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构建智能电网:从概念到现实的路还有多远?

上网日期: 2009年05月05日 ?? 作者: Rick Merritt, 麦利 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:智能电网? smart grid? 数字网络?

2009年可能是智能电网从一种炒作和模糊的概念转变为一套清晰的合作体系和工作原型的启动年。

为了迎接4月18日最后期限的到来,美国国家能源部(DoE)曾制定了在智能电网上投资43亿联邦激励资金的计划。这些资金有望用来资助为数众多的实验系统,其中包含1,000万美元用于加速制定智能电网的标准架构。

不满足于无所事事的等待,经验丰富的能源研究人员准备启动一项旨在定义智能电网核心部件的IEEE工作,以便开发人员能立即开始创建这些核心部件。

所有各方都一致认为,目前业已老化的模拟和机械式电网需要升级到数字网络时代,其前景是非常诱人的。一个更加现代化的电网可以传输更多的电能,并且更加高效和安全。它能容纳新的可再生能源,涵盖从大型沙漠光电厂到邻居屋顶的太阳能电池板。而且这一开放式电网能刺激能源企业家积极开拓新兴市场。

那些大幅度削减IT和CAPEX预算的通信公司在电网现代化改造所需的2千亿美元投资盛宴面前看到了很好的商机,不过也面临着艰巨的挑战。

美国电网目前由14,000多个传输变电站和4,500个配电中心组成,这些变电站和配电中心的运营公司多达3,000家,并且各自独立,受每个州和地区的公共事业委员会管理。他们都是在没有分工合作的计划下工作,至今尚无一套统一的标准,而且智能电网的一些基础性技术,如存储和控制大量能源流动的方法,还没被创造出来。

“能源领域就像30年前的电信业,在放松管制方面有着巨大的潜能和需求。”Galvin Electricity Initiative公司执行总监Kurt Yeager表示,“在州这一级别相当于有1,000个电话公司需要经历政策改变。”Yeager曾担任国家电能研究院(EPRI)首席执行官,Galvin Electricity Initiative公司则是在前摩托罗拉首席执行官、致力于改进微型电网的Robert Galvin支持下成立的一家风险投资公司。

阻力很大。在某种程度上,能源管理机构及他们所管理的公用事业、还有希望向他们出售产品的供应商们都想保持现状,而不愿将他们的领域向大家开放。在推动变革方面,也都是基于他们自己的兴趣,而不是基于未来自由能源市场中消费者的兴趣。

在技术前沿也有大量工作要做。“正如你能想象的那样,目前电网中的所有设备几乎都已过时,传输线甚至仍是陈旧的铜线,而不是更新更高效的具有更小阻抗、能量损耗和散热的传导材料。”Yeager表示,“系统中其实没有功率电子器件或传感器,因此我们距离真正的智能系统还差很远,在某些情况下需要花10天时间才能打开和关闭一个开关。”

就目前水平看,还没有什么好的方法能存储北部大草原上的大型风力发电厂产生的数千兆瓦的电能,也没有有效的能源传输控制机制,以便在炎热的8月份晚上将电能快速送到芝加哥,或在狂欢节期间送到新奥尔良。


图1:由西北太平洋国家实验室开发的电网友好型电器控制器,可将普通家用电器接入能源监控数据网络。华盛顿实施的2005-2007试验项目在包括热水器和干衣机在内的200台电器中安装了该模块,可用于管理它们的能耗。

NIST行动缓慢

作为其工作的一部份,美国国家标准与技术研究所(NIST)一直在2007年《能源独立和安全法案》的指导下展开工作,定义了一个多标准的架构,覆盖了从智能电网到高能效办公室、家庭和工厂的所有对象。

NIST在去年11月召开的会议上针对每个区域组建了一个团队,致力于解决各种需求、消除技术隔阂以及定义接口等工作。“第一年只能用来站稳脚跟并建立一种渠道。”美国西北太平洋国家实验室负责智能电网研究的工程师Steve Widergren表示。

但对一些人来说这个时间显得太长了。“本来以为在去年12月份就可以向国会提交最终报告,但草案只要求编写7页有关智能电网的白皮书。”美国能源部旗下的国家可再生能源实验室项目经理Dick DeBlasio指出,“这很快就让我感到厌烦了。”

DeBlasio自嘲“年纪太大了,无法再等下去”,因此他最近协助有关方面加快了IEEE P2030的审批进度。该组织最早约由40人组成,去年6月在湾区举行了第一次会议,主要工作是解决互操作性问题,目的是为未来的智能电网制定高级电子指南。如果成功的话,该组织将在电力工程、通信和计算方面拥有大量标准。

“每个人都想找点事做,因此我说,‘让我们从指南开始吧’。我们会利用NIST的所有成果,他们也会利用我们的成果。”IEEE会员兼NIST的IEEE联络人DeBlasio表示,“我们需要在一到两年内看到结果。”

上述努力可以为传感器和控制系统制定通用协议,值得注意的是或许还能为全球能源标准建立模型。包括谷歌、惠普、IBM和太平洋天然气与电力公司(PG&E)在内的许多公司对此表示了兴趣。DeBlasio还与两位前任美国能源部秘书交换了意见。

“目前智能电网只是一个概念,而与此有关的每个问题都非常抽象,”他表示,“我希望智能电网能在这个指南的帮助下从抽象变为现实。”

DeBlasio非常适合这项工作。他曾在1970年代帮助定义了核能许可标准,也是IEEE 1547工作组的领导人之一。IEEE 1547工作组有400位成员,曾在2003年针对太阳能电池板用户如何将他们的系统挂接到电网上制定了有关标准。

其他人也非常赞同DeBlasio提出的加快标准化工作的呼吁。NIST“是个行动缓慢的组织,而我们现在就需要这些标准。”市场调研公司International Data能源部研究总监Karen Blackmore表示。


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