http://m.henanjusheng.com 2011-04-28 09:42 來源:21世紀經(jīng)濟報
氣候組織2008年的一項研究數(shù)據(jù)指出,“到2020年,智能電網(wǎng)的應(yīng)用可以減少全球電力系統(tǒng)二氧化碳排放量的14%。”英國能源及氣候變化部也預(yù)測,未來五年內(nèi)全球智能電網(wǎng)市場規(guī)模將達270億英鎊。本文作者對美國當前發(fā)展智能電網(wǎng)可能遇到的障礙和亟須發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,提出智能電網(wǎng)應(yīng)上升至國家戰(zhàn)略進行頂層設(shè)計,充分利用和整合我國現(xiàn)有的基礎(chǔ),網(wǎng)絡(luò)“堅強”和智能并重,政府必須履行監(jiān)管責(zé)任,把握好智能電網(wǎng)投資建設(shè)節(jié)奏……
美國智能電網(wǎng):新技術(shù)帶來的潛在效益
美國皮尤研究中心(PEWresearchcentre)發(fā)布的名為“智能電網(wǎng)”的報告,對美國當前發(fā)展智能電網(wǎng)需要處理好的多方面產(chǎn)業(yè)關(guān)系和亟需發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,在全景式展示的基礎(chǔ)上,提出了有借鑒意義的政策建議。
現(xiàn)有電網(wǎng)存在的問題
美國電網(wǎng)是一個龐大和極復(fù)雜的系統(tǒng),包括集中電廠、輸電線路和配電網(wǎng)絡(luò),承載和持續(xù)保持著8500億瓦電力的供求平衡。它的運行可靠性達到了99.97%,每年停運的時間約為160分鐘。
然而,傳統(tǒng)電網(wǎng)的設(shè)計沒有采用最新技術(shù),不能為提高能源效率、節(jié)能和實現(xiàn)低碳經(jīng)濟目標提供保障。
智能電網(wǎng)可以處理以下問題,但這些問題同溫室氣體減排并不直接相關(guān)。
首先,電力中斷和電能儲運損失耗資每年超過1500億美元。對消費者而言,每年平均有2.5小時的電力中斷,這是相當大的經(jīng)濟損失。對于普通消費者,電力質(zhì)量干擾可能只是燈光閃爍或燈光變暗,但對于依賴高品質(zhì)電力(如通信網(wǎng)絡(luò)和管線)的高科技制造業(yè)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施來說,這些事件則會破壞運營和花費數(shù)百萬的經(jīng)費。
其次,對電網(wǎng)峰負荷管理效率低。峰負荷是指一天、一季或一年之內(nèi)最高的電力需求時段。電力需求表現(xiàn)為周期性和多變性,為滿足這種需求的變化,電力成本也不斷變化。但由于發(fā)電企業(yè)需求管理的工具有限,因此電力供應(yīng)必須不斷跟蹤需求進行調(diào)整。此外,電網(wǎng)必須不斷保持超額供應(yīng)的緩沖儲備,從而導(dǎo)致效率低、排放高和更高的成本。
第三,難以管理和處理復(fù)雜的信息。例如,接到消費者電話通知發(fā)電企業(yè)才能發(fā)現(xiàn)停電狀況。此外,消費者很少了解電力如何定價以及他們正在使用的能源在不同時段具有不同價格等方面的信息。這些也是限制提高效率、節(jié)約能源和需求響應(yīng)的因素。
第四,使用可再生能源的挑戰(zhàn)。可再生能源發(fā)電由于其特點會產(chǎn)生比較大的波動(如風(fēng)能和太陽能)?,F(xiàn)有電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電的支持水平,使超過大約20%的能量難以確定。
第五,對分布式發(fā)電支持不足。由于現(xiàn)有電網(wǎng)是以發(fā)電站為中心,輸送電流到最終用戶的單向設(shè)計,因此為支持小型分布式發(fā)電,它必須升級到支持雙向電流的設(shè)計。添加如屋頂太陽能或微型風(fēng)力發(fā)電等分布式發(fā)電單元,對現(xiàn)有的電網(wǎng)來說,都會使管理更為困難。
第六,插件式混合動力車的部署對電網(wǎng)壓力大。在未來幾十年,插件式混合動力車的部署是電力系統(tǒng)面臨的主要壓力。由于插件式混合動力車周期充電的特性,對現(xiàn)有的電網(wǎng)來說,不僅成本高昂而且技術(shù)實現(xiàn)也比較困難。
美國智能電網(wǎng)進一步發(fā)展的障礙
在美國,大部分智能電網(wǎng)所需要的技術(shù)都在積極開發(fā)或已經(jīng)可以商用,其實用性目前正由數(shù)百個在全國各地開展的先進測量基礎(chǔ)設(shè)施項目實踐反饋。至少有10個不同的聯(lián)盟正在提高智能電網(wǎng)技術(shù),并進行研發(fā)、組織標準和互操作性的研究。市場占有率也有所增加,家用和商用的智能電表從2006年占1%提高到了2009年的4.7%。某些州,智能電表占有率已經(jīng)達到20%。
南加州愛迪生市,通過它的智能連接計劃,計劃給所有的家庭和小企業(yè)客戶安裝智能電表(大約530萬塊),并開始進行動態(tài)定價和需求縮減的嘗試;該項目預(yù)計可以避免增加十億瓦的電力消耗和相應(yīng)降低消費者的電費。
佛羅里達電力與照明、通用電器、思科系統(tǒng)和銀泉網(wǎng)絡(luò)合作投資兩億美元,建立了一個包括100萬家庭和企業(yè)的、基于互聯(lián)網(wǎng)和開放式標準的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)有望為消費者節(jié)省10%到20%的電費,智能電網(wǎng)投資費用的一半由發(fā)電廠支付,另一半由“2009美國復(fù)蘇與再投資法”支付。
但智能電網(wǎng)的進一步發(fā)展仍將遇到以下幾方面的障礙:
預(yù)付消費開支
2009年,對200家發(fā)電企業(yè)經(jīng)理的調(diào)查顯示,42%的受訪者將“預(yù)付消費開支”作為智能電網(wǎng)發(fā)展的主要障礙。而這項因素在消費者的調(diào)查中得到印證,95%的受訪者表示,他們更傾向于在確認他們的電力消費信息后才付費;只有20%的人愿意預(yù)付消費開支。通過法規(guī)批準增加用于智能電網(wǎng)的投資總是比較困難的,而且各州的接受程度也不相同。
缺乏標準化
30%的發(fā)電企業(yè)經(jīng)理將“缺乏技術(shù)標準”作為部署智能電網(wǎng)的主要障礙。關(guān)于互用性和技術(shù)標準的不確定是目前發(fā)電企業(yè)面臨的最大風(fēng)險。
監(jiān)管障礙
發(fā)展智能電網(wǎng)的許多障礙涉及到監(jiān)管問題。電力是國家傳統(tǒng)的監(jiān)管領(lǐng)域。但現(xiàn)行監(jiān)管結(jié)構(gòu)和監(jiān)管權(quán)限只能松散地協(xié)調(diào)關(guān)系,當項目受到多層次的審查,最終做出的許多決定可能是不明確的。由于當?shù)?市,縣)、州級和聯(lián)邦司法管轄權(quán)限的重疊,相互矛盾的決策可能導(dǎo)致數(shù)年的監(jiān)管延誤問題。一些監(jiān)管決定也可以在法庭上受到挑戰(zhàn),導(dǎo)致在各環(huán)節(jié)上出現(xiàn)更多的潛在延誤。這一系列的延遲會大大增加智能電網(wǎng)項目的成本和監(jiān)管風(fēng)險。
缺乏普遍認識
因為智能電網(wǎng)是一個新的概念且有關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速,因此在消費者、管理者、決策者之間,對其成本和收益的理解上還有誤差。在不同理解的基礎(chǔ)上構(gòu)建的利益相關(guān)者聯(lián)盟可能會得出不同的結(jié)論。
美國:政策傾斜為智能電網(wǎng)開道
美國2007年頒布的能源安全法提出,由國家標準與技術(shù)研究院同產(chǎn)業(yè)界協(xié)商為智能電網(wǎng)技術(shù)制定全國性的技術(shù)標準,如電網(wǎng)智能化聯(lián)盟,并同其他標準組織保持密切聯(lián)系,如電氣和電子學(xué)研究工程師協(xié)會。對發(fā)電企業(yè)來說,標準改變所帶來的技術(shù)風(fēng)險是最大的風(fēng)險。對于產(chǎn)業(yè)鏈上的所有利益相關(guān)者,只有制定切實可行的國家標準并使之制度化才可能加速發(fā)展。標準將涵蓋智能電網(wǎng)的設(shè)備通訊及其安全等技術(shù)領(lǐng)域。
美國2007年頒布的能源獨立和安全法和2008年與2009年先后出臺的有關(guān)經(jīng)濟刺激法案,都授權(quán)聯(lián)邦基金要資助智能電網(wǎng)項目及其研發(fā)。其中,2009美國復(fù)蘇與再投資法要求撥付43億美元用于智能電網(wǎng)項目。同時,該法要求提供一億美元用于智能電網(wǎng)技術(shù)工人的培訓(xùn),向國家標準與技術(shù)研究院提供1000萬美元經(jīng)費,用于同產(chǎn)業(yè)集團協(xié)商制定智能電網(wǎng)互操作框架協(xié)議。
盡管目前電網(wǎng)滿足行業(yè)標準要求的可靠性平均達到了99.97%,但在各發(fā)電企業(yè)中存在差異。聯(lián)邦政府可以運用直接的激勵工具,為投資智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)電企業(yè)提供賦稅優(yōu)惠,或?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)技術(shù)裝備的折舊期縮短到五年。
許多從事智能電網(wǎng)項目的發(fā)電企業(yè)發(fā)現(xiàn),他們用在通信和IT基礎(chǔ)設(shè)施方面的成本花費,要遠大于在智能電網(wǎng)本身組件方面的投入。因此,創(chuàng)建一個全國性的寬帶基礎(chǔ)設(shè)施,同時發(fā)揮智能電網(wǎng)的杠桿作用,可以讓通信和電力部門同時受益。
因為各州負擔(dān)了智能電網(wǎng)的項目審批和發(fā)電企業(yè)成本補償?shù)闹饕?zé)任,所以各州的智能電網(wǎng)部署水平存在顯著差別。對州一級水平謹慎的成本補償,制定聯(lián)邦鼓勵措施有助于加快智能電網(wǎng)的部署。