1、适 应 低 碳 发 展 需 要 的智 能 电 网 技 术 路 径清 华 大 学 低 碳 经 济 研 究 院 博 士 后 何继江将 于 2015 年 在 巴 黎 召 开 的 第 21 届 国 际 气 候 大 会 袁 很 有 可 能 成 为 全 球 气 候 变 化 合 作 进 程 的 转 折 点 袁 世 界 各 国 将 就 2020 年 后 国 际 减 排 制 度 框 架 达 成 协 议 袁 发 展 中 国家 包 括 中 国 都 将 进 一 步 加 大 减 排 力 度 遥 2012 年 度 在 卡 哈尔 多 哈 举 行 的 第 18 届 国 际 气 候 大 会 结 束 了 巴 厘 路 线 图 野
2、双 轨 冶 谈 判 进 程 袁 开 启 了 德 班 平 台 野 单 轨 冶 谈 判 遥 各 国 同 意 在 2015 年 底 之 前 谈 出 一 个 新 协 定 袁 该 协 定 将 在 2020 年 后 具 有 平 等 法 律 效 力 并 适 用 于 所 有 国 家 遥 美 国 奥 巴 马 总 统 将 其 称 之 为 野 一 个 突 破 性 进 展 冶 遥 野 这 在 以 往 法 律 协 定 的 基 础 上 向 前 迈 了 一 大 步 袁 因 为 叶 京 都 议 定 书 曳 的 核 心 义 务 只 适 用 于 发 达 国 家 袁 而 不 约 束 中 国 尧 印 度 尧 巴 西 或 其 他 新
3、兴 国 家 冶 遥我 国 随 着 经 济 的 快 速 发 展 袁 已 经 成 为 全 球 碳 排 放 第 一 大国 袁 2012 年 度 CO2 排 放 占 全 球 约 25%27%袁 远 超 过 美 国 遥 20052013 年 袁 GDP 的 CO2 强 度 下 降 28%袁 远 高 于 发 达 国 家 同 期 下 降 幅 度 遥 但 由 于 中 国 的 GDP 增 速 远 高 于 欧 美 发达 国 家 袁 因 而 出 现 了 近 几 年 中 国 的 碳 排 放 增 量 占 世 界 增 量60%的 局 面 袁 中 国 的 减 排 目 标 和 行 动 越 来 越 受 世 界 瞩 目 遥201
4、3 年 6 月袁 美 国 总 统 奥 巴 马 在 气 候 行 动 方 案 中 再一 次 重 申 美 国 曾 向 国 际 社 会 做 出 的 承 诺 袁 美 国 将 在 2020年 将 其 温 室 气 体 排 放 量 在 2005 年 基 础 上 削 减 17%袁 但 美国 同 时 要 求 其 他 主 要 经 济 体 也 同 意 控 制 其 排 放 量 遥 2014年 6 月份在德国波恩刚刚结束的 2014 年 联 合 国 第 二 轮 气 候谈判中袁 美国提出到 2030 年 将 该 国 发 电 厂 的 二 氧 化 碳 排放量在 2005 年的基础上减少 30%袁 再次展现奥巴马总 统对加强减排
5、力度的决心遥中国更加积极地推进低碳发展中 国 减 排 的 需 求 不 仅 仅 来 自 于 国 际 气 候 谈 判 进 程 的 要求 袁 也是中国当前治理大气污染的必然选择 遥 快 速 增 长 的 化 石 能 源 生 产 和 消 费 是 造 成 当 前 野 资 源 约 束 趋 紧 尧 环 境 污 染 严 重 尧 生 态 系 统 退 化 冶 严 峻 形 势 的 首 要 原 因 遥 SO2尧 NOx尧 烟尘等常规污染物排放的 70%以 上 来 自 燃 煤 和 汽 车 尾气遥 北 京 PM2.5 也主要是由化石能源消费所贡献 袁 夏天 的贡献率约占 50%袁冬天更是高达占 70%遥 PM2.5 成分中
6、 袁 40%75%的重金属尧超过 50%的黑碳来自化石能源消费遥在大气污染治理和国际气候变化进程的双重推动下袁中 国 低 碳 发 展 的 进 程 不 断 加 快 遥 2014 年 6 月 17 日 袁 李 克强 总 理 访 问 英 国 时 袁 中 英 双 方 发 布 的 叶 中 英 气 候 变 化 联 合 45Special 专稿 智 能 电 网 要 想 实 现 大 规 模 的 能 源 替 代 和 多 种 能 源 的 兼 容 利 用 ， 需 要 在 创建开放的系 统和建立共享的信 息 模式基础上 ， 整 合系 统 中的 数据 ， 优 化 电 网 的 运 行 和 管 理 。声明曳袁 大体是中国政
7、府近期对低碳问题发布的权威解释 之一遥 与 2 月中美气候变化联合声明只是强调 5 个方面的 合作项目不同 袁 中英的这次联合声明特别强调了全球气候 谈判的两个重要节点袁一个是 2015 年的 叶 联合国气候变化 框 架 公 约 曳 巴 黎 缔 约 方 大 会 袁 一 个 是 联 合 国 秘 书 长 潘 基 文 于 2014 年 9 月召开的领导人峰会遥 而且特别强调野努力建 立全球共识 袁 以在巴黎通过一个在公约下适用于所有缔约 方的议定书 尧 其他法律文书或具有法律效力的议定成果 冶 袁 野 中英两国承诺共同努力 袁 支持联合国秘书长的工作 袁 并维 持这一强劲势头直至 2015 年巴黎会
8、议 冶 遥2014 年 7 月 9 日袁 中 美 气 候 变 化 工 作 组 提 交 第 六 轮中 美 战 略 与 经 济 对 话 的 报 告 强 调 袁 野 中 美 两 国 采 取 强 有 力 的 国 内 适 当 行 动 袁 包 括 大 规 模 的 合 作 行 动 袁 比 以 往 任 何 时 候都至关重要遥 冶 习近平总书记用 野 聚同化异 冶 来概括处理 中美之间分歧的原则袁 这也进一步表明了气候变化问题在 中美新型大国关系中的地位不断上升袁 以及中美作为负责 任的大国积极应对全球气候变化的决心遥低碳发展呼呼电网技术创新电 能 是 清 洁 尧 优 质 的 能 源 形 式 袁 也 是 联 结
9、 多 种 一 次 能 源 的 枢 纽 袁 电 网 不 但 是 能 源 使 用 和 输 送 的 枢 纽 袁 也 是 联 接 能源生产者和消费者之间的枢纽遥 中国的低碳发展必须有 能源革命的支撑遥 无论是能源生产的合作袁 还是能源消费 的革命袁都离不开电网的支撑遥 建设适应未来能源发展的 智 能 型 电 网 是 当 前 及 今 后 较 长 时 期 内 电 网 技 术 发 展 的 重 要方向遥 低碳发展对电网提出以下重要的技术需求院 大规 模 接 纳 可 再 生 能 源 曰 分 布 式 能 源 与 电 网 的 协 同 创 新 曰 大 容 量远距离电力传输曰引导社会节能曰提供社会服务遥大 规 模 接
10、纳 可 再 生 能 源 技 术 遥 这 是 电 网 技 术 创 新 最 紧 迫 的 问 题 遥 高 比 例 的 可 再 生 能 源 是 未 来 能 源 结 构 的 核 心 特 征 袁 必 须 建 设 智 能 电 网 以 大 规 模 接 入 可 再 生 能 源 遥 2007耀 2012 年 袁 全 球 非 水 可 再 生 能 源 翻 了 一 番 多 袁 OECD国 家 可 再 生 能 源 增 长 90%曰 欧 盟 为 了 加 快 能 源 结 构 低 碳化 袁 确 立 大 比 例 可 再 生 能 源 目 标 袁 2020 年 可 再 生 能 源 比46 例 达 20%袁 2030 年 达 27%遥
11、 在 德 国 2010 年 发 布 的 叶 2050年 能 源 规 划 纲 要 曳 中 袁 德 国 制 定 的 目 标 是 可 再 生 能 源 占 一 次 能 源 比 例 2030 年 达 30%袁 2050 年 达 60% 遥 到 2050 年 袁 80%以 上 电 力 来 自 可 再 生 能 源 袁 风 力 发 电 将 在 德 国 电 力 供 应 中 发 挥 关 键 作 用 袁 这 就 需 要 新 建 大 规 模 的 陆 地 和 海 洋 风 电 场 遥 在 未 来 袁 将 份 额 不 断 增 加 的 可 再 生 能 源 电 力 成 功 集 成 到 电 力 输 送 网 络 中 袁 则 是 德
12、 国 和 欧 洲 面 临 的 重 要 任 务 遥分 布 式 能 源 与 电 网 的 协 同 创 新 遥 以 能 源 梯 级 利 用 为 特 征 的 分 布 式 电 源 正 在 改 变 过 去 单 一 的 集 中 式 发 电 和 大 规 模 传 输 的 传 统 模 式 遥 随 着 可 再 生 能 源 比 例 不 断 扩 大 袁 需 要 将 其 与 传 统 能 源 进 行 优 化 协 调 袁 并 实 现 可 再 生 能 源 与 能 源 市 场 的 集 成 袁 电 力 网 络 基 础 设 施 与 能 源 存 蓄 技 术 将 在 该 方 面 发 挥 决 定 性 作 用 遥 这 个 领 域 还 需 要
13、很 多 技 术 创 新 遥 第 一 袁 要 进 一 步 研 发 分 布 式 发 电 闭 幕 式 网 规 划 理 论 及 标 准 遥 第 二 袁 分 布 式 智 能 配 电 网 络 技 术 尧 微 型 电 网 为 骨 干 的 分 布 式 智 能 配 电 网 络 是 分 层 分 布 式 电 力 系 统 的 重 要 一 环 遥 第 三 袁 提 高 微 网 尧 分 布 式 能 源 系 统 电 能 利 用 效 率 和 经 济 性 需 要 利 用 电 力 储 能 技 术 遥 储 能 技 术 被 誉 为 电 力 行 业 的 第 六 价 值 链 袁 是 解 决 可 再 生 能 源 大 规 模 接 入 尧 提
14、高 常 规 电 力 系 统 和 区 域 能 源 系 统 效 率 尧 安 全 性 和 经 济 性 的 有 效 途 径 遥大 容 量 远 距 离 电 力 传 输 技 术 遥 中 国 东 部 地 区 的 严 重 雾 霾迫切需要治理袁 西部地区拥有相对宽松的环境承载力和 丰富的煤炭资源袁 大容量远距离输电能够统筹利用全国环 境 容 量 袁 实 现 以 电 代 煤 尧 以 电 代 油 尧 电 从 远 方 来 袁 从 而 有 效 缓解东中部地区雾霾问题同时大容量遥 这 对 我 国 高 电 压 尧 大 容 量 输 电 技 术 和 电 网 安 全 控 制 技 术 提 出 很 高 的 要 求 遥 美 国的智能电
15、网计划认为袁 在输电基础设施中整合智能电网 技 术 和 清 洁 尧 分 布 式 发 电 袁 将 为 减 少 或 控 制 碳 排 放 提 供 一 个 有 力 途 径 遥引导社会节能的技术遥 通过实施能源需求侧管理袁 将 使 能 源 消 费 更 加 适 应 能 源 供 给 遥 NRDC渊 美 国 自 然 资 源 保 护协会 冤 是第一个将电力需求侧管理 渊 DSM冤 概念带入中国 的国际组织袁 十多年来一直致力于倡导需求侧管理机制的 建立 袁 帮助推进此类国家政策的制定 遥 叶 国家电力需求侧管 理办法曳 于 2011 年开始生效遥 这部新的国家节能法规首次要 求 中 国 的 电 网 企 业 将
16、其 电 力 收 入 的 一 部 分 投 资 于 大 规 模的能效项目 袁 以帮助中国的工厂 尧 企业和家庭提高能效 遥 2012 年袁 国 家 财 政 部 和 国 家 发 改 委 确 定 首 批 试 点 工 作 城 市为北京市 尧 江苏省苏州市 尧 河北省唐山市 尧 广东省佛山市 等四个城市遥美 国 在 推 行 需 求 侧 管 理 能 效 计 划 之 外 袁 开 始 更 加 强 调 基 于 智 能 电 网 的 更 广 泛 的 需 求 优 化 袁 认 为 需 求 优 化 在 通 过 多 种 方 式 调 节 需 求 响 应 的 同 时 袁 能 够 在 整 个 能 源 价 值 链 中 创 造 运 营
17、 和 经 济 效 益 的 战 略 遥 而 且 为 了 显 著 减 少 城 市 尧 省 州 或 地 区 的 碳 足 迹 袁 必 须 将 能 源 的 生 产 尧 输 送 和 需 求 作 为 一 个 完 整 的 系 统 进 行 优 化 遥 目 前 袁 中 美 2014 年7 月 开 展 的 第 六 轮 中 美 战 略 与 经 济 对 话 中 袁 正 在 探 索 如何 优 化 电 力 需 求 袁 并 将 能 效 和 可 再 生 能 源 整 合 入 电 网 系统 遥为社会提供服务的技术遥 电网企业的电线加上了光纤 已经具有强大的数据传输功能袁 可以开发多种多样的为客 户服务的功能遥 合同能源管理作为节能
18、的一项重要制度设 计 袁 其 有 效 推 广 需 要 权 威 的 能 源 节 约 核 查 机 构 袁 电 网 企 业 的全覆盖的计量系统有助于其发挥这样的核查功能遥 电网 和其他核查机构组成的能源核查体系越来越完善袁 将有助 于 建 立 一 个 全 国 性 的 温 室 气 体 减 排 信 息 的 野 测 量 尧 报 告 和 核查冶渊MRV 冤体系遥中国的低碳发展需要怎样的智能电网中 国 智 能 电 网 应 当 能 够 响 应 上 述 五 方 面 的 技 术 需 求遥 智 能 电 网 不 但 能 够 将 新 型 可 替 代 能 源 接 入 电 网 袁 比 如 太 阳 能 尧 风 能 尧 地 热
19、能 等 袁 还 能 实 现 可 再 生 能 源 的 大 规 模 远 距 离 转 输 袁 并 能 实 现 分 布 式 能 源 管 理 袁 从 而 推 动 能 源 生 产 革 命 曰 同 时 智 能 电 网 还 能 引 导 用 户 有 效 开 展 节 能 袁 从 而 推 动 能 源 消 费 革 命 袁 还 能 够 为 社 会 提 供 广 泛 服 务 袁 进 行 技 术 创 新 尧 商 业 模 式 创 新 袁 使 智 能 电 网 为 社 会 提 供 更 多 更 有 价值 的服 务 遥智 能 电 网 要 想 实 现 大 规 模 的 能 源 替 代 和 多 种 能 源 的 兼容利用袁 需要在创建开放的系
20、统和建立共享的信息模式 基础上袁整合系统中的数据袁优化电网的运行和管理遥 智能 电网可以利用传感器对发电 尧 输电 尧 配电 尧 供电等关键设备 的运行状况进行实时监控和数据整合袁 遇到电力供应的高 峰 期 袁 能 够 在 不 同 区 域 间 进 行 及 时 调 度 袁 平 衡 电 力 供 应 缺 口袁 从 而达到对整 个电力系统 运行的 优 化管 理遥 借 助于 智能电网的这些功能袁德国所构想的 80%电力来自可再生能 源的计划才能够实现遥 智能电网将以信息技术改造和提升 现有电网体系的能源效率袁 同时实现消费者和生产者友好互 动 袁 既 能 促 进 用 户 侧 能 效 水 平 的 提 高
21、袁 还 为 提 供 延 伸 服务创造了可能遥大规模接入可再生能源需要加快智能电网的建设袁 而 智能电网又能够为节能汽车提供新动力袁 加速节能汽车乃 至电动汽车产业的发展袁 并进而带动一系列产业的科技革 命遥 智能电表也可以作为互联网路由器袁 推动电力企业以 其 终 端 用 户 为 基 础 袁 进 行 通 信 尧 运 行 宽 带 业 务 或 传 播 电 视 信号遥 GE 公司已经开展了智能电网为终端用户提供无线即时宽带和视讯服务的计划和实验袁IT 产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟遥中国电力企业联合会理事长袁 国 家 电 网 公 司 董 事 长 尧 党组书记刘振亚 2013 年撰写的 叶 智
22、能电网与第三次工业 革命 曳 一文 袁 展现了智能电网的美好前景 院 普通家庭能够通 过 智 能 电 网 实 现 用 户 能 源 管 理 尧 移 动 终 端 购 电 尧 综 合 信 息 服务尧远程家电控制遥 同时 袁 智能电网与物联网 尧 互联网等 深 度 融 合 后 袁 将 构 成 价 值 无 法 估 量 的 社 会 公 共 平 台 袁 可 以支 撑 智 能 家 庭 尧 智 能 楼 宇 尧 智 能 小 区 尧 智 慧 城 市 建 设 袁 推 动 生产生活智慧化遥国 网 江 苏 苏 州 供 电 公 司 积 极 配 合 国 家 级 低 碳 试 点 城 市 苏 州 市 的 试 点 工 作 袁 在
23、叶 苏 州 市 低 碳 发 展 规 划 曳 中 袁 智 能 电网局部试点将用数字化信息集成系统尧 智能化互动供用 电 系 统 袁 以 及 适 应 智 能 电 网 的 调 度 管 理 系 统 袁 实 现 电 网 与 可 再 生 能 源 和 分 布 式 能 源 系 统 友 好 兼 容 袁 包 括 风 能 尧 太 阳 能 尧 生物质能发电 尧 热电冷联产 袁 以及电力储能系统 遥 叶 苏州 市的低碳发展规划曳 同时还构划了基于智能电网的电能管 理服务公共平台遥 该平台将汇集电力企业的用电信息系统 数 据 尧 各 类 电 能 服 务 采 集 商 采 集 的 客 户 数 据 尧 大 型 企 业 的 自身
24、用电管理系统数据等数据袁 为政府宏观经济运行调节 和节能减排工作提供政策参考袁 为 客 户 内 部 能 效 服 务 尧 有 序用电尧负荷管理尧需求响应等提供技术支撑遥美国 未来学家杰 里米 窑 里夫金 在其 新著 叶 第三 次工 业 革 命 曳 中 提 出 袁 分 布 式 可 再 生 能 源 和 互 联 网 技 术 相 结 合 的 野能源互联网冶将出现遥 随着智能电网技术的发展 袁 未来将 实现 野 有插座的地方就有互联网 冶 袁 电信 尧 电网 尧 电视网的整 合 将 成 为 可 能 袁 为 中 国 电 力 尧 电 信 产 业 尧 通 信 产 业 尧 电 视 媒 体等整合提供了独特机遇遥 智 能 电 网 与 物 联 网 尧 互 联 网 深 度 融 合 后 袁 不 仅 通 过 智 能 家 居 使 智 能 家 庭 的 实 现 成 为 可 能袁 还将使整个楼宇乃至小区的能源消费和能源生产信息 实现智能化管理 袁 从而支撑智能楼宇 尧 智能小区的建设 袁 还 将有力支撑整个碳预算和碳排放管理袁 使智慧低碳城市成 为可能遥 以智能电网为核心的大数据将支撑规模庞大的商 业信息服务体系和公共信息服务体系袁 具有巨大的价值空间遥 CPEM 47
