加紧进行,其范畴已不局限于技术视角,而是延伸到社会观念、发展战略、政府建议等更为宏观的层面。其中,一个值得关注的核心问题是,较之美国、欧洲的智能电网计划,中国的智能电网如何契合本国国情,如何依托现有的基础发展,并在整体水平上不低于国外。
国家电网公司的战略选择是在特高压电网的基础上建设坚强智能电网,提出在加快建设由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流构成的特高压骨干网架,实现各级电网协调发展的同时,围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等主要环节和信息化建设等方面,分阶段推进坚强智能电网发展。
而在被称为 “中国智能电网第一人”的中国科学院科学时报社首席经济学家武建东看来,国家电网公司上述战略的核心,仍然是依托中央集权制的国家体制营建特高压电网基础上的电网现代化,其电力中枢系统仍然没有摆脱大煤电、大水电,而以实现电网骨架更大体系的统一为目标。
武建东提出了一个大胆的设想,即建设“一网多线”的中国式智能互动电网,在现有电力线的基础上,添加两三条光纤线缆,通过电力光纤复合电缆电网的模式解决民用网、政府网和军用网三网捆绑电缆线互动运行的问题。在这种模式下,电力产业将从中低端的电力供应上,提升为综合能源、通讯和信息服务商,实现有插座的地方就可以高速上网。
这一设想最大的障碍并不是技术问题,而是中国存在多年的产业分割和政策限制。同时,它要求中国电网的发展战略有必要进行大规模调整,首要发展目标应从电网输送方式的变革,即特高压计划调整为电网的效率革命。
特高压还是分布式
在政府层面,尽管智能电网已被列入国家的能源战略,但业界期待的智能电网发展规划目前仍未出台。在智能电网的规划上,一个悬而未决的核心问题是,中国的智能电网能否,以及如何将以特高压骨干网架支撑的 “一特四大”电网,与国外流行的建立在客户端的分布式能源系统有机结合。
在国家电网公司看来,中国一次能源资源分布与生产力布局很不均衡的基本国情,决定了实施“一特四大”战略,即加快建设特高压电网,充分发挥特高压长距离、大容量、高效率、低损耗输电的优势,促进大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和更大范围的资源优化配置,是从根本上解决煤电运紧张等问题,保障国家能源安全,服务经济社会可持续发展的必由之路。
2004年以来,尽管业界曾经出现过一些争论,但国家电网启动的特高压电网论证和建设工作不断提速。今年1月6日,国家电网公司主导建设的首个特高压工程——晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运,到目前一直保持稳定运行。
以特高压交流试验示范工程为起点,国家电网公司正“整体、快速”推进特高压电网建设。据了解,今明两年,国家电网公司计划投资830亿元 (其中特高压交流570亿元,特高压直流投资260亿元)建设特高压电网。
按照目前的规划,国家电网公司计划在2020年前后,基本形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压电网,实现“西电东送,南北互供”。
经济危机中,国外提出加快建设智能电网以来,国家电网公司提出了以特高压电网为基础发展中国特色智能电网的计划。
国家电网公司副总经理舒印彪表示,中国的智能电网首先是一个坚强的电网,其中,具有长距离、大容量输电特征的特高压电网将成为核心环节。这是由中国经济发展阶段、能源集中分布特点所决定的。
他表示,由于国情、发展阶段及资源分布的不同,中国和美国在智能电网的内涵及发展方向、重点等诸多方面有所区别。中国的智能电网将主要以特高压电网为主干电网。
在应用环节上,美国发展智能电网重点在配电和用电侧,推动可再生能源发展,注重商业模式的创新和用户服务的提升。而中国的智能电网主要包括发电、线路、变电、配电、用户、调度等环节,是将电力流、信息流、业务流融为一体的完整体系。
与中国全力推进特高压电网建设、进行远距离输电的做法不同,国外目前发展智能电网的重点并没有放在不断提高电压等级上,而是优先发展更为高效、节能的分布式能源系统。
分布式能源系统是指分布在用户端的能源综合利用系统,既可独立运行,也可并网运行,而无论规模大小、使用哪种燃料或应用哪项技术。相对于传统的集中供电方式而言,分布式能源将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出冷、热、电能,也可向电网并网发电。分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。
较之集中供电系统,分布式能源的明显优势是减少电能在远距离输送中的损耗,同时在能源安全上,当电网出现大面积停电时,分布式能源能提供及时的能源供应。
此外,分布式能源系统对于发展太阳能、风能等可再生能源至关重要,用户可以灵活地就近使用可再生能源,不必完全依赖大型电网。而在国家电网公司看来,清洁能源可以通过特高压电网大规模、远距离输送,在全国范围内优化配置,促进清洁能源的高效、安全利用,提高可再生能源的消费比重。
目前,在中国智能电网的建设上,能否将特高压电网与分布式能源相结合,建立稳定而又灵活的能源供应体系,是一个全新的课题。有人士认为,在现行的管理体制和强大的电网企业面前,二者很难兼顾。不过也有观点认为,二者并不矛盾。
国家发改委能源研究所副所长李俊峰就认为,过去人们只是单方面强调分布式能源,却不强调强大电网,如果没有强大电网的支持是不可能做好分布式系统的。
他举例说,德国的太阳能屋顶系统,有电自己用,也可送到电网中,这需要安装智能电表,引进双向计量方式。更重要的是电网能接纳这样的分布式能源系统。目前我国的风电装机不足2%,发电量还不到1%,暂时没有太多问题。如果像美国所说的到2030年风力发电占25%,欧洲所说的到2050年可再生能源占50%以上时,没有储能电网、储能系统来调节就不可能做到,所以必须要考虑智能电网与分布式能源协调的关系问题。
来源:经济观察网