当电网具备了智能
如果把传统电网看做广播式的电视网,那么智能电网就是双向沟通的互联网;如果将互联网看做人与人之间的连接,那么智能电网则是连接了所有供电设备和用电设备的网络。在能源愈见紧缺的今天,智能电网带来的改变已经开始,也许你的下一块电表就会具备智能的特征。
在传统上,电力供应方和需求方的分界十分明显。各类电厂发出的电力经由变电站和输电线路密密铺开,散入千家万户;用户花钱购电,用多少付多少,电表上的数字一望而知。这种传统电力模型已经有了上百年的历史,而其弊病也慢慢显露出来。用电需求在不同时段不同区域的巨大差异、燃烧传统化石燃料带来的环境污染、能源使用效率的低下,开始成为人们迫切需要解决的问题。据美国能源部的研究结果,由于电网效率低下而造成的电能损失高达总电能的67%。
而智能电网,目前看来是解决这些问题的有效途径。2006年,IBM公司在中国发布了名为《建设智能电网创新运营管理——中国电力发展的新思路》的白皮书,提出智能电网的建设方案,试图解决电网企业普遍存在的数据收集、通信体系、应用系统、数据利用等方面的问题。在这一方案中,着重强调改革电力使用数据的采集方式,建议通过能够测量功率、电压、电流等实时用户负荷的智能电表,来收集更多有助于电网决策的数据,帮助电网运营方和电力使用者构建一个信息透明的网络环境,并且做出最优化的决策。
这份白皮书,是在欧美已经尝试运行了数年的方案基础上提出的。2001年,意大利一家电力运营商安装和改造了3000万块智能电表,减少了25%以上的用电高峰期负荷,节省的管理费用约达5亿欧元。之所以能有这样的收益,是因为使用智能电表的用户能够随时了解到用电状况,进而根据不同时段的电价重新考虑自己的用电计划,避免出现让电网无法承受的高峰时段负荷。
电网是由发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节组成的有机整体,正如互联网出现之前的工业时代一样,传统电网的效率会受到信息不对称、信息传输不通畅的影响,需要稳定的电力输入、电力不能大量储存的特性又让电厂不得不为了用电高峰而建设传统电网,而其他时间只能闲置。智能电网具备大量传统电网所无法实现的功能,从而消除传统电网的局限性。在发电方面,通过柔性输电技术保证智能电网能够接受不同等级、不同容量的发电和储能系统的接入,太阳能、风能发电等不稳定的可重用能源连接到电网时,应该像USB接口一样即插即用;数字化输电和变电设备可以根据需求随时调整,所有用电器可以彼此通过无线控制器互联以实现统一控制;电网运营者可以及时通过用户反馈的用电数据和优化模型来把握用电需求,随时调整电价的高低来管理电量消耗。人们可以在自家屋顶安装太阳能光伏电池,并且将用不完的电力销售给电网。每个人都是电力的供应者和使用者,这种思路看起来真像是互联网Web 2.0时代的翻版,只不过其中流动的不仅是数据,还包括电力。
提高收入、节能和环保的优势,让许多企业和国家都投入到智能电网的建设当中。印度安得拉邦电力公司的防盗电措施让3年内收缴到的电费增加了三分之一以上;美国的数家供电公司安装了变电站不规范操作方式检查传感器,使故障率大幅度下降;美国得克萨斯州、丹麦、澳大利亚的一些公共事业公司正在建设能够对能源系统实时监测的数字式电网,平均可为电力使用者节省10%到25%的电费,减少15%的电网高峰负荷,并且提升电网的可靠性、服务质量和效率。IBM与新能源企业Consert合作,在100个商业中心和住宅区的电器及其他能源密集处安装控制装置,6个月的实验结果表明,家庭和商业用电的平均能耗减少了15%,而在某些地方甚至达到了40%。在2009年,马耳他国家电力和水设施机构与IBM合作建立了世界上第一个全国性的智能电力水力系统。这一系统通过25万个智能电表实时监测电力使用,将数千个智能传感器配置在传输线、变电站和其他基础设施上以进行更有效的管理,当出现故障时可以快速排除。马耳他国家电力机构通过对这些数据的收集和分析来降低整体成本,同时减少耗费和温室气体的排放。
2009年9月,美国商业部下属的国家标准技术研究院公布了《智能电网互操作标准框架及路线》,将所有与智能电网相关的组织和个人分成了电力使用者、电力市场、服务提供商、电网运营者、大型发电厂、大型输电企业和面向使用者的输电企业七类。智能电网将在这七类组织之间建立双向的信息沟通机制,以取代过去单向的信息流动。在我国,电力科学研究院提出了建设可靠、经济、清洁、互动智能电网的目标,并且列出了时间表。2010年我国国家智能电网的第一批试点已经结束,即将启动第二批试点,智能电网将正式进入可操作阶段,国家电网投入了2274亿元用于电网建设,其中的重头戏正是智能电网。
随着智能电网的建设,以后我们再形容电力时也许不会再用“像自来水那样”的修辞方式,而换用类似“上传下载”这样的互联网术语。毕竟对于智能电网来说,它和自来水系统之间的相似度,已经不再那么高了。