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智能電網(wǎng)——信息革命和新能源革命的整合 |
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[ 通信界 / 韓曉平 / www.6611o.com / 2010/1/3 22:11:08 ] |
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在中國電力行業(yè)熱烈慶祝首座1000千伏交流輸變電項目，“晉東南——南陽——荊門”特高壓試驗示范工程建成投運的時刻，大洋彼岸的人們卻在熱議IBM公司CEO塞繆爾‧帕爾米薩諾對奧巴馬的一項新建議，將信息革命與新能源革命整合——大力發(fā)展智能電網(wǎng)（Intelligrid）。
華爾街金融海嘯使美國陷入1929年大蕭條以來最嚴重的經(jīng)濟衰退，新任總統(tǒng)奧巴馬為了應(yīng)對危機，集思廣益，奧巴馬的智囊們四處邀請科學家、企業(yè)家、投資家們出謀劃策。被譽為“藍色巨人”IBM公司是世界上最大的信息技術(shù)跨國企業(yè)，他們的建議對于美國，乃至世界未來技術(shù)發(fā)展方向都有重大影響。自進入信息時代，人們一直在關(guān)注一個什么樣的能源系統(tǒng)將與新時代相匹配？許多年來人們在幻想人類將建造一個將能源資源開發(fā)、輸送、庫存、轉(zhuǎn)換（發(fā)電）、輸電、配電、供電、售電、服務(wù)以及蓄能與能源終端用戶的各種電氣設(shè)備和其他用能設(shè)施，通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接在一起，通過智能化控制使整個系統(tǒng)得以優(yōu)化。這一系統(tǒng)將充分利用各種能源資源，特別是利用低碳的天然氣、風光水等可再生能源、核能、以及各種廢棄的資源等，靠分布式能源系統(tǒng)，能源梯級利用系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和蓄電交通系統(tǒng)等組合優(yōu)化配置，實現(xiàn)精確供能，對應(yīng)供能、互助供能和互補供能，將能源利用效率和能源供應(yīng)安全提高到一個全新的水平，污染與溫室氣體排放降低到一個環(huán)境可以接受的程度，使用戶成本和投資效益到達到一種合理而有利的狀態(tài)。
塞繆爾‧帕爾米薩諾的建議引起了全球和中國業(yè)界的高度關(guān)注，和訊網(wǎng)稱：“IT產(chǎn)業(yè)的深度革命和能源革命將成為孿生兄弟，智能電網(wǎng)改革將推動能源革命的深度裂變”。這一技術(shù)革命整合不僅會改變目前所有電器設(shè)備、信息產(chǎn)品的基本概念，使人類全面重新設(shè)計制造各種各樣基于新信息技術(shù)的電器產(chǎn)品。整合利用各種信息網(wǎng)絡(luò)進行多維數(shù)據(jù)交互，除了利用傳統(tǒng)的電話線、電視同軸電纜，以及手機網(wǎng)路、光纖寬帶和各種無線網(wǎng)絡(luò)，還可利用低壓電網(wǎng)的電力導(dǎo)線直接為信息電器進行更加便捷實用的數(shù)據(jù)交換。GE公司高度重視智能電網(wǎng)，他們認為“一旦你通過電力網(wǎng)建立了通訊系統(tǒng)，巨大的商機就出現(xiàn)了。”這一系統(tǒng)通過優(yōu)化需求使能源利用效率、設(shè)備利用效率和投資收益都得以大幅度提升，使發(fā)電設(shè)備保持在最佳工況狀態(tài)從而降低發(fā)電煤耗，使輸變電設(shè)備的利用效率和安全性被同步被優(yōu)化，使清潔能源開發(fā)、資源綜合利用與節(jié)能減排、能源（電力）需求側(cè)管理、能效經(jīng)濟、綠色配額交易融為一體，實現(xiàn)多維度整合優(yōu)化。
智能電網(wǎng)的核心技術(shù)是數(shù)字化電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、信息化家電和蓄能式混合動力交通工具，美國在此已經(jīng)進行了大量技術(shù)準備。美國《財富》雜志說，政府和業(yè)界研究估計，隨著配電系統(tǒng)進入計算機時代，現(xiàn)代化的數(shù)字電網(wǎng)將使美國能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節(jié)省800億美元新建電廠的費用。《紐約時報》刊文稱，美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究結(jié)果表明，僅使用數(shù)字工具設(shè)定家庭溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。若推廣使用需求側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)20年，則在建設(shè)、維護、運營電廠、變電站和電網(wǎng)方面節(jié)省700億美元，這其中40%的費用節(jié)省于發(fā)電，相當于30個大型燃煤電站無需投建。
美國科羅拉多州波爾得（Boulder）已經(jīng)成為全美第一個智能電網(wǎng)城市，美國多個州已開始設(shè)計智能電網(wǎng)系統(tǒng)，GE、IBM、西門子、Google、Intel等信息產(chǎn)業(yè)龍頭都已投入智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)。目前美國大約有1.3億塊電表，倘若包括計算機、傳感器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的投資在內(nèi)，若實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型，市場將拉動超過萬億美元的投資，成為巨大商機。僅南加州愛迪生公司將在未來四年投資17億美元為530萬個家庭更換智能電表。
美國還計劃使用超導(dǎo)輸電技術(shù)而并非特高壓輸電技術(shù)，超越四個時區(qū)將全國主要電網(wǎng)連接起來，以提高電網(wǎng)的安全性和電力調(diào)配能力。由于超導(dǎo)輸電無需高壓，可將輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至最低，真正代表了世界最先進的技術(shù)方向。美國紐約長島電力局（LIPA）與美國超導(dǎo)公司更聯(lián)合建設(shè)的世界上第一條高溫超導(dǎo)（HTS）電纜已于2008年4月22日投入商業(yè)運行。這一超導(dǎo)輸電系統(tǒng)在滿負荷運轉(zhuǎn)時能夠滿足30萬戶家庭的用電需求，僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導(dǎo)線，他們的輸電能力高達150倍。盡管這一工程造價昂貴，但是新型超導(dǎo)電纜的造價將降低五分之四，輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個優(yōu)點是這種電纜能夠防止由電網(wǎng)短路造成的故障電流。超導(dǎo)體有一種天生的電流限制能力，一旦電流增強到一定程度，它們就會失去超導(dǎo)性而變得像普通導(dǎo)體一樣有電阻，使電流衰減。因此，該技術(shù)也得到美國國土安全部的支持。
這一整合革命將會帶來雨后春筍般的各式各樣的新技術(shù)研發(fā)、新產(chǎn)品制造、新服務(wù)企業(yè)和新型投融機制，以及標準的制定和安全監(jiān)控機構(gòu)等。并會增加大量的就業(yè)機會，為美國乃至全球經(jīng)濟走出危機創(chuàng)造新的技術(shù)推動力和投資機遇，并使美國繼續(xù)保持在全球技術(shù)的制高點上。據(jù)分析，美國發(fā)展智能電網(wǎng)，8-10年內(nèi)整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過5萬億美元；美國同時發(fā)展超導(dǎo)輸電，8-10年內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過30萬億美元，美國就此走出危機并非天方夜譚。
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作者：韓曉平 合作媒體：中國能源網(wǎng) 編輯：顧北 |
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