
邦际智能电网定约理事、中邦邦际经济互换中央智能能源研讨组组长、《科学时报》首席经济学家 。
智能能源网的十大中心策略性资产网罗智能电网资产、智能水网资产、智能油气网资产、优秀储能资产、基于IPv6的智能搜集资产、当代能源传感身手资产、制造智能能源收拾体例、智能交通能源收拾、智能微网和能源新质料。
智能能源网将告竣百年工业史上从未有过的坐蓐者和消费者的有用互动,通过体例性调峰、平移负荷、加众现有输送网的才略和效能、进步已有能源网的资产行使率等步伐,估计到2015年可将我邦电网、燃气网、水网行使效能进步10%,2020年进步归纳智能能源网行使效能15%~20%。
咱们预测:有用推动智能能源网的装备,2015年我邦一次能源消费总量可告竣40亿吨程序煤的宗旨,推动智能能源网装备大约可俭省4亿众吨程序煤。所以,发扬智能能源装备是有用重组我邦能源构造、成立当代能源资产系统和新型能源收拾机合的策略通道。
咱们成睹的归纳网架为主的智能能源网改良计划以为不仅水、电、燃气、制冷、供热、制造、交通和工业办法等能源搜集或能源载体必要并行推动智能化,况且众种能源因素和差别能源网架之间必要告竣高效能的智能摆设,为此,必要饱吹现有能源构造的机合变迁和告竣新贸易形式的集成。
发起至2030年,将我邦以煤为主的能源构造变动为明净能源为主的构造;至2020年,将我邦的能源构造变动为邦际领先的智能化构造;至2015年,发轫筑成我邦的能源系统智能化的主体架构,告竣以能源网动员新一代互联网的发扬。
2008年的邦际金融风险依然演形成了邦际能源资产构造重组的契机,美邦正通过能源系统的大领域调节,重筑寰宇经济与另日的诱导权。2011年1月26日奥巴马总统发布的邦情咨文中希罕夸大:“我思让你们和我沿途来订定一个新宗旨:争取正在2035年之前使美邦85%的电力供应量来自明净能源。”这是美邦拟定的史书上第一个明净能源发扬的时辰外。为将此愿景付诸施行,奥巴马正在邦情咨文中进一步流露,美邦将启动近似阿波罗登月设计雷同的能源改进工程。它讲明美邦经济苏醒已将能源改进工程列作与设计“阿波罗登月”划一紧张的策略性邦度活跃。通过2011年2月14日的美邦新一年的预算案,奥巴马政府已将能源网、互联网、4G、节能制造、新闻身手、生物医药等归纳资产打通,以高于现有邦际资产一个数目级的新构造再筑美邦的竞赛力,能源改进气力正正在成为美邦竞赛力的主旨。这个步骤实践上启动了邦际经济构造的一次升级,对寰宇厉重经济体而言,都具有紧张模仿意思。
环球能源资产依然体验了两次大革新:第一次革新是成立了以煤炭为主的能源;第二次革新是成立了以油气、煤炭并重的主力能源坐蓐力;现正在正正在举行第三次大革新便是以能源系统智能化、搜集化和告竣以明净能源为主力能源,它将创设新的能源坐蓐办法和新的糊口办法。它的性子是一次根柢资产向愈加高端构造的策略转型;也是涵盖了高速能源互联网、人工光适用意、太空互联网和太空电力、现象能源收拾、超导身手和高密度电磁储能等身手和收拾架构的学问改进工程;更是霸占环球经济制高点、外示邦度竞赛力、显示社会理思的会集阐扬。
为此,发起至2030年,将我邦以煤为主的能源构造变动为明净能源为主的构造;至2020年,将我邦的能源构造变动为邦际领先的智能化构造;至2015年,发轫筑成我邦的能源系统智能化的主体架构,告竣以能源网动员新一代互联网的发扬。咱们以为这也应当是中邦能源发扬的道途图。
天下政协经济委员会副主任、中邦能源研讨会理事长柴松岳流露:“目前处置环球能源策略转型的计划厉重有两个,其一是单网架的智能电网发扬计划,这个计划重视以电力体例为主的智能化改良;其二是武筑东教养提出的归纳网架的智能能源网的发扬计划,这个计划以为差别能源网架间必要告竣更高效能的摆设和互动,以告竣分行业、众资产的能源智能化。体验告诉我,遵照归纳网架外面饱吹智能能源网装备,不妨有更好的成果,也能使焦点提出的以新闻化动员工业化,走新型工业化道途的策略落到实处。”
实践上,咱们成睹的归纳网架为主的智能能源网改良计划以为不仅水、电、燃气、制冷、供热、制造、交通和工业办法等能源搜集或能源载体必要并行推动智能化,况且众种能源因素和差别能源网架之间必要告竣高效能的智能摆设,为此,必要饱吹现有能源构造的机合变迁和告竣新贸易形式的集成。
我以为:智能能源网是指集成行使新架构、新身手、新任事和新产物,将孤岛型、行业性的能源搜集及合连能源载体,遵照能够升级的通用语义、语法和合同晋升为互动运转的智能系统,以更为高效、经济、安然的形式,告竣能量坐蓐、输送、贮备、消费和任事的智能运转;告竣差别能源搜集和能源载体的智能摆设、互操作性和能源系统的智能化收拾,以餍足连续前进的社会必要。这个学说还网罗智能能源网的四梗概例、五个身手通道、八个子搜集、十因素流程模子等。
依据智能能源网的外面,咱们成睹将我邦现有的会集科层制的能源构造转型为四个并列的资产体例,即智能化的集平分层式能源坐蓐和现输送体例、优秀的储能体例、智能终端能源体例、智能能源任事体例。这个调节也意味着将现有的能源搜集从科层制的能源构造转向众元互动能源构造,它将告竣比目前的互联网更梗概量的能源网与互联网的产生性整合,告竣环球能源体例的机合变迁。
所以,我以为谁控制了下一代智能能源网,谁就将主导下一代环球能源的策略才略,谁就也许优先于其他邦度抵达环球能源系统更高级此外顶端秤谌。为此,我邦应当寄托本身的宏大市集和科技拓荒潜力,成为主导环球智能网革新的领先邦度,筑制影响另日的智能网的流程和程序,正在百年一遇的环球工业革新中施展主导用意。
智能能源网的处置计划取得众个邦际机构的承认并正正在成为修筑下一代能源搜集的新共鸣。环球智能网笼络会主席、美邦能源部能源专家商榷委员会主席圭特巴特尔流露:“本日,中邦依然正在能源界限的很众思思创设方面处于寰宇领先位置。武筑东教养和他诱导团队的优秀理念依然被高端业界渊博承认,武教养使人们越来越明确地明白到得胜的能源革新中的要害撑持因素,即智能能源网。”
2010年9月23日美邦能源部部长朱棣文正在智能搜集环球论坛(2010 GridWise Global Forum)上发布演讲,提出了美邦发扬智能能源的最新策略,即成立21世纪的能源搜集(Toward a 21st Century Grid),该策略中心网罗发扬可再生能源接入、大领域储能、用户端收拾、智能电网、数据与新闻安然、智能制造等实质。美邦联邦能源拘押委员会(FERC)主席韦林霍夫也称“要打一场不行短少的战役,成立需方出席的智能能源搜集”。发扬智能能源(Smart Energy)依然成为美邦政府部分、行业协会及资产界新的策略共鸣。
德邦联邦政府经济和身手部(FMET)已将其新拟定的另日能源规规定名为“能源互联网”,即E-Energy,其大旨是成立一个基于ICT身手(新闻和通讯身手)、可告竣自我调控的高效率源体例。目前,E-Energy项目中心发展三方面管事:其一是创立一个虚拟电子化的、便于各方出席买卖的能源市集;二是成立能源互联网中各子体例(如发电体例、配电体例、用户端体例等)及各兴办之间的数字化连结,告竣对能源互联网运营历程及各管事兴办形态的监控、说明与庇护;三是成立正在线的能源市集及买卖体例,告竣能源市集作为的及时运转。
日本经济生意资产省(METI)于2010年4月启动“智能能源联合体(Smart Community)”设计,其职责局限涵盖能源、社会根柢办法和智能电网等界限,并将最初正在横滨、丰田、合西、北九州等四座都市详细履行;东京、大阪则动手“智能能源网”演示实践。日本的“智能能源联合体”、“智能能源网”项目将通过智能化的新闻换取与独揽体例,融合电力、热能与运输方面的能源应用,告竣区域内差别起源的电力与热能的互相转换,进一步进步可再生能源正在总能耗中的比重,以此行动践诺2020年减排25%允许的紧张步骤。
各邦正在模仿互联网的发扬体验之中,都格外侧重将能源系统智能化的发扬上升为邦度改进策略,改良形式能够总结为优先安排架构、拟定道途图并推动试点。美邦、日本、澳大利亚、韩邦、意大利等京城筹办了发轫的身手发扬道途图,确立了邦度活跃策略。
依据我邦工业化和城镇化历程的领域和速率,依据撑持永久就业增加和撑持社会安稳所需的经济增速,咱们估计到2015年我邦一次能源消费总量必要43亿~44亿吨程序煤;2020年我邦一次能源消费总量必要53亿~54亿吨程序煤,这个总量依然超过了我邦对邦际社会减排允许的底线,要紧必要我邦节能策略从散开化、项目型、强制性、孤岛性的发扬形式转型为系统性、搜集化、主动性、互动型的改进策略,这种新型的能源机合形式便是智能能源网。咱们预测:有用推动智能能源网的装备,2015年我邦一次能源消费总量可告竣40亿吨程序煤的宗旨,推动智能能源网装备大约可俭省4亿众吨程序煤。所以,发扬智能能源装备是有用重组我邦能源构造、成立当代能源资产系统和新型能源收拾机合的策略通道。为此,我发起加快履行我邦能源高端资产改进设计,发扬智能能源网,成立面向21世纪领先的能源系统,并力求正在处于城镇化和住户消费上升阶段告竣以较低的能源消费增加援助经济可接续的稳步发扬。
我邦幅员雄伟、生齿稠密,具有寰宇上体量最宏伟的古板能源根柢办法,发扬智能能源网,否则则我邦能源构造告竣高出式转型的独一道途,也是告竣我邦节能减排和明净能源发扬邦际允许的牢靠保证,更是成立邦际领先的能源构造和优秀资产集群的宏大策略抉择,我邦要紧必要正在能源要害身手和能源机合收拾方面告竣与厉重经济体并驾齐驱、以至领先的改进。
1.它是饱吹我邦经济构造告竣策略性重组,确保我邦告竣2020年的节能减排宗旨,成立低污排放经济的优秀身手道途。
依据我邦相合都市的测试讲述,装备智能能源网将使全市能源效能进步起码20%。倘使以我邦到2015年一次能源消费总量大约43亿~44亿吨程序煤算计,整个推动智能能源网装备后,到2015年我邦大约可节俭4亿吨旁边的程序煤;到2020年,大约可节俭7亿吨程序煤。所以,早改良,早受益。
我邦能源根柢办法资产行使率较低。材料显示,美邦实际电网资产行使率为55%,日本为60%以上,瑞典等北欧邦度正力求抵达70%旁边,而我邦电网资产行使率还不到35%。智能能源网将告竣百年工业史上从未有过的坐蓐者和消费者的有用互动,通过体例性调峰、平移负荷、加众现有输送网的才略和效能、进步已有能源网的资产行使率等步伐,估计到2015年可将我邦电网、燃气网、水网行使效能进步10%,2020年进步归纳智能能源网行使效能15%~20%。
我邦都市用户年均停电时辰、停水时辰、停气时辰均高于繁盛邦度。据中电联统计:2009年天下都市用户年均匀停电时辰为9.11小时,照旧高于厉重经济体的均匀秤谌七八倍,发扬智能能源网将有用下降停气、停电、停水次数,也将使我邦能源网安然收拾跨入邦际领先队伍。
4.它是成立领先寰宇的新型能源构造,外示我邦科技竞赛力,筑制新的邦际能源程序的坚贞保证。
发扬智能能源网将重筑我邦的能源构造和改进能源的起源,以制发扬下一代智能能源搜集,能够饱吹我邦能源资产驻足程序层面竞赛。为此,我邦有需要启动近似“863”设计雷同的能源发扬筹办,与欧美等邦并行推动太空电力、能源生物、能源互联网等发扬,将我邦的能源潜力浓墨重彩地施展出来。
成立水、电、热力、燃气等众行业的能源报价市集,实行区别电价、气价、热力代价等能源代价,施行举行便当的众种能源买卖,装备集成化的需求预测、呼应、买卖机制,饱吹用户直接出席众种能源买卖。据咱们测算,整个筑成智能能源网后,每年可使城乡住户水电费、燃气费、制冷、取暖用度支拨削减10%旁边,天下可所以告竣经济效益5000亿元以上。
另外,它依旧饱吹我邦村落能源告竣高出式转型势必途径;是告竣新型都市根柢办法智能化的不行赶过的阶段;是打制高端能源资产集群的最理思的通道。
智能能源网将动员智能电网资产、智能水网资产等新兴资产的发扬,能够有用地造成我邦邦民经济紧张的增加热门。
智能电网既是当代能源资产的支柱资产,也是先导性资产,咱们必要正在以下要害身手方面获得策略性打破,即成立基于IPv6的电网新闻架构、新闻化根柢办法、新闻高级使用体例;告竣智能电网与智能燃气、智能供热、智能水务等其他能源搜集互操作系统的架构和互联装备;发轫成立智能主干网、智能微网、都市智能配电网、智能农网、智能邦际电力买卖搜集融合发扬的办法系统;发轫成立天下现象电力储能报价需求买卖超等数字体例;试点成立民众电力安排收拾体例的模仿系统,成立进步电力资产行使效能的数据模子;成立电网双向通信和电网办法的安然系统;装备高压直流/柔性输电体例;智能安排;断电维护/能量收拾体例;高级配电收拾体例;智能变电站;高级计量系统;需求呼应/负荷收拾;智能家庭;智能用电办法;电动车充放电办法;明净能源并网接入工程;并网/离网身手等众个资产。
中邦处正在高速城镇化、工业化时刻,统统寄托地外径流、地下水和江河调水等古板本领获取水资源已寅吃卯粮,要紧必要告竣从自然取水向工场化缔制用水的目标转型。而这个题目就将水资源题目骨子上演化为能源题目,这就必要加快告竣智能水网与智能燃气、智能供热、智能电网、可再生能源发电等其他能源搜集互操作系统的架构和互联装备。
应正在以下要害身手方面获得策略性打破,网罗肆意发扬海水淡化资产;肆意发显示有的寰宇上最大领域的中邦管道水网才略装备;肆意发扬村镇水网;遵照智能摆设的道理告竣都市水电热气、河湖资源、管网水源等合理组配。
发起到2020年,筑成日打点量8000万吨到9000万吨的海水淡化工程,使工业化供水量抵达总供水的4%到6%,消纳1020万千瓦到1530万千瓦新能源电力,力求每年告竣合座效益3000亿元,拉动邦民经济增加0.3~0.5个百分点。
发起另日肆意发扬小城镇和村落智能水务装备,为7亿村镇生齿供应最根基的水务办法。
智能燃气网是当代能源资产的策略根柢性资产,具有成为安稳的漫衍式第二电源供应的前景。应正在以下要害身手方面获得策略性打破:充斥告竣智能燃气网与智能水气、智能供热、智能电网、可再生能源发电等其他能源搜集互操作系统的架构和互联装备、有用告竣燃气资源与其他能源方式的能量转换系统装备、燃气调峰发电、直燃式空调制冷、燃气供暖、搀杂能源汽车加气、燃气管网新闻化改制、气源智能加工、高中压智能燃气管网缔制、智能调压站和罐站、智能调峰储气办法、燃气安然检测、直燃式空调、煤炭气化、笼络轮回发电等资产,充斥施展油气资源调峰、气电热互补的用意。
依据智能能源网的思思,储能资产将成为与能源输送搜集并列确当代能源资产。目前必要应正在以下要害身手方面获得策略性打破:直接储能,缓冲体例储能;告竣差别能量的智能摆设储能;成立民众的虚拟储能网架;推动以都市为主的储能体例装备;推动以市集化为主的储能体例装备。“十二五”岁月储能的身手发扬中心网罗:海水淡化、煤炭气化、抽水储能、液流电池、锂金属电池组群、飞轮储能站、筑坝泵水、自然气储气、泵水储能、水蓄热、热电转换、钠硫电池、流体钒电池、汽车电池为主的挪动储能基站、相变储能等。外面上中邦电力的15%可贮备;水力的10%可贮备(海水淡化贮备、再生水贮备);热力30%可贮备;油气10%~15%可贮备;制造物可担负10%贮备;交通可进步贮备能效10%;工业可贮备5%能量;农业可进步贮备能效10%。倘使将发电枢纽和长途输电枢纽的投资向储能枢纽投资,希望将我邦电力资产总体行使效能从20%进步到50%以上,拉近与繁盛邦度的隔断。
跟着能源搜集互动化晋升,目前互联网采用IPv4合同难以餍足另日的宏大需求,必需加众新IP所在。IPv4升级到IPv6后,将可轻松地为环球15亿所居屋,600亿个种种电源,20亿个以上的外计体例,1000亿个能源办法组件供应独一IP所在,告竣互联互通。为此,咱们以为,中邦必需成立智能能源网的新闻打点中枢,这个主旨架构便是采用基于IPv6的搜集,这是寰宇上第一个安排的以IPv6为根柢的能源搜集。
应正在以下要害身手方面获得策略性打破:成立与实体物理搜集并行运转的大容量数据体例和双向即时交互体例;成立天下现象能量收拾储能报价需求买卖超等智能网体例,告竣海量能源数据收拾和长途现象监测,打点海量现象蜕变、人流物流及能源供需新闻的高级收拾;肆意发扬长途现象监测体例测收拾体例;发扬IPv6主旨身手;发扬PLC、UWB、Wifi、Zigbee、蓝牙等有线无线调和的家庭联网身手;家庭众媒体和使用数据分享互联身手;大型算计机、超等算计机集群;光纤复合电力电缆身手及产物、智能能源网的ICT身手等。
优秀传感器身手是装备智能能源网的格外紧张的要害身手,它由种种优秀传感器、软件、芯片、新型显示,传感、光纤复合电缆和收拾体例等组构,联结双向通讯的智能外计、各发电站、输电线途、燃气站及传输管道、热力站、水务及其它根柢办法沿途搭接成智能化能源网监测收拾体例,告竣新闻及时提取、当令占定、迅速反映、智能监测、注意阻碍。
应正在以下要害身手方面获得策略性打破。发电界限:基于涡轮机、发电机以及其他扭转兴办的正在线矫健形态监测、新型传感器与发电兴办的集成化,以及碳排放监测和下降碳排放等身手;输、变电界限:基于无线搜集的优秀传感器身手的输电线途的形态监测以及智能变电站等正成为研讨热门,此中涉及的要害身手就网罗以无线搜集和通讯身手以及以微纳身手、光纤身手为代外的优秀传感器身手等;配电网界限:基于数字通讯身手的高级传感和计量身手、无线传感搜集、光学或电子互感器、排挤线途与电缆温度衡量、电力兴办形态正在线监测、电能质料衡量等身手;智能燃气网:压力传感器、温度传感器、湿度传感器、流量传感器、CO传感器、燃气浓度传感器、气质说明仪器、优秀的燃气计量外计等;智能水务网:智能生化传感器、气体传感器、智能压力传感器、流量传感器、智能水外等;智能热力网:智能热力计量外计、优秀温度传感身手等。涉及到RFID、MEMS、智能芯片、智能归纳外具、光纤温度传感器、新型显示、光纤和无线数据传输、途由兴办和软件的归纳拓荒。
低碳经济的发扬催生了邦际上独立的制造能源收拾资产。应正在以下要害身手方面获得策略性打破:智能归纳布线体例、智能制造构造、智能给水、智能排水,智能热力、气氛调动、智能电气、智能燃气、智能消防和防火、智能楼宇自愿化独揽收拾、智能制造声学、智能制造光学体例、智能热工、智能园林绿化、保温体例、归纳监控性体例、会集抄外体例、小区储能收拾体例等。涉及到兴办自愿化体例(BAS);衡宇通讯自愿化体例(CAS);社区归纳布线体例;家庭糊口智能体例;消防报警体例;电器(兴办)独揽收拾体例;厨房智能化;家庭保健看护体例(家庭长途病院)等。
2009年末天下汽车保有量约为7619余万辆,估计“十二五”期末我邦汽车保有量将赶过1.5亿辆;“十一五”岁月中邦交通能耗约占社会总能耗比例打破了20%,估计“十二五”岁月将赶过工业能耗打破30%,成为我邦消磨能源最众的界限。
应正在以下要害身手方面获得策略性打破:交通终端用能行使效能收拾模子;纯电动汽车、搀杂动力车和燃料电池车等应用的车用高机能蓄电池;拓荒和普及废气机能低的明净能源车;拓荒汽油启发机、柴油启发机、电力机车能源行使效能进步身手;行使IT智能身手处置交通拥堵和交通根柢办法的鼎新;优秀的交通收拾体例(ATMS);优秀的民众交通体例(APTS);优秀的车辆独揽体例(AVCS);以及数据通信传输身手、电子传感身手、电子独揽身手等;拓荒优秀的汽车节能身手;进步节油车辆的比重;合理调节汽车的吨位组成,告竣下降油耗的宗旨;加快公途装备,进步途面质料,告竣节能;拓荒行使明净能源的车机船;进步铁途节能车辆的比重;推动船舶节能缔制和航行;进步飞机维修和质料身手;推动柴油机、汽油机的余热行使;充斥行使其它能源终端的节能援助体例等。
我邦东西部区域间经济发扬不服均的方式作育了西部能源会集区向东部负荷中央大领域、长隔断输送的根基网架,这个构架自然缺陷便是存正在着能耗大、电力资产行使效能低、土地占用面积众等题目,成立与之配套的集成了水、电、燃气、供热、制冷、清爽气氛等能源的智能微网是修补这个构造缺陷的势必途径,它不仅进步能效秤谌,况且能够合体会决当地能源资源的优化行使,这是中邦高效率源的策略出途之一。它能够告竣众种能源转换、缓解骨干能源网输送压力、修筑区域智能能源网资产集群、正在微网内部告竣削峰填谷、进步能源资产行使效能,活动地方经济,动员煤层气、油层气拓荒和风电、光伏发电、生物质能等众种新能源拓荒,告竣众种能源方式互补。
应正在以下要害身手方面获得策略性打破:为另日的工业、制造物和机动车创筑可智能和安然的能源网、智能端点间加密用电数据体例、用户界面收拾、电能传感器、蓄电和纳米身手集成、制造物内的载荷与配电的智能闭环独揽、漫衍式发电、能效合同收拾、热电冷联产、智能能源收拾终端等集群。
现代邦际能源革新的主旨之一便是饱吹能源办法从应用金属质料过渡到非金属质料,也能够说能源革新从某种意思上而言便是新质料的革新。应正在以下要害身手方面获得策略性打破:高端反渗入膜、离子膜质料身手;超导、磁性新型质料;流体钒、钠硫、磷酸铁锂等储能质料;光降解水制氢质料、电解水制氢质料等高端质料资产;高机能的碳化硅质料;非晶质料;碳纤维及其复合质料等,这些质料行业活着界局限内也处于起步阶段。