——訪中國能源網CIO、著名能源研究專家韓曉平
發展智能電網,是電力行業響應黨中央、國務院節能減排、發展低碳經濟、實現產業升級的重要戰略部署和主要戰略導向,在世界各國紛紛掀起智能電網建設熱潮的大環境下,我國也在不斷加快這一步伐。
雖然智能電網在國內外風生水起,但人們對它仍缺乏深入的理解。為此,我們專門采訪了中國能源網CIO、著名能源研究專家韓曉平,他深諳能源領域與信息技術發展之道,在訪談中結合了豐富的事例,深入淺出地介紹了智能電網對能源利用所發揮的作用等問題,從智能電網到微網,從國外的成功經驗到電網企業的發展方向,一直到對智能電網打造的未來美好生活的暢想,韓曉平娓娓道來,拉近了智能電網與我們的距離,讓它離我們不再遙遠。

多能互補:一切盡在“網”中
靠信息技術革命的成果和理念,提升電網系統的能源效率,建造能源產業鏈的創新體系,智能化管理和優化配置電網中的各個電源和各種用戶,使供需之間實現協調優化,從而減少電源、電網、配電和用戶之間的能源浪費,提升供電安全性,提高投資效益是世界各國爭相發展智能電網的重要原因,智能電網將大量的分布式能源網羅其中,利用先進的信息技術對它們進行有效的配置互補。
關于智能電網所發揮的作用,韓曉平認為可以用“多能互補”四個字來形容,即利用智能電網來實現電網整體的協調。例如,我國最豐富的風能資源分布在西風帶區域,也是非常規天然氣,特別是頁巖氣和煤層氣非常豐富的地區,而那里的太陽能資源也很好。將太陽能、風電、非常規氣與規模匹配、啟停靈活的燃氣分布式能源系統組合形成一個一個多能互補的微網,并將多個微網系統組合,最終通過智能電網進行有效地輸出。
“智能電網的關鍵是在終端解決問題,智能電網本身是由于互聯網革命而產生的事物,所以要站在互聯網的角度,站在信息時代的角度來看問題,考慮問題”。韓曉平說道。
微網VS智能電網=局域網VS互聯網
由于我國能源資源的形式多樣,分布分散,所以在開發利用時也要根據實際情況因地制宜地進行。例如,我國在一些資源集中的地區不斷建設風電基地、水電基地、光伏基地等大型能源基地,由智能電網來承擔大規模開發利用新能源的任務。而在一些農村和偏遠山區,則把微網作為一種主要的能源利用形式。人們積極開發當地的小水電、小風電、沼氣或生物質發電來滿足電力供應。微網這種方式與發展智能電網的理念是否相悖?兩者之間是一個怎樣關系?
面對記者的提問,韓曉平巧妙地運用了一個比喻,使兩者的關系變得簡單易懂:“微網和智能電網的關系,就像局域網和互聯網的關系一樣,把無數個微網連接起來就是智能電網。” 這就如同我們的互聯網系統,將臺式計算機、手提電腦、IPAD、網路電視,甚至手機和一些智能電器用有線或無線局域網聯系起來,再將多個局域網連接組成互聯網的形態完全一樣,用網絡來匹配各種不同的資源以滿足各種用戶的不同需求。
他進一步解釋到,能源系統內可能存在多種分布式發電方式,包括天然氣的分布式發電,太陽能、風能等可再生能源的分布式發電等等,不同的資源支撐著不同的能源系統,不同的能源系統滿足不同的用戶需求。形成的一個一個微網將不同的用戶連接起來,實現用戶之間的彌合以達到平衡。實際上,微網并不僅僅涉及供電,在很多國家,它還兼顧了燃氣、供熱、供冷以及其他能源供應方式,綜合考慮了用戶的生活行為方式、蓄能、建筑智能化等多種因素。而智能電網的作用,就是將一個個互聯的微網與用戶串連在一起,形成一個巨大的網絡。當電網內部不平衡時,智能電網就負責在它們之間進行協調,最終實現全網的平衡。
為了便于理解,韓曉平舉了一個簡單的例子:10點鐘商場營業,那是它的用電高峰,而辦公室9點鐘才開門,商場可以先向辦公室供電和制冷,滿足它的需要,快到10點鐘時,辦公室已經冷了下來,這時它可以反過來再幫助商場應對用電高峰。如此一來,每個系統都不用擔心最大負荷,只需考慮最優負荷就可以,一方面減少了投資,另一方面,由于所有的基礎設施都在最優狀態下運行,所以能耗也降低了,安全性也得到了提高。最終反映在成本上就是電費、熱費的降低。智能電網就通過這種方式來精確地安排電和冷,實現各個分區的平衡,優化了電網的運行效率,提高了整體效益。
微網技術作為智能電網的重要組成部分,為分布式可再生能源發電提供了技術支持。但韓曉平同時指出,微網也可以獨立存在并發揮作用。例如,住在樓頂的居民可以利用光伏發電或者光熱發電,住在地面的可以利用地源熱泵或空氣源熱泵供暖制冷,樓頂住戶將電供給地面用戶,而地面用戶將冷熱能供給樓頂用戶,住戶之間可以單獨進行電力交易,彌補彼此的用電和供熱制冷缺口。
分布式能源利用:向西方取經
我國能源總量大,但人均擁有量低,屬于以煤炭為主體的“低質型”能源消費結構,污染大、浪費大,能源結構亟需調整,因此國家積極出臺政策,大力發展天然氣和非常規天然氣能源和可再生能源。而在利用天然氣和可再生能源進行分布式發電方面,歐美一些發達國家很早就開始了實踐,并且積累了不少豐富的經驗。
韓曉平指出,我們可以從中得到一些借鑒。在推廣分布式能源方面,丹麥的做法被各國競相模仿。作為全世界風電比例最高的國家,丹麥的風電裝機容量超過了全國發電裝機容量的20%,同時,它也是全世界分布式能源發展最好的國家,分布式能源星羅棋布,全國有50%以上的電來自分布式發電,70%以上的熱力也來自分布式供能。正是由于分布式能源多,所以風電也發展得好。丹麥考慮到用電高峰和用電低谷的出現時間與挪威大致相同,如果那時買電或售電,將收益甚微,而風電比分布式發電和電網的電都要便宜很多,所以該國在風電多的時候,會減少分布式發電,多購買風電,從而有效地調節了能源的利用,實現了風電與分布式發電的互補和平衡。韓曉平指出,歐洲和美國目前正在逐步采用這種分布式能源利用方式,已經不再建設大型電廠,美國GE公司也將它的大型燃氣輪機生產線賣給了日本,分布式發電將成為未來的主流趨勢,他建議我國也應在一些東部沿海城市和開發區進行推廣,以緩解能源供應緊張的狀況,減輕電網壓力,保證供電安全。
發展智能電網:開放是核心
智能電網已成為世界電網發展的必然趨勢,我國的電力部門也正處于思想的轉型期,該如何利用智能電網這一契機發展壯大自身?韓曉平強調,電網企業必須擁有開放的心態、開放的視野和開放的胸襟,從國家大局出發,努力提高能源利用效率、降低能耗,走一條開放式的發展道路。
國資委已表示未來電網公司將被列入公共事業企業,承擔社會的公共服務,企業的利益形態將發生重大變化,真正成為服務于廣大人民群眾根本利益的企業。電網企業只有堅持開放理念,以提供優質服務、提高國家能效為目的來發展智能電網,才能最終得到認可,從而建立起與人民群眾的友好關系,推廣更多的外延服務,如能源服務、節能服務、寬帶服務、信息服務、數據服務等等,創造出更多的價值。另外,由于智能電網本身就是開放的,電網企業要抓住這一特點,成為標準的制定者,讓智能電網成為中國未來創新的平臺,調動起更多機構、企業和家庭的積極性,讓更多的人參與到節能減排這一關乎人類共同利益的偉大事業中來,真正地實現自身價值。
針對電力企業如何實現服務轉型的問題,韓曉平建議應在提供電力普遍服務的同時,讓消費者通過分布式能源實現多樣化選擇,也讓自身在市場化的延伸服務中創造更多的價值和利潤。
未來十年:智能無處不在
五年之前,我們還不知道IPAD究竟為何物,五年之后,IPAD將何去何從,我們也不得而知。飛速發展的信息技術持續創造著一個又一個奇跡,不斷挑戰著大眾的想象極限。那么十年之后的智能電網將會是什么樣子?它又會給人們的生活帶來怎樣的變化?會為我們創造什么樣的財富?我們也可以自由地發揮想象。韓曉平也抒發了他的暢想。
十年之后,道路上可能40%甚至50%的交通工具都是電動汽車,而電動汽車在高速公路和主要交通干道上像動車組一樣連接行駛,不僅大大提高了道路使用效率,而且為無人駕駛提供了可能性。而在室內,每家都會有一個家庭能源中心,空調、電冰箱、熱水器、采暖器以及電視等實現整合,我們可以通過電視界面來查看各個家電的實時數據,統籌安排各項工作的進程,電冰箱的壓縮機不僅可以低谷制冰供空調使用,壓縮機的散熱器也能為生活熱水器供應洗澡水,實現能源梯級利用,從而避開高峰,優化能源利用,提高能源效率,降低成本。
那時,智能交通、智能樓宇、智能燃氣、智能氣象等等都會相互關聯,依靠信息技術,我們可以精確地預知云什么時候會飄過來,雨會持續多長時間,多久以后屋頂太陽能又可以繼續發電。手機還會自動提醒用戶:目前太陽不好,電動汽車要不要充電,如果充電要花多少錢。你不用親自規劃就能使你的用電成本降到最低,因為智能電表程序會提供最佳配置方案,決定是利用電動汽車的電,電網的電,還是屋頂太陽能發的電,又或者是微型燃氣發電機的電來度過某一段時間,從而優化用電效率。
“你以后去商店,拿了東西可以不付款,因為錢可以自動地從銀行轉走”,韓曉平這樣預測未來的生活,“如果智能電網將每一個人的紅外成像信號采集識別,通過電力線和感應器輸送、處理這些熱信號,那么每個人也就擁有了獨一無二的標識,無論到哪里去,都可以被感知,甚至感知你的健康和情緒,感知你是否需要空調,感知你需要什么色溫的照明……這并非天方夜譚,掏出你的手機,想想十年前你能夠想到會擁有這樣一部手機嗎?”
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