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智能電網——信息革命和新能源革命的整合 |
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[ 通信界 / 韓曉平 / www.6611o.com / 2010/1/3 22:11:08 ] |
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在中國電力行業熱烈慶祝首座1000千伏交流輸變電項目，“晉東南——南陽——荊門”特高壓試驗示范工程建成投運的時刻，大洋彼岸的人們卻在熱議IBM公司CEO塞繆爾‧帕爾米薩諾對奧巴馬的一項新建議，將信息革命與新能源革命整合——大力發展智能電網（Intelligrid）。
華爾街金融海嘯使美國陷入1929年大蕭條以來最嚴重的經濟衰退，新任總統奧巴馬為了應對危機，集思廣益，奧巴馬的智囊們四處邀請科學家、企業家、投資家們出謀劃策。被譽為“藍色巨人”IBM公司是世界上最大的信息技術跨國企業，他們的建議對于美國，乃至世界未來技術發展方向都有重大影響。自進入信息時代，人們一直在關注一個什么樣的能源系統將與新時代相匹配？許多年來人們在幻想人類將建造一個將能源資源開發、輸送、庫存、轉換（發電）、輸電、配電、供電、售電、服務以及蓄能與能源終端用戶的各種電氣設備和其他用能設施，通過數字化信息網絡系統連接在一起，通過智能化控制使整個系統得以優化。這一系統將充分利用各種能源資源，特別是利用低碳的天然氣、風光水等可再生能源、核能、以及各種廢棄的資源等，靠分布式能源系統，能源梯級利用系統、蓄能系統和蓄電交通系統等組合優化配置，實現精確供能，對應供能、互助供能和互補供能，將能源利用效率和能源供應安全提高到一個全新的水平，污染與溫室氣體排放降低到一個環境可以接受的程度，使用戶成本和投資效益到達到一種合理而有利的狀態。
塞繆爾‧帕爾米薩諾的建議引起了全球和中國業界的高度關注，和訊網稱：“IT產業的深度革命和能源革命將成為孿生兄弟，智能電網改革將推動能源革命的深度裂變”。這一技術革命整合不僅會改變目前所有電器設備、信息產品的基本概念，使人類全面重新設計制造各種各樣基于新信息技術的電器產品。整合利用各種信息網絡進行多維數據交互，除了利用傳統的電話線、電視同軸電纜，以及手機網路、光纖寬帶和各種無線網絡，還可利用低壓電網的電力導線直接為信息電器進行更加便捷實用的數據交換。GE公司高度重視智能電網，他們認為“一旦你通過電力網建立了通訊系統，巨大的商機就出現了。”這一系統通過優化需求使能源利用效率、設備利用效率和投資收益都得以大幅度提升，使發電設備保持在最佳工況狀態從而降低發電煤耗，使輸變電設備的利用效率和安全性被同步被優化，使清潔能源開發、資源綜合利用與節能減排、能源（電力）需求側管理、能效經濟、綠色配額交易融為一體，實現多維度整合優化。
智能電網的核心技術是數字化電網、分布式能源系統、信息化家電和蓄能式混合動力交通工具，美國在此已經進行了大量技術準備。美國《財富》雜志說，政府和業界研究估計，隨著配電系統進入計算機時代，現代化的數字電網將使美國能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節省800億美元新建電廠的費用。《紐約時報》刊文稱，美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究結果表明，僅使用數字工具設定家庭溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。若推廣使用需求側監控系統20年，則在建設、維護、運營電廠、變電站和電網方面節省700億美元，這其中40%的費用節省于發電，相當于30個大型燃煤電站無需投建。
美國科羅拉多州波爾得（Boulder）已經成為全美第一個智能電網城市，美國多個州已開始設計智能電網系統，GE、IBM、西門子、Google、Intel等信息產業龍頭都已投入智能電網業務。目前美國大約有1.3億塊電表，倘若包括計算機、傳感器和網絡系統的投資在內，若實現技術轉型，市場將拉動超過萬億美元的投資，成為巨大商機。僅南加州愛迪生公司將在未來四年投資17億美元為530萬個家庭更換智能電表。
美國還計劃使用超導輸電技術而并非特高壓輸電技術，超越四個時區將全國主要電網連接起來，以提高電網的安全性和電力調配能力。由于超導輸電無需高壓，可將輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至最低，真正代表了世界最先進的技術方向。美國紐約長島電力局（LIPA）與美國超導公司更聯合建設的世界上第一條高溫超導（HTS）電纜已于2008年4月22日投入商業運行。這一超導輸電系統在滿負荷運轉時能夠滿足30萬戶家庭的用電需求，僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導線，他們的輸電能力高達150倍。盡管這一工程造價昂貴，但是新型超導電纜的造價將降低五分之四，輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個優點是這種電纜能夠防止由電網短路造成的故障電流。超導體有一種天生的電流限制能力，一旦電流增強到一定程度，它們就會失去超導性而變得像普通導體一樣有電阻，使電流衰減。因此，該技術也得到美國國土安全部的支持。
這一整合革命將會帶來雨后春筍般的各式各樣的新技術研發、新產品制造、新服務企業和新型投融機制，以及標準的制定和安全監控機構等。并會增加大量的就業機會，為美國乃至全球經濟走出危機創造新的技術推動力和投資機遇，并使美國繼續保持在全球技術的制高點上。據分析，美國發展智能電網，8-10年內整個產業規模將超過5萬億美元；美國同時發展超導輸電，8-10年內產業規模將超過30萬億美元，美國就此走出危機并非天方夜譚。
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