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美國能源部數據顯示,雖然目前美國電網的可靠率高達99.97%,但美國仍需每年花費1500億美元彌補0.03%故障率帶來的損失。因此美國有人提出,即使投資上萬億美元,將現有電網升級成智能電網,把剩餘0.03%故障率排除在外,美國也能在10年以內收回成本。當然中國也不會在這樣的新興領域甘於人後,於是國家電網提出全麵建設以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎,以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的“堅強智能電網”。此外,歐盟也提出了發展跨越歐盟、北非、中東等國家和地區的“超級智能電網”。可以說現在是智能電網國際標準,甚至國內標準都未達成的“亂世”,誰又會成為這亂世中的英雄?在奧巴馬上任1周年之際,美國的智能電網發展又取得了怎樣的成就?
美國智能電網發展現狀
2009年1月25日,奧巴馬上台5天之後,美國白宮發布了《經濟複興計劃進度報告》,宣布未來3年以內將為美國家庭安裝4000萬個智能電表,同時投資40多億美元推動電網現代化。
2009年6月3日至5日,在美國加州舉行的會議上,英特爾公司製定“2030年能源技術、信息技術及電力係統與終端用戶負荷互動的智能電網信息互操作導則”(IEEEP2030)。以此推動電力工程、通訊和信息技術的融合,並冀望這個標準成為全球標準。
2009年12月4日,通用電氣(中國)有限公司與揚州經濟技術開發區在揚州舉行簽約儀式,在揚州建立智能電網“示範中心”,美國智能電網技術開始進入中國市場。
眼下,美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表(SmartMeter),目(mu)標(biao)是(shi)以(yi)家(jia)庭(ting)為(wei)單(dan)位(wei),隨(sui)時(shi)監(jian)測(ce)電(dian)力(li)消(xiao)費(fei)和(he)管(guan)理(li),更(geng)加(jia)有(you)效(xiao)地(di)實(shi)現(xian)輸(shu)電(dian)和(he)供(gong)電(dian)。在(zai)推(tui)廣(guang)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),美(mei)國(guo)政(zheng)府(fu)讓(rang)商(shang)務(wu)部(bu)下(xia)屬(shu)的(de)國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)及(ji)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)(NITS)在《能源獨立及安全法案》的規定下,評估目前美國所有的智能電網標準、測量方法、技術以及其他的支持服務。
美國智能電網技術特點
美國的智能電網又稱統一智能電網,是指將基於分散的智能電網結合成全國性的網絡體係。這個體係主要包括:通過統一智能電網實現美國電力網格的智能化,解決分布式能源體係的需要,以長短途、高低壓的智能網絡聯結客戶電源;在保護環境和生態係統的前提下,營建新的輸電電網,實現可再生能源的優化輸配,提高電網的可靠性和清潔性;這個係統可以平衡整合類似美國亞利桑那州的太陽能發電和俄亥俄州的工業用電等跨州用電的需求,實現全國範圍內的電力優化調度、監測和控製,從而實現美國整體的電力需求管理,實現美國跨區的可再生能源提供的平衡。
這個體係的另一個核心就是解決太陽能、氫能、水(shui)電(dian)能(neng)和(he)車(che)輛(liang)電(dian)能(neng)的(de)存(cun)儲(chu),它(ta)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)用(yong)戶(hu)出(chu)售(shou)多(duo)餘(yu)電(dian)力(li),包(bao)括(kuo)解(jie)決(jue)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)向(xiang)電(dian)網(wang)回(hui)售(shou)富(fu)裕(yu)電(dian)能(neng)。實(shi)際(ji)上(shang),這(zhe)個(ge)體(ti)係(xi)就(jiu)是(shi)以(yi)美(mei)國(guo)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)為(wei)基(ji)礎(chu),實(shi)現(xian)美(mei)國(guo)發(fa)電(dian)、輸電、配電和用電體係的優化管理。而且美國的這個計劃也考慮了將加拿大、墨西哥等地電力整合的合作。
美國發展智能電網重點在配電和用電側,推動可再生能源發展,注重商業模式的創新和用戶服務的提升。
它的四個孿生兄弟分別是:高溫超導電網、電力儲能技術、可再生能源與分布式係統集成(RDSI)和實現傳輸可靠性及安全控製係統,這個電網發展戰略的本質是開發並轉型進入“下一代”的電網體係,其戰略的核心是先期突破智能電網,之後營建可再生能源和分布式係統集成(RDSI)與電力儲能技術,最終集成發展高溫超導電網。
美智能電網五大基本技術
第一,綜合通訊及連接技術,實現建築物實時控製及信息更新,讓電網的每個部分既能“說”又能“聽”。第二,傳感及計量技術,支持更快更精確的信息反饋,實現用電側遙控、實時計價管理。第三,先進零部件製造技術,產品用於超導、電力儲存、電(dian)網(wang)診(zhen)斷(duan)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)。第(di)四(si),先(xian)進(jin)的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu),用(yong)於(yu)監(jian)控(kong)電(dian)網(wang)必(bi)要(yao)零(ling)部(bu)件(jian),實(shi)現(xian)突(tu)發(fa)事(shi)件(jian)的(de)快(kuai)速(su)診(zhen)斷(duan)及(ji)快(kuai)速(su)修(xiu)複(fu)。第(di)五(wu)接(jie)口(kou)改(gai)進(jin)技(ji)術(shu),支(zhi)持(chi)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)人(ren)為(wei)決(jue)策(ce)功(gong)能(neng),讓(rang)電(dian)網(wang)運(yun)營(ying)商(shang)和(he)管(guan)理(li)商(shang)更(geng)具(ju)遠(yuan)見(jian)性(xing)和(he)前(qian)瞻(zhan)性(xing)。
進展中的技術創新
夏威夷大學的配電管理係統平台(DMS):該能源管理平台將由夏威夷大學開發,它讓消費者實現了家庭能源管理,並讓發電廠的配電係統得到了升級。該平台將與高級測量體係(AMI)相結合,實時接收用戶端的需求反饋(AMI是一個用來測量、收集、儲存、分析和運用用戶用電信息的完整的網絡和係統);同時,它與能源自動化係統結合,實現能源節約。此外,該平台實現了分散電力、儲存、dianlifenpeixitongzhongfuzailiangdezuiyouhuafenpeijiguanli,shifenpeixitongchengweiyigeyoujizhengti,yuzhenggedianwangzhongdeqitazhengtigenghaoronghe。juxi,gaipingtaijiangzaixiaweiyizhoumaoyidaoshangdeyigebiandianzhanshiyong。
伊利諾伊理工學院的“完美能源係統”項目:“完美能源係統”是shi能neng滿man足zu每mei個ge消xiao費fei者zhe需xu求qiu的de電dian力li係xi統tong,它ta十shi分fen具ju有you彈dan性xing。該gai項xiang目mu將jiang設she計ji微wei型xing電dian網wang係xi統tong,實shi現xian電dian網wang中zhong的de不bu同tong情qing況kuang的de及ji時shi回hui應ying,同tong時shi增zeng加jia電dian網wang可ke靠kao性xing、減少電力需求。研究人員表示,該係統能夠應用在任何大都市中,並使消費者真正成為電力市場中的一份子。
西弗吉尼亞州“超級電路”項目:在西弗吉尼亞州,阿勒格尼電力公司(AlleghenyEnergy)的“超級電路”項目將把先進的監測、控製和保護技術結合在一起,從而增強供電線路的可靠性與安全性。該電網將整合生物柴油發電、能量儲存以及AMI和通信網絡,迅速地預測、確定並幫助解決網絡問題。
不過,在以往的一次事故中,超級電路中的所有用戶都受到了影響,電力丟失、yongdianzhiliangxiajiang。zhihou,elegenidianligongsijilixianggongzhongzhengming,tamenyounengliduidianwangjinxingzhongxinanzhuang,shishigubufennenggoujinkuaibeigeli,shiqitayonghubuhuishoudaoyingxiang,bingconglinjindedianwangzhongtiaoyongshengyudianli,shisunshijiangdaozuidi。
聖地亞哥“海濱城市微型智能電網”項目:gaiweixingzhinengdianwangdexingnengshiduyiwuerde,tanengzaifashengdaguimodianwangguzhangshishidianwangyudianzhanshixianjingquegeli,bingzaiguzhangxiufuhoujingquezaijiehe,duidianlishuchujihubuzaochengyingxiang。zaishengdiyage,“海濱城市微型智能電網”項xiang目mu將jiang證zheng明ming把ba多duo種zhong分fen布bu式shi能neng源yuan與yu先xian進jin的de控kong製zhi和he通tong信xin方fang法fa結jie合he在zai一yi起qi是shi行xing之zhi有you效xiao的de。該gai項xiang目mu的de目mu標biao是shi提ti高gao配pei電dian網wang饋kui線xian和he變bian電dian站zhan等deng電dian網wang組zu成cheng部bu分fen的de可ke靠kao程cheng度du並bing減jian低di高gao峰feng負fu荷he。不bu管guan是shi電dian站zhan發fa電dian還hai是shi消xiao費fei者zhe在zai家jia中zhong利li用yong太tai陽yang能neng發fa電dian、電力儲存都能通過AMI連接到變電站中去,並且高峰負荷不會超過5萬千瓦。
此外,科羅拉多州科林斯堡市及該市的公用事業部門也支持多項清潔能源計劃,其中一項涉及在5個用戶區域內把太陽能和風能等近30種可再生能源結合在一起。該計劃與其他一些分布式供電係統共同支持該市一個稱為FortZED的零能耗區。