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新聞詳細
  • 智能電網商機已現 世界梟雄誰將主導?
    新聞分類:行業資訊   作者:handler    發布于:2012-07-274    文字:【】【】【
    智能的年代,什么都要加上智能,能源的使用也不例外,智能電網(Smart Grid)概念由此而生。在智能電網下,輸出電力的插座未來可以上網、控制電器,甚至能把太陽能電池、風力發電機、能源采集所產生的電力再回傳給電力公司。智能電網已經成為全球最熱的能源話題之一。

    美國、歐洲、日本及中國都積極投入智能電網的發展,自2011智能電網的起飛年后,預計2012年將有重大發展,商機則將延續到2020年。

    智能電網主要涉及感測控制組件、網絡通信模塊、能源管理系統、芯片及智能電表等領域。智能電表系統是由每家每戶的電表信息搭配無線或有線的通訊網絡,將信 息傳送到電力公司的自動讀表控制中心進行分析。智能電網的商機,包含初期的電表及變壓器,未來更將延伸到電力調配、綠色能源,例如太陽能及風力等替代性能源。


    智能電表成敗關鍵在零組件

    智能電網將徹底改變人類對電力應用的認識,目前西歐、美、日等地區都為了節能減排而積極發展智能電網。整體的智能電網包括發電、輸電、配電及客戶端等部分。

    智能電表基礎建設(AMI)主要由智能電表、通訊系統、電表信息管理系統(MDMS)所組成,除了能取代人工抄表外,還可支持各種不同電價費率,提供用戶能源使用信息,并具有讓用戶自發性節能、停復電管理、進行電表設備資產管理等優點。

    智能電表表體的制造技術雖然不難,但是跨入該市場的門檻卻很高。

    首先,智能電表的主要客戶不是電力公司就是公共事業機構,他們長年提供電力給下游客戶,對于電表規格有自己的一套需求,這對于新進入者而言便形成一道無形的門檻,很難跨越。

    其次,智能電表需要的零組件對于環境的耐受能力要求較高。電表設備對于環境的要求十分嚴苛,畢竟電表裝設的位置不是戶外就是地下室,這些地方可能是高溫或 低溫環境,也可能是潮濕或干燥的地區,更可能經年累月受海風侵蝕或接觸到各類化學藥劑及氣體。而智能電表必須要求在這些環境下都能正常運作,與一般室內用 的資通訊產品有非常大的差異。因此,智能電表或許可視為一個需在惡劣環境下運作且具有通訊模塊的微型計算機,這使得有興趣投入該領域的制造商必須要具備生 產高環境耐受度元件的能力。

    智能電網商機大,美國欲掌控主導權

    節能低碳已是各國政府推動下一階段基礎建設的重點工作項目,如何更有效地使用能源將是刻不容緩的挑戰。目前日本、歐洲、美國、中國等國家地區政府與電力事 業單位都已經積極推出建設智能電網的相關政策,并直接投資相當于數百億元的資金。例如臺灣電力公司將在5年內編列334億元新臺幣,將該地區600多萬用 電戶更換成智能型電表。在2011年,如何通過有效運用通訊技術來整合發電、輸電、配電及客戶端的現代化電力網絡以提升能源使用效率及降低整體耗電量將成 為重要課題。

    據了解,智能電網全球總市值數年內可達428億美元。因此智能電網不僅是國家政策,也成為企業經營與產品開發的焦點。它將帶動以舊換新的趨勢,未來變電站 將更具智能特性和更有效率的用電分析能力,并帶動電子監控系統的發展。這些應用使得廠商在元器件、控制組件、網絡通信設備、管理軟件、相關裝置、系統規劃 建設等領域都有機會切入智能電網產業,分享龐大商機。

    智能電網的推行,當然需要政府部門的政策協助。目前美國、歐盟、中國、日本、韓國等國政府都已經積極推動智能電網相關政策的制定,其主要政策如下表所示。

    隨著節能低碳的時代來臨,美國欲通過抓住這波綠色商機來掌握智能電網的國際化標準,以控制該市場的主導權。美國能源部的報告指出,智能電網具有比投資金額 高出四倍的獲利空間。因此,美國計劃在未來20年內陸續投資1,650億美元,其獲利有望高達約7,000億美元。但是,在很多領域中,不掌握標準是很難 真正獲利的。例如日本盡管在數字電視、導航裝置及手機等產品與技術領域具有世界一流水平,但因缺乏國際共通標準,一直無法有效地將其推廣至全球市場。換句 話說,擁有技術而無法掌握全球共通標準是沒有建樹的,必須手上握有標準,才會成為獲利的來源。

    目前NIST(美國國家標準技術研究所)已就智能電網的發展議題與日本經濟產業省展開標準化討論,而IEC(國際電工委員會)也在美方的主導下展開了研 究。未來美國將陸續投資1,000億美元推動再生能源等綠色產業,目標是在2020年之前讓溫室氣體比2005年減少14%。實現該目標需加速發展節能、 再生能源及電動車等產業,而其基礎設施則以智能電網最具發展潛力,這才使得美國急欲搶得智能電網市場的主導權。

    另外,美國互聯網企業Google也開始跨界涉足智能電網軟件研發,目前已發布了可顯示各家電數分鐘內用電量的家用Web應用程序測試版。Google表 示,這種將能源使用量化的技術可讓用戶對使用了多少電一目了然,有望刺激用戶更加節約用電,并因此改變其用電方式,最高可減少5~15%的用電量。

    積極建構AMI,技術積累成發展后盾

    智能電網技術涉及發電、輸電、配電及客戶端等多個部分

    智能電網是將從供電端到用電端的所有設備通過傳感器連接形成綿密完整的用電網絡,并對其中用電信息加以整合分析以達到電力資源的優化配置,藉此降低成本、提升可靠性、提高用電效率。

    目前由于油電價格飆升,因此將IT技術與傳統電力配送系統結合的智能電網或將成為節能的最新解決方案。采用智能電網,不僅能夠讓電力公司完全掌握用戶的用電情形,個別用戶也可以通過自家電表掌握該區域的用電情形,從而對自家用電進行更合理的規劃。

    為了邁向低碳經濟,建設智能電網成為臺灣地區在節能減排策略上的重要環節,未來傳統電表將逐步更新為智能型電表系統,加上拓展大陸等市場,將可帶來龐大的 產業商機。目前臺灣地區“經濟部”能源局及臺電公司正積極規劃AMI項目,將充分運用該地區在通訊產業上的優勢,開發核心組件帶動產業發展,并通過大規模 建設與測試吸引相關廠商投入,拓展龐大的智能電網商機。

    據了解,AMI規劃重點包括:研究制訂AMI相關功能規格與標準;建立開放性測試平臺,提供廠商測試電表、通訊網絡、電表信息管理系統、數據安全性及可用 性等。預定在2010年高壓用戶先完成初期1,200戶電表,再于2011至2012年完成所有(2.3萬戶)高壓AMI建設,并將先驗證技術可行性及制 定規格標準,輔導相關廠商生產內建通訊模塊的數字電表,再逐步推動低壓用戶(1,200萬戶)建設。

    智能電網導航示意圖

    根據該機構的評估,臺灣地區預計每年投入62.8億元(新臺幣,下同)用于建構智能型電表基礎建設,可望創造每年68億元的效益,減少用戶每年253.5億元電費支出,并帶動相關產業781.9億元總產值,具有相當高的成本效益。

    臺灣地區本身完整的通訊技術基礎也有利于自主開發AMI技術。目前高壓AMI電表除電力測量芯片(含軟件)無法生產之外,其余組件如通訊模塊、電池、電表 信息管理系統等,當地廠商均可自行開發生產?;谖磥碇悄茈娋W產業鏈的龐大商機,臺灣廠商可在既有基礎上持續努力,積極把握用電端管理服務系統、電動開關 與配電變壓器等輸配電產品、智能電表相關網通設備以及芯片組與感測控制組件等領域的發展機會。

    智能的年代,能源的使用也要更聰明。智能電網不只會在發展過程中衍生出龐大商機,更將成為未來實施節能減排的一大利器。不過,科技的智慧終究還是冷冰冰的 零件,智能電網、智能電表都只是測量工具,并非安裝后即可節省電力;而透過這些工具來了解自己的用電情形,進而改變習慣節省不必要的用電,這才是真正節能 的方式。

    世界主要國家智能電網發展現狀盤點

    一、美國

    美國并不是智能電網技術最先進的國家,但卻是準備最為充分、計劃最為系統、推動最為有力的國家。從理論研究到實踐探索都積累了豐富的經驗。

    (一) 美國智能電網理論的沿革

    1.EPRI(美國電力科學研究院)的“Intelligrid”(智能電網)概念。ERPI是智能電網研究的先行者之一,早在1998~2002年間,該研究院即推動“復雜交互式網絡/系統”(CN/SI),試圖為電網開發一個中央神經系統,提高調度員對電網事故的預判能力。2001年,EPRI開始對智能電網的系統研究,并將其稱為“Intelligrid”,項目目的是創建一個將電力與通訊、計算機控制系統集成起來的架構。2004年,EPRI公布了《Intelligrid用戶指南與建議》、《Intelligrid功能需求》、《Intelligrid模型》以及《Intelligrid技術分析》等一系列文檔,并提出了公開的智能電網架構(Intelligrid Architecture),為公用事業機構提供了參照。此外,EPRI還開展了快速仿真與模擬、分布能源資源通訊協議等方面的研究。

    2.《Grid 2030》。2003年2月初,美國政府根據前兩年對能源和電力問題研究的成果,包括國家能源政策發展組報告(2001年5月)、《國家傳輸電網研究》(2002年5月)和電力咨詢委員會部長報告(2002年9月),提出有必要對國家電力傳輸系統進行現代化改造,以保障國家經濟安全和國家整體安全。

    2003年4月,美國能源部召集了來自電力企業、設備制造商、信息技術廠商、聯邦政府有關部門、大學和國家實驗室的65名資深人士共同探討美國電網的未來,并將會議成果歸納形成了題為《Grid 2030》的報告,指出要建設現代化電力系統,以確保經濟安全,同時促進電力系統自身的安全運行。該規劃的主要內容包括:為所有用戶提供高度安全、可靠、數字化的供電服務,在全國實現成本合理、生產過程無污染、低碳排放的供電方式,經濟實用的模式,建成超導材料的骨干網架?!禛rid 2030》還提出要將美國電網建設成為由全國性骨干網、區域電網、地方配電網和分布式微型電網構成的綜合性電網?!禛rid 2030》是一份具有里程碑意義的重要文獻,它首次從國家戰略高度對美國電網的遠景進行了全面系統地規劃和闡述,此后,美國智能電網的建設部署實際上都源自于此。

    3.《國家輸電技術路線圖》。為實現《Grid 2030》的目標并進行戰略部署,2003年7月,美國能源部再次組織電力行業相關單位召開會議,探討如何實現美國電力傳輸系統的現代化,并基于會議討論結果,于2004年發布了《國家輸電技術路線圖》(National Electricity Delievery Roadmap),總結了美國實現電網現代化的主要問題和挑戰,并提出相關建議。

    路線圖提出通過五種途徑實現《Grid 2030》愿景,包括:設計“Grid 2030”體系結構;發展“關鍵”技術;加速市場接受度;加強電力市場運作;建立更強有力的公共和私營之間的合作關系。路線圖還詳細介紹了國家電網實現現代化需要開展的一系列活動,但還有一些問題沒有涉及到,例如保障這些活動能順利完成的具體細節、截止日期以及所需要的資源等。這些補充計劃還需要電力行業相關單位做進一步思考?!秶逸旊娂夹g路線圖》具體實施路徑見下表:

    美國國家輸電技術路線圖實施途徑

    4.《智能電網系統報告》。隨著2009年美國政府大規模開展智能電網研發和建設,2009年7月,美國能源部公布了《智能電網系統報告》(Smart Grid System Report),全面檢視了美國智能電網發展狀況以及發展過程中存在的問題。報告指出,目前美國智能電網發展最大的問題就是費用問題,據統計,美國僅智能電網測量體系就需要投入270億美元,到2030年美國整個智能電網投入需達到1.5萬億美元。此外,智能電網標準的互操作性以及發展過程中相關政策的變化,也是智能電網發展面臨的問題。

    (二)美國智能電網規劃——智能電網理論與規劃

    目前,美國智能電網相關規劃主要有如下幾個方面:電力基礎設施戰略防護系統、Grid Wise與Grid Works、現代電網計劃、《能源自主與安全法案2007》中智能電網規劃和經濟刺激計劃中的智能電網研發計劃。

    1.電力基礎設施戰略防護系統。為使美國電網達到現代化,保證經濟安全和國家安全,從1999年起,美國國防部牽頭,組織美國電力科學研究院(ERPI)和華盛頓大學等機構,投資3000萬美元開發電力基礎設施戰略防護系統(strategic power infrastructure defense system,SPID)。該系統采用AO技術的三層Multi-Agent結構:底層為反應層(包括發電和保護);中層為協作層(包括事件/警報過濾、模型更新、故障隔離、頻率穩定和命令翻譯);高層為認知層(事件預測、脆弱性評估、隱藏故障監視、網絡重構、恢復、規劃和通信)。主要功能有電力和通信系統的快速在線評估、故障分析、自愈戰略、信息和傳感等。用以防護自然災害、人為錯誤、電力市場競爭、信息和通信系統故障、蓄意破壞等對電力設施的威脅。項目前期工作歷時5年,整個項目將于2025年完成。

    2.Grid Wise與Grid Works。在《Grid 2030》和《國家輸電技術路線圖》這二份文獻的指導下,自2003年起,在能源部的牽頭組織下,美國開展了一系列智能電網相關工作,主要包括:

    (1)創立美國智能電網聯盟(Grid Wise Alliance)。美國智能電網聯盟最初由7家電力公司組成,目前已經發展成為擁有100多家會員,涵蓋整個能源供應鏈的行業組織,這使得該組織在智能電網領域有了舉足輕重的發言權,從而成為現今北美地區最具影響力的智能電網行業聯盟。聯盟中大型科技公司如思科、谷歌、通用電氣等占24%,小型科技公司與軟件公司分別占會員比例的21%與11%,而傳統的電力公司只占19%。聯盟日常工作一是與政府決策層及行業監管機構溝通,為智能電網發展提供建議和反饋意見,二是教育公眾提高公眾對智能電網的認知。

    (2)啟動GridWise和GridWorks研發項目。2004年,美國能源部和智能電網聯盟簽訂了《行動計劃》(GridWise? Action Plan.),美國國會在2005財年預算中通過了GridWise和GridWorks兩項研發項目撥款計劃。GridWise項目由美國能源部和電網智能化聯盟(GridWise Alliance)主導,主要針對“軟件”,指的是信息系統集成技術和數字技術等在電力系統中的應用。GridWorks項目主要針對“硬件”,包括電纜導線、變電站、保護系統和電力電子等領域,關注相關技術產業化。自2007財年開始,這兩個項目經費列入“可視化和控制”(Visualization and Controls)項目經費中,不單獨核算??梢暬涂刂蒲邪l項目旨在開發通信和控制系統,支持自適應、智能化和集成分布式能源設備的電網運營。

    (3)建立美國智能電網架構委員會(GridWise Architecture Council,GWAC)。該委員會不是DOE正式的咨詢部門,但在GridWise項目中,DOE向GWAC提供有限的資助。委員會致力于促進和提升全美電力系統相關實體間的協同工作能力。

    3.現代電網計劃。2005~2006年,美國能源部國家能源技術實驗室(NETL)負責發起了“現代電網計劃”(Modern Grid Initiative,MGI),目的是對電網現代化愿景進行細化,并力爭在全國范圍內達成共識。計劃流程包括:制定現代電網的定義和愿景;分析技術和研究差距;確定技術和工藝需要;引導先進的技術項目;評估項目結果;激勵部署。

    4.《能源自主與安全法案2007》。為有效促進智能電網建設,美國國會于2007年12月通過了《能源自主與安全法案2007》(以下簡稱《法案》),其中專設第13章《智能電網》,首次從法律上確立了國家電網現代化政策并提出了多項措施,法案要求美國能源部在全國范圍內加快智能電網技術、服務與實踐的開發、示范與部署并起到核心作用。

    《法案》首先分析了影響智能電網發展的政策法規壁壘,要求能源部長在該法案頒布一年后向國會進行匯報智能電網部署情況,并以后每兩年匯報一次,以減小相關影響。其次,《法案》明確指示美國國家標準與技術研究院(NIST)研究建立一個草案和標準,保證智能電網各個組成部分的互操作性,并指出美國國會有權在州際電力傳輸時使用這些標準。再次,提供資金支持智能電網的部署。聯邦政府將為執行智能電網投資建設的公用事業機構提供最多50%的資金支持,還提出設立智能電網匹配撥款計劃,規定對于合格的智能電網投資項目補貼20%。

    5.經濟刺激計劃中的智能電網研發計劃。美國總統奧巴馬就職后,其新政目標中的一個重要組成部分就是發展智能電網產業,最大限度發揮美國國家電網的價值和效率,將逐步實現美國太陽能、風能和地熱能的統一入網管理。在總額高達7870億美元的經濟刺激計劃中,能源被列為優先投資的第一個領域,總額為405.5億美元,其中投入110億美元用于“智能電網投資計劃”的研究與發展。

    2009年4月16日,美國副總統拜登公布了能源部發展智能電網的詳細規劃。能源部將設立兩個專項計劃,分別為“智能電網投資撥款項目”(Smart Grid Investment Grant Program)和智能電網示范項目(Smart Grid Demonstration Projects),投資額分別為33.75億美元和6.15億美元。

    5月18日,朱棣文宣布加強對智能電網研發項目的支持力度,單個智能電網投資項目資助最高額可達2億美元,是原來的10倍,旨在讓承擔智能電網項目的單位能夠在比較高的起點進行;智能電網示范項目資助最高額從4000萬美元提高到1億美元。

    10月27日,美國總統奧巴馬宣布從經濟刺激計劃資金中撥出34億美元用于“智能電網投資撥款項目”,獲得撥款的包括私營企業、公用事業機構、城市和制造商等。加上項目承擔方的匹配資金,投資額將達到80億美元。

    11月24日,美國能源部長朱棣文宣布投資6.2億美元資助先進智能電網技術示范項目和綜合系統,共資助32個示范項目,包括大規模的儲能、智能電表、輸配電系統監控設備及一系列其他智能化技術,這些將會成為在更廣的范圍部署綜合智能電網的范例。私營部門將匹配10億美元,總計超過16億美元。

    美國智能電網相關規劃列表

    序號 名稱 負責部門 時間 投入金額 內容

    1 電力基礎設施戰略防護系統 美國國防部 1999~2025年 3000萬美元 開發電力基礎設施戰略防護系統

    2 Grid Wise與Grid Works 美國能源部、美國智能電網聯盟 2004年開始 495~627萬美元/年 向現有電力基礎設施安裝遠程通信設備、傳感器和計算機裝置來改進國家電網的工程,以減少開支,減輕電網負荷

    3 現代電網計劃 美國能源部國家能源技術實驗室 2005年開始 / 對電網現代化愿景進行細化,并力爭在全國范圍內達成共識

    4 《能源自主與安全法案2007》第13章《智能電網》 美國國會 2007年.12月通過 / 從法律上確立了國家的電網現代化政策并提出了多項措施,法案要求美國能源部在全國范圍內加快智能電網技術、服務與實踐的開發、示范與部署并起到核心作用

    5 經濟刺激計劃中的智能電網研發計劃 美國國會 2009年 110億美元 升級電網,逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統一入網管理,最終從降低用電成本、減少石油依賴并創造就業機會中獲得最大回報。

    (一)歐洲智能電網理論的沿革

    歐洲由于傳統化石能源短缺,風電和太陽能發電等可再生能源發電得以快速發展,解決風電等可再生能源的并網發電和 減少溫室氣體排放成為促進歐洲智能電網建設的主要驅動力。隨著歐洲統一電力市場的建設和各國電力市場的開放,電力公司面臨較大的市場壓力,需提高用戶滿意度,爭取更多的用戶。因此,加強與用戶的互動和降低電價成為歐洲智能電網建設的重點之一。

    1.智能電網技術平臺。為促進智能電網的規劃與發展,2005年歐盟成立了智能電網技術平臺(Smart Grids European Technology Platform),又先后發布了《歐洲未來電網愿景與戰略》(2006)、《歐洲未來電網戰略研究議程》(2007)、《歐洲未來電網戰略部署方案》(2008)三份重要文件。從中可以看出,歐洲智能電網的研究主要涉及以下幾個方面:電網智能配電結構,電網智能運行,智能電網管理,智能電網的歐洲互用性,智能電網的斷面潮流問題。歐洲未來智能電網結構如下圖所示。

    歐洲智能電網示意圖

    在歐洲,能源發展終期目標是分布式發電,而不是強調電網規模的擴大。因為天然氣是歐洲發電用主要能源,發電裝機的增量或存量調整主要依賴新能源或可再生能源,電力需求趨于飽和。歐洲未來電網發展依托自然和分散的電源點,電廠自主發電或進行高度集中的網絡管理,有大的發電廠,同時,還有大量分散的和太陽能或家庭用的冷熱電聯產(CHP)裝置。在這類電力系統里,儲能和電能質量控制技術的進步是智能電網發展的主要因素。

    2.智能電網技術路線圖。2006年,歐盟理事會在綠皮書《歐洲可持續、富競爭力和安全的能源戰略》(A European Strategy for Sustainable, Competitive and Secure Energy)中強調歐洲已經進入一個新能源時代,歐洲能源政策最重要的目標是供電的可持續性、競爭性和安全性。未來整個歐洲電網必須向所有用戶提供高度可靠和經濟有效的電能,充分開發利用大型集中發電機和小型分布電源。智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。

    2009年10月,歐盟公布了戰略能源技術計劃(SET-Plan)路線圖,旨在加速低碳技術發展和大規模應用,其中將智能電網作為第一批啟動的六個重點研發投資方向之一,從電網的技術、規劃架構、需求側參與和市場設計四個方面,提出了2010至2020年智能電網技術發展路線。其戰略目標是:到2020年實現35%的電力輸配來自于可再生能源,到2050年實現完全除碳化;將各國電網納入一個基于市場的泛歐大電網中;保障為所有消費者提供高質量電力,并使其主動參與提高能源效率;發展電氣化交通等新領域。為此,公共和私營部門應投入經費20億歐元。

    3.歐洲“超級智能電網”計劃。歐洲超級智能電網(Super Smart Grid)是將高壓直流輸電網絡與智能電網結合起來的廣域智能網絡。歐洲計劃通過超級智能電網計劃,充分利用潛力巨大的北非沙漠太陽能和風能等可再生能源發展,滿足歐洲能源需要,完善未來的歐洲能源系統。

    2006年,歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》明確強調,歐洲已經進入一個新能源時代,智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。2009年初,歐盟有關圓桌會議進一步明確要依靠智能電網技術,將北海和大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網,以實現可再生能源大規模集成的跳躍式發展。以英法德為代表的歐洲北海國家,2010年1月正式推出了聯手打造可再生能源超級電網的宏偉計劃,該工程將把蘇格蘭和比利時以及丹麥的風力發電、德國的太陽能電池板與挪威的水力發電站連成一片。 包括德國、法國、比利時、荷蘭、盧森堡、丹麥、瑞典、愛爾蘭和英國在內的歐洲9國,還希望在2010年9月前制定新一輪規劃,在未來10年內建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網,這是實現歐盟承諾的關鍵步驟之一——到2020年為止,可再生能源在歐盟能源供應系統中的比例將達到20%。

    國際能源署預計,到2030年,歐洲需要為電網升級改造投入約5000億歐元,其中智能電網比重最大。歐洲智能電表市場過去幾年取得了重大進展,許多國家邁向電網全面自動化,其中意大利已有一大半的傳統電表改換為智能電表,丹麥電力的近20%來自風力發電,已開發出世界上最智能的電網。

    此外,“超級智能電網”計劃也面臨一定風險。① 項目風險投資龐大:利用HVDC輸電將5GW電力從非洲北部輸送至歐洲,目前預計耗資100~250億歐元,具體數字則取決于采用的發電技術,實際可能超過這一數目。② 市場競爭力的不確定性:大多數分析師對非洲北部可再生能源發電量從入網點到歐洲AC電網的成本定價為5~20歐元/千瓦小時,而這一定價對于其他形式的可再生能源以及其他發電技術是否適用尚未確定,且未來的碳價及恐怖分子的破壞也必須加以考慮。③ 政策不確定性:目前,歐洲未來的能源氣候政策以及相關長期可預見方案幾乎為零。④ 輸電方面的地方政治障礙:在歐洲,獲得建造長距離輸電線路的許可證非常困難,從地中海至歐洲心臟建造輸電線路,需要涉及幾個國家的上百個當地司法機關的批準。⑤ 進口依賴性:從非洲北部進口電力增大了歐盟能源進口依賴性,但不同于傳統能源的進口依賴,非洲向歐洲提供的這部分用于發電的可再生能源禁止在全球市場上出售,但傳統能源可以轉賣給別的國家。⑥ 缺乏政治動力:相比歐盟氣候保護、促進可再生能源發電及傳輸等問題,政府參與智能電網建設的政治壓力不足。

    延伸:歐洲及北美特高壓大電網發展

    1、北美互聯電網

    北美互聯電網是美洲最大的互聯電網,服務人口4.4億、裝機規模12.7億千瓦。由東部電網、西部電網、德州電網和加拿大的魁北克電網四個同步電網組成。

    其中,東部電網裝機超過7億千瓦,覆蓋面積520萬平方公里;西部電網裝機2億千瓦,覆蓋面積380萬平方公里。

    北美聯合電力系統

    2、歐洲電網

    歐洲電網

    歐洲電網主要由歐洲大陸電網、北歐電網、波羅的海電網、英國電網、愛爾蘭電網等5個跨國互聯同步電網,以及冰島、塞浦路斯2個獨立電力系統構成,其中歐洲大陸電網是世界上最大的同步電網之一,服務人口人口7.3億,覆蓋歐洲24個國家,面積450萬平方公里,裝機規模達6.7億千瓦。

    亞太地區國家眾多,各國社會經濟發展情況迥異,電力工業發展現狀差異明顯,因此各國智能電網建設特點和方向有所不同。日本的特點是在現有網架基礎上,在特定環節重點投入。

    (1)日本政府對智能電網的政策支持

    日本政府主導該國智能電網的整體規劃、對外合作和制定標準等,為智能電網的持續發展奠定基礎。

    具體工作如下:由日本政府主導,日美間已合作開展了“智能電網”試驗;日本政府于2010年開始了在孤島的大規模構建智能電網試驗,主要驗證在大規模利用太陽能發電的情況下,如何統一控制剩余電力、頻率波動以及蓄電池等問題;日本經產省設立了“智能電網國際標準學習會”,為謀取“智能電網國際標準”話語權做準備;日本經產省還在2010年度預算申請中列入55億日元(約4億元人民幣)用以支持研發智能電表和蓄電池技術,并進行新一代智能電網系統的實證試驗。

    (2)日本智能電網的發展現狀

    日本電網基礎設施相對完善,從發電站到各配電網都具有現成的傳感器網絡與通信網絡,可以監控電力情況,已經具備很高通信功能,且一直在維護并增強這方面功能。日本國內各方面的發展情況:

    企業層面:日本九州電力與沖繩電力將在九州及沖繩的島嶼地區,對利用太陽能等可再生能源的“島嶼微電網”進行驗證試驗。兩家公司將利用日本能源廳的“孤立島嶼電力系統引入新能源補助金”,導入太陽能發電以及使用鋰離子充電電池的蓄電池設備,對電力系統與可再生能源的聯動進行驗證。

    日本日立制鐵所與東芝公司等設備制造企業已進軍美國智能電網市場,與美國國內十多家企業聯手,在美國南部研發太陽能發電高效控制系統。

    行業層面: 日本電氣事業聯合會發表了“日本版智能電網開發計劃”,以2020年為目標,著重開發太陽能發電輸出預測與蓄電池系統。在該機構敦促下,日本的 10大電力企業正在共同實施太陽能發電數據測算與分析工作,開展蓄電池與太陽能相組合的小規模電源試驗。

    研究機構層面:2009年3月,東京工業大學成立“綜合研究院”,智能電網是其主要研究任務之一;2009年7月,日本電力中央研究所設立了“智能電網研究會”;2010年開始,日本東京電力、東京工業大學、東芝公司和日立制鐵所等單位將在東京工業大學校園內聯合開展日本智能電網示范工程試驗,試驗期為三年,一方面利用家用太陽能電池板供電,另一方面將剩余的電量儲存在蓄電池中并轉賣給電力企業。

    (3)日本智能電網的發展趨勢

    繼續圍繞太陽能發電建設智能電網。日本智能電網開發計劃的核心是開發“與太陽能發電時代相應的輸電網”,包括:太陽能發電輸出功率預測系統、高性能蓄電池系統和火力發電與蓄電池相組合的供需控制系統。

    蓄電池技術是智能電網發展重點。因日本單門獨戶的建筑比較多,家庭為單位的太陽能發電的模式因此也成為重要選擇。在這種背景下,日本計劃在各建筑物內分別設置蓄電池,這樣就可以在建筑物內部完成負荷控制,從而實現能源利用最優化。同時,起源于汽車行業的儲能技術發展也使得這種做法具有了現實可能性。

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