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《面向智能电网的需求响应及其电价研究》—智能电网概论(六)

2018-08-13 22:21:58 大云网
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智能电网主要由四大体系构成,即高级计量体系、高级配电运行体系、高级输电运行体系和高级资产管理体系。要形成上述四大体系 智能电网还必须具备两大基础:灵活的网络结构和集成的通讯系统。

2.3 亚洲地区

2.3.1 日本山

1.日本发展智能电网目的

日本发展智能电网的主要目的是同绕大规模开发太阳能等新能源,确保电网系统稳定,构建智能电网。日本智能电网的特征表现在与大量导入太阳能发电系统时代相对应的输电网形态上。在美国的新一代输电网讨沦中,焦点一直集中在“为输配电增加通信功能,迅速掌握停电等故障状态”以及“智能仪表”等方面:而在日本,导入的目的是汇总“大规模设置发电量受气候条件影响较大的太阳能发电,并将其接人电力系统时会产生怎样的影响”这方面的数据。

2.日本发展智能电网的相关支持政策

(1)战略框架的制定。日本政府主要是由经济技术和工业部(METI)来组织和指导智能电网的研究和开展。工业科学和技术研究所(AIST)和新能源以及工业技术开发组织(NEDO)是有关技术开发和合作的主要研究机构。为实现低碳社会,日本政府于2009年3月公布了政府发展战略原案。原案中涵盖了太阳能发电的并网、被称为智能电网的次世代电力网络的实证试验、为新能源汽车配备快速充电器等和智能电网有关等内容。原案可作为日本政府发展智能电网的战略框架性文件。

尽管日本在智能电网的实践方面尤其是在某些自动化领域处于世界前列。但是日本政府在智能电网发展远景制定方面相比欧美却有些滞后。日本之前的关注点主要放在电力生产和电力消费方面,对与中问的电力传输环节关注较少,因而到目前也没有提出单独系统的智能电网发展远景,只是把智能电网作为闫家发展低碳经济和绿色能源工业的一个组成部分,日本政府于2009年4月公布了“日本发展战略与经济增长计划”,其中包括太阳能发电并网、新能源汽车快速充电装置等与智能电网密切相关的内容。

(2)激励措施。日本政府对智能电网的发展十分支持,而且积极引导日本企业参与国内外的智能电网的建设。如MFTI与美国新墨西哥州签订合作协议,由日本政府参与投资,由日本企业共同参与新墨西哥州智能电网示范工程的建设。2009年7月,日本与美国签订联合开发美国“智能配电网”技术的合作协议,以资助日立、东芝、日本电报电话等开展智能电网研究。2010年1月,日本政府宣布计划在2009年3月份建立由公共事业公司和私人公司组成的大财团,意在印度的下一代智能电网输电项日中赢得更大的市场份额。另外,METI已经启动智能电网的示范工程项目,九州电力公司和冲绳电力公司将在政府的支持下在10个独立的岛屿上负责项目的实施,整个工程项目的预算是90亿日元,其中2/3将由METI资助。

2010年4月,日本政府启动了一项5年l000亿日元的智能电网试点项目,联合丰田、松下和东芝等大型企业在横滨、北九州、丰田、爱知、京阪奈地区(包括京都、大阪和奈良)进行智能电网的实践研究。2010年5月,日立和大崎电气组成了智能电网相关业务联盟。2010年6月,日本与美闭签署了一项在冲绳和夏威夷联合进行智能电网试验项目的计划,以发展当地的环境友好的相关技术。

3.日本智能电网的进展

(1)智能电网投资。东京电力和关西电力等电力公司开始投资构建第二代智能电网(Smart Grid),目标除在所有家庭安装智能电表(Smart Meter)外,还计划加强送变电设施及蓄电装髓建设。2020年前棚关电力设施投资预计超过1万亿日元。

智能电表作为第二代智能电网的核心没备,主要测量每个家庭电力消费情况及随时掌据太阳能发电量等信息.东京电力2010年起主要面向家庭安装2000万部。关西电力2010年3月底前在10万个家庭安装,并计划更换1 200万部。预计2020年前门本智能电表需求量约5 000万部,每部成本近2万日元,共计约1万亿日元。

(2)科学研究。试验性项日覆盖城市与岛屿。九州电力和冲绳电力在九州冲绳的岛屿地区,对利用太阳能等可再生能源的“岛屿微电网”进行验证试验。按照预定,前者将利用资源能源厅的“岛屿独立型系统新能源导入验证事业费补助金”,导入太阳能发电以及使用锂离子充电电池的蓄电池没备,对电力系统与可再生能源的联动进行验证。另外,日本政府计划在与电力公司协商后,开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验,主要验征在大规模利用太阳能发电的情况下,如何统一控制剩余电力和频率波动以及蓄电池等课题.,同时,日本国内有意见认为,“既然要做就不应该局限于岛屿,应该进一步向城市推广”。日本经济产业省计划在东京近郊开展智能电网的验证试验。

日本以原创的形式探讨能源信息化。为配合企业技术研究,东京工业大学于3月初成立“综合研究院”,其中赤木泰文教授主持的关于可再生能源如何与电力系统相融合的“智能电网项目”备受瞩目。除东京电力公司外,东芝、日立等8家相关企业也积极参与该项目研究,计划用3年时间开发出高可靠性系统技术,使可再生能源与现有电力系统有机融合的智能电网模式得以实现。

(3)智能电网应用。日本除了输电网这类大规模设施的动向外,还出现了在家庭和地区范围内提高用电效率的尝试。京都大学信息学研究系教授松山隆司等人的研究小组正在导入使住宅设备和家电使用的电力和热能“可视化”的功能,推动实现家用蓄电池能源的有效利用。该研究小组提出了“能源信息化”的概念.正在开发适合电力控制信息交换的传送协议。

4.日本智能电网趋势

20世纪70年代的石油危机重挫日本经济后,举国上下对能源安全具有了强烈的危机意识,在此背景下日本政府推出了以再生能源领域为首的涵盖七大新能源领域研究课题的“阳光计划”,坚持实施新能源战略。

与欧美国家相比,日本的电网设施现代化水平较高,具有高可靠性和高能源利用率的特点,因此,日本政府在发展智能电网过程中,将技术重点放在分布式能源接入方面,在提出“日本版智能电网开发计划”过程中不盲目追随美同,注重凸显本国特色。日本确定智能电网技术核心内容为:太阳能发电出力预测系统;高性能蓄电池系统;火力发电与蓄电池相结合的供需控制系统。

2.3.2韩国

1.韩国发展智能电网的目的

韩国经济高速发展与匮乏的国内能源资源之间矛盾日益突出。韩国发展智能电网目的:一是促进可再生能源发展,保障能源安全。韩国是世界第十大能源消费国.96%能源需要进口,进口额连年持续上升。韩国政府认为,发展智能电网有助于可再生能源的开发利用,促进能源多元化发展,降低能源进口依赖。二是为了增加劳动就业,创造经济发展的新引擎。近年来,能源“瓶颈”、气候变化和国际金融危机给韩国长期坚持的“数量至上”的经济增长方式带来极大的风险。韩国政府认为,发展智能电网将促进相关技术的工业应用和行业发展并增加就业,加速经济发展方式向”低碳、质量至上”增长方式转变。三是积极应对气候变化。韩国作为世界温室气体排放大国,其中80%以上的二氧化碳排放来自能源行业。韩国政府希望通过提高可再生能源开发利用率,促进电动汽车普及,有效降低温室气体排放。四是提高能源资源利用效率。韩国的能源利用率偏低,韩国政府希望通过推广节能技术、需求侧响应技术等来提高能源利用效率。

2.韩国发展智能电网的支持政策

韩国智能电网建设的特点集中体现在政府主导、顶层设计、法律环境、政策支持等方面。

(1)成立国家层面智能电网发展协调组织机构。2009年2月,成立直接向总统负责的绿色增长总统委员会。该委员会是跨部门的政策制定机构,由财政部、运输部、能源部、环境部、土地部和旅游部等部门和相关领域的专家组成,其主要职责是审议与国家绿色增长有关的重要政策、计划,以及系统而有效地落实相关的事项。韩国这一举措在国际上也颇具创新性。

(2)积极制定智能电网发展相关战略。2010年1月,韩国知识经济部发布《韩国智能电网发展路线2030》,提出韩国智能电网的三个阶段建设路线。第一阶段2009~2012年,将建设智能电网示范工程,即济州岛智能电网示范工程,用于技术创新与商业模式探索;第二阶段2013~2020年,重点在韩国大城市区域,开展与用户利益紧密相关的智能电网基础设施建设,如电动汽车充电设施、智能电表等;第三阶段2021~2030年,完成全国层面的智能电网建设。

韩国选择了5个极具发展潜力的领域作为智能电网的建设重点,分别是智能输配电网、智能用电终端、智能交通、智能可再生能源发电和智能用电服务。

(3)营造支持智能电网建设的法律环境。2009年12月29日,韩国国会通过了《绿色增长基本法》,明确韩国经济绿色增长的基本理念、原则、战略、绿色增长委员会的作用等,同时提出了实现经济绿色增长、绿色生活、低碳社会和实现可持续发展的基本原则和措施,明确提出“促进绿色发展是国家的第一优先课题”。

《绿色增长基本法》出台后,韩国加快制定了《智能电网建设及使用促进法案》,内容主要包括智能电网发展规划、基础设施建设、投资回收和税收优惠、技术研发、信息监管和信息安全等。

(4)加大对智能电网建设的投资和财税政策支持。2009年1月6日,韩国政府出台了名为“绿色新措施”的经济刺激一揽子方案,从财政、金融和税收等方面支持智能电网发展。2009~2012午,韩国将在可再生能源、高能效建筑、低碳汽车等方面投入约97.9亿美元。在税收方面,个人收入税起征点从100万韩元(约6 200元人民币)升高到150万韩元(约9 300元人民币);对大公司和中小公司也有不同程度的税费优惠。

(5)推动智能电网的电价政策。2009年8月3日,韩国政府拟推行浮动电费收取制度,即电费依据电力需求情况,各时间段电费收费标准不同。现行电费收取制度对经济发展和搞活市场形成一定的阻碍。浮动收费制度虽增加了电费的不确定性,但促进广大消费者合理使用,并对供电商和消费者双方提供了诸多便利。电力需求上涨时,电费随之提高,在节电省耗的同时,减轻供电商对新发电设备的投资。

3.韩国智能电网的进展

(1)智能电网投资。2010年1月,韩国知识经济部为推动低碳能源发展进程,制定了“智能电网”路线图,计划至2030年投资27.5万亿韩元用于智能电网建设,其中政府和企业各投资2.7万亿韩元和24.8万亿韩元。政府投资用于支持智能电网核心技术研发、开拓市场,内容包括:至2011年在示范城市建设200个电动汽车充电站,至2030年在机矢、大型超市、停车场和加油站设立27 000个电动汽车充电站。上述目标完成后,可减少排放温室气体2.3亿吨,拉动74万亿韩元内需,每年创造5万个就业岗位。

(2)科学研究。韩国政府重视储能技术、信息技术和网络安全等智能电网核心技术研发与工业应用。韩国2005年制订的“Power IT”计划,提出了多项科研计划,该计划是韩国关于智能电网的初步构想。2()08年,韩国提出以出口为导向的Power IT工业增长政策.支持科研成果出口。2009 --2012年,韩国知识经济部将投入2 547亿韩元开发智能电网商用化技术,在发电站、输电设备和家电产品上安装传感器,称为“绿色电力IT”项日,其主要技术包括智能型能源管理系统、基于IT的大容量电力输送控制系统、智能,型输电网络监视及运营系统、能动型远程信息处理和电力设备状态监视系统和电缆通信技术等。

在济州岛开展大规模的智能电网实验:实验设施的建设始于2009年8月,计划在2011年5月结束;6月正式进入实验阶段,在2013年完成了实验。之所以选择在济州岛进行智能电网实验,是因为济州岛自古以来就以“强风”著称。为此,这里建有许多巨大的风力发电机。同时,被称为“韩圈夏威夷”的济州岛日照也非常强,适于太阳能发电。因此,实验的电力大多由这些自然能源来供给。

采用IHD与智能电表等的智能住宅实验计划向济州岛南部地区的普通家庭扩展,计划最终将增加到6 000多个家庭。参与实验的普通家庭的屋顶设置有太阳能面板,能够进行家庭发电,同时来自韩国电力公司的电力供给基本上来自风力发电,其间,通过获得设备的性能、住民的反应等各种反馈,来研究解决商用化过程中的各项课题。可以说,济州岛实验的成败对于韩国智能电网产业的未来有着非常重要的意义。

(3)智能电网国际合作。2009年以来.韩国先后与美国、菲律宾、澳大利亚等园积极开展国际智能电网合作。为了提高韩国经济绿色增长战略的国际影响力,韩国于2010年6月1 6 11正式成立“全球绿包增长研究院”,这是第一个南韩国发起的国际性机构,旨在建设系统的绿色增长理论并在全球范围内推广。

4.韩国智能电网的发展趋势

充分利用韩国的IT技术优势,发展可再生能源,建设智能电网。具体而言,就是继续推进各种试点建设,并大力发展电力IT技术,主要包括智能型能源管理系统、基于IT的大容量电力输送控制系统、智能型送电网络监视及运营系统、能动型远程信息处理和电力设备状态监视系统、电线通信普及技术等;继续注重太阳能和风电的并网技术研究,为韩国的智能电网建设奠定基础。

2.3.3 印度

1.印度发展智能电网的目的

印度作为亚太地区智能电网的新参与者,其发展智能电网主要目的是分布式能源的接入和能效管理。

2.印度政府对智能电网的政策支持

印度政府2011年6月通过决议,将拨款48.6亿卢布(约合1.08亿美元)以保证太阳能发电价格具有竞争力,这是印度政府鼓励可再生能源发展的方式之一。

201 1年7月1日,印度新能源和可再生能源部部长Dr. Farooq Abdullah以及印度电力部长Shri Sushilkumar Shinde共同批准了位于古尔冈TERI Retreat地区的印度第一个可再生能源智能电网项目。该电网已经在新能源和可再生能源部的支持下顺利实施。

3.印度智能电网的发展现状

(1)实验研究。印度政府制订了一项叫作加速电力发展与改革的重组计划,以加强并提升印度国内的电力传输和分配,该计划将跨越5年,需要100亿美元的投资。此外,印度计划从2011年起,在新德里和孟买附近进行智能电网试验、建设输电网及安装带有通信功能的智能电表,并将根据试验结果于2012年后在十几座城市正式推广。

(2)可再生能源利用。印度最大的私营电力企业塔塔电力公司拟投资近29亿美元建设绿色能源。该公司计划到2017年使绿色能源占其发电量的25%,为此将投入28.8亿美元,以形成2 000兆瓦和250兆瓦的风能和太阳能发电能力。

印度最大的火力发电公司NTPC与日本九州电力合作开展利用自然资源发电的风力发电等事业,双方计划实现以水力、风力发电为中心,发电50万千瓦时的目标。

(3)智能设备应用。印度北德里电力有限公司(NPPL)采用GE公司的“停电管理系统”;PowerOn及SmalIWorld能检测到停电事救点并满足维修需求。

(4)印度智能电网的发展趋势。201 3年9月,印度电力部提议到2014年建立国家智能电网计划,同时为重工业部公布的电动汽车建立全国计划。计划的主要目的是把电力行此改革成安全的、适应的、可持续发展的数字化生态系统,为所有参与其中的利益相关者提供可靠、高质量的能源。电力部发布的印度智能电网愿景及路线图,旨在到2017年通过智能电网技术为所有家庭供电。按现有的价格水平,未来1 5~20年,印度智能电网的市场规模将达300亿~400亿美元。印度电力部旨在将政策和项目落实到位,到2017年可以实现日均不少于8小时的不间断供电,并且持续改进。预计2017年输电及商业损耗降至15%以下,2022年降至12%、2027年降至10%。电力部计划到2017年,在试点项目区全面推行智能电网建设;到2012年在主要城市地区开展智能电网建设,到2027年在全围范围内推行智能电网。另外,计划还制定了用户宣传和沟通,使用户能够积极参与智能电网实施。

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