美國智能電網(wǎng)建設(shè)概述

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1、美國智能電網(wǎng)建設(shè)概述《中國計算機(jī)報》記者姜洋國際金融危機(jī)爆發(fā)以來，美國把新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提升到了前所未有的高度。智能電網(wǎng)(SmartGrid)建設(shè)更是被奧巴馬政府選擇為刺激美國經(jīng)濟(jì)振興的核心主力和新一輪國際競爭的戰(zhàn)略制高點。智能電網(wǎng)成美國經(jīng)濟(jì)新增長點根據(jù)美國2007年12刀通過的《能源獨立和安全法案》(EISA)第1305節(jié)的描述，智能電網(wǎng)是一個涵蓋現(xiàn)代化發(fā)電、輸電、配電、用電網(wǎng)絡(luò)的完整的信息架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施體系，具有安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性三個特點。通過電力流和倍息流的雙向互動(two-way),智能電網(wǎng)可以實時監(jiān)控、保護(hù)并自動優(yōu)化相互關(guān)聯(lián)的各個要素，包括高壓電網(wǎng)和配

2、電系統(tǒng)、中央和分布式發(fā)電機(jī)、工業(yè)用戶和樓宇自動化系統(tǒng)、能最儲存裝置，以及最終消費者和他們的電動汽車、家用電器等用電設(shè)備，以實現(xiàn)更智慧、更科學(xué)、更優(yōu)化的電網(wǎng)運營管理，并進(jìn)而實現(xiàn)更高的安全保障、可控的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，美國能源部(DOE)認(rèn)為，智能電網(wǎng)具冇七大不同功能：一是鼓勵消費者在知情情況下的高度參與。在智能電網(wǎng)中，用戶要么改變以往的用電習(xí)慣，要么為高峰負(fù)荷時用電而承擔(dān)高昂的電價。而用戶的節(jié)能行為和通過網(wǎng)絡(luò)電量計量向電網(wǎng)賣電的行為將得到相應(yīng)的補償。這樣，企業(yè)用戶及個人用戶等能源消費者會選擇最合適口己的供電方案和電價，既可以減少用戶的整體電

3、費開支，又可以降低電網(wǎng)設(shè)備容量，減少電網(wǎng)工程造價。美國能源部西北太平洋國家實驗室2008年的--項調(diào)查結(jié)果表明，利用智能電網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控并調(diào)整家中能耗后，家庭用戶每年的電費平均降低了10%：如果智能電網(wǎng)得到廣泛部署的話，每年能夠?qū)⒐娋W(wǎng)高峰負(fù)載降低15%,相當(dāng)于超過100T兆瓦的電量。而為了獲取這些電量，在美國未來20年內(nèi)就需要建設(shè)100座人型燃煤發(fā)電廠，也就是說，通過對電網(wǎng)的智能化改造，未來20年美國將節(jié)省新電廠和電網(wǎng)投資達(dá)2000億美元，相當(dāng)于減少了3000萬路面行駛車輛。二是能夠適應(yīng)所有的電源種類和電能儲存方式。智能電網(wǎng)允許即插即用地連接任何電源和電能儲存設(shè)備

4、。智能電網(wǎng)不僅支持傳統(tǒng)型電力，同時也能夠無縫連接燃料電池、可再生能源以及其他分布式的地方或區(qū)域性發(fā)電技術(shù)。這種對小規(guī)模、地方化或就地發(fā)電形式的融合,能夠有效提升電網(wǎng)町靠性和電能質(zhì)量，減少電力成木并為消費者提供更多選擇。三是支持新產(chǎn)品、新服務(wù)的開發(fā)，刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展。有專家預(yù)計，如果完成電網(wǎng)智能化改造，美國消費者每年可節(jié)省的電力成本將高達(dá)5000億美元。目前美國大約有1.5億塊電表,如果包括計算機(jī)、變壓器、傳感器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的投資在內(nèi)，智能電網(wǎng)建設(shè)將拉動超過1萬億美元以上的投資。再加上智能電網(wǎng)之示的超導(dǎo)電網(wǎng)改造和可再生能源領(lǐng)域的變蘋，美國的電網(wǎng)變革將衍牛成為--場跨行業(yè)、

5、跨越式的新技術(shù)革命，它將引起電力、1T籌行業(yè)的深度裂變，同時導(dǎo)致建筑業(yè)、汽車業(yè)、新材料行業(yè)、通信行業(yè)等多個產(chǎn)業(yè)的重大變革，并催生出一系列新興產(chǎn)業(yè)。該專家預(yù)計，這場新技術(shù)能源產(chǎn)業(yè)革命在未來5?8年內(nèi)會形成20萬?30萬億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。思科公司的研究顯示，美國智能電網(wǎng)將帶來1000億美元商機(jī)，其屮通訊部分為200億美元。四是提供適應(yīng)21世紀(jì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的電能質(zhì)量。停電和電能質(zhì)量問題平均每年給美國商業(yè)造成的損失超過1200億美元。而智能電網(wǎng)可以提供清潔的、可靠的電力供應(yīng)，斷電概率更低。更加重要的是，智能電網(wǎng)可更高效地利用能源，降低能源消耗。美國能源部研究發(fā)現(xiàn)，如果

6、能在非高峰期用電的話，電網(wǎng)閑置的生產(chǎn)能力就可為轎車和輕型卡車提供70%的能源需求。而隨著電網(wǎng)進(jìn)入計算機(jī)時代，現(xiàn)代化的數(shù)字電網(wǎng)將使美國減少一半的石油進(jìn)口，減少二氧化碳排放量的25%,減少城市空氣污染物排放量的40%?90%。五是優(yōu)化電力資源調(diào)配，提高電網(wǎng)營運效率。研究表明，美國現(xiàn)有電力資源沒有被充分利用，分配嚴(yán)重失衡。每年負(fù)荷最簡峰的吋間大約是400小吋，只占全年發(fā)電和配電量的5%,但這5%的用電高峰卻占用了25%的配電資源和10%的發(fā)電資源。智能電網(wǎng)應(yīng)用最新的技術(shù)，可最人限度地應(yīng)用已冇設(shè)備，協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)嘏潆姞顩r與跨區(qū)域的、不同輸電線路的擁堵狀況,提高現(xiàn)有電網(wǎng)資產(chǎn)的使用

7、率，減少電網(wǎng)堵塞和瓶頸，并最終達(dá)到為用八節(jié)約成本的目的。在美國，發(fā)電約占人為二氧化碳排放的40%。即使冃前電網(wǎng)的效率只提高了5%,由此產(chǎn)生的能源節(jié)約等于減少了5300萬輛汽車的燃料消耗和溫室氣體排放。六是通過白動檢測、控制和修復(fù)來預(yù)防系統(tǒng)事故故障。御能電網(wǎng)可以快速發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)故障并做出反應(yīng)，迅速解決或減少停電時間和經(jīng)濟(jì)損失。比如在設(shè)計上使用互聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將輸電線路故障對終端用戶的彩響降低為零。七是可在自然及人為事故下保持平穩(wěn)運行。智能電網(wǎng)嵌入各種傳感器、攝像頭、自動開關(guān)等設(shè)備，不論是對變電站、電線桿等物理設(shè)備的攻擊，還是對軟件、通信等信息系統(tǒng)的攻擊，智能電網(wǎng)都能夠

8、進(jìn)行口動抵