为了给政府和工业利益相关者提供技术路径方面的指导,进而达到能源安全、经济发展和环境改善的目的,国际能源署(以下简称IEA)正在开发一系列覆盖各种技术的全球低碳能源路线图。路线图以IEA能源技术远景蓝图的内容为导向,目标是在2050年之前将与能源相关的二氧化碳排放量减少50%。每个路线图均代表着一项在技术发展里程碑、法律和法规需求、投资要求、公共参与范围和国际合作等方面的国际共识。2011年4月,IEA发布了“智能电网技术路线图”,本刊对该报告进行了摘编,其观点仅代表IEA,供参考。
IEA指出,全世界的电力系统面临着诸多挑战,包括基础设施老化、需求一直增长和慢慢的变多种类的可再次生产的能源并网需求,电动汽车的兴起、提高供电安全性的需要、减少碳排放压力等。智能电网技术不但能够应对这些挑战,且能支持更加清洁、更高效、价格更为合理和可持续性更高的能源供应。
根据IEA定义,智能电网是使用数字和其他先进的技术监控与管理来自所有发电源的电力输送,以满足最终用户各种电力需求的一种电力网络。智能电网协调所有发电厂、电网运营商、最终用户和电力市场利益相关者的需求和能力,尽可能高效地运行系统的所有部分,最大限度地减少相关成本和环境影响,同时保证最大的系统可靠性、适应性和稳定能力。本路线图中所指的智能电网包括电力网络(输电与配电系统)以及与发电、储存和最终用户接口。虽然许多地区已开始其电力系统的“智能化”,但所有地区都将需要大量额外投资和计划才能实现更智能的电网。智能电网是一套逐渐完备的技术,可以在整个世界范围内以各种不同的设置和比率来配置,这取决于当地的经济吸引力、与现存技术的兼容性、法规发展和投资框架等。下图显示了智能电网的演变特点。
从技术上来看,智能电网包含许多技术领域,从发电到输电、配电,再到各类电力消费者。有些技术是主动配置的,其开发和应用均已成熟;而有些技术则要进一步的开发和论证。完全优化的电力系统将配置下页图中的所有技术领域。但是,提高电网智能性并不涉及全部技术领域。
1.技术研发和示范:① 智能电网技术繁杂,一些技术已发展很成熟,但一些技术仍有待发展。这就需要在继续对这些不成熟技术进行研发的同时,适当建立商业示范项目,获取一手数据(2011~2025年)。② 进行需求侧管理是智能电网主要特征,主要是对工业、服务业和居民用电需求来做管理,有助于削峰填谷。在电网运营方面,对于需求侧管理的技术发展很成熟,还需大量投入;在发电侧,也需要提高需求侧管理技术,提高其接纳可再次生产的能源的能力(2020年完成)。③ 从现有示范项目来看,用户端基础技术研发加速了智能电网用户调解电力需求的能力,也提高了用户电力需求的稳定性。目前有关技术正在研发过程中,有些慢慢的开始进入示范阶段(2011~2020年)。
2.标准制定:① 各国政府和有关部门应对智能电网设备、数据传输和交互性等问题进行定义,并制定相应标准,这首先应建立一个标准制定计划(2011~2013年)。② 增强智能电网标准国际合作,推动国际标准的制定(2011~2050年)。
IEA指出,建立有助于智能电网发展的投资环境,最重要的就是平衡各方费用、利益和风险,这就需要制定有关规定法律法规。具体路线.发电、输电和配电:① 制定相关规章制度,使得发电布局形成这样一种形式,即大规模发电站与小的分布式发电方式并存(2011~2030年),制定有助于可再次生产的能源接入的有关政策机制,鼓励可再次生产的能源发展(2011~2030年)。② 制定地区输电系统评估制度,找出与智能电网差距,指出有一定的问题,规划近期和中期投资(2011~2020年)。③ 制定有关政策法规,使得智能电网发展能够推动分布式发电领域投资,并获取收益(2011~2020年),发展用户个人信息实施监控系统,推动分布式发电系统计划、设计和运作(2011~2050年)。
2.智能电网、智能用户政策:① 将智能电网示范项目运行中好的实践经验予以制度化,提高对用户行为等问题的分析能力(2011~2020年)。② 加强服务业和居民用电领域支持力度,增加智能电网示范项目(2011~2050年)。③ 制定电力使用设备和价格监测工具的发展政策,推动用户对于电力市场变化和制度的制定做出适时的反映。(2011~2030年)。④ 对于用户用电信息采集,制定有关政策和保护机制(2011~2020年)。⑤ 发展社会安全网络,为那些不能从智能电网布局中获利的用户更好的提供电力保障机制(2011~2015年)。
3.建立协商一致的智能电网布局方案:① IEA认为,随只能电网的布局,电力系统会越加以用户为中心,但是用户行为难以预测,这就一定要通过对电力系统用户的培训,加强其对智能电网的理解,并增强其与智能电网互动的能力(2011~2020年)。② 研究智能电网技术解决方案,优化电力系统结构(2011~2020年)。