智能电力创造可持续发展世界

这种未来的系统称为“智能电网”。 ABB评论

电是全世界最通用的能源形式。100 多年前,人们就已经设计和制造出发电、输电、配电和用电所必需的基础设施,从一开始,ABB 就始终处于电力基础设施技术的创新前沿。这些基础设施满足了人类需求,几十年来为工业 化和世界经济增长做出了重要贡献。任何工业应用或居民生活几乎都离不开电力。在世界各地,电力比任何其他能源的需求增长都更为迅速。中国和印度等国家由于工业化进程加速,因此需求增长更为明显。同时,经济数字化 程度的提高对电力供应的可靠性提出更高的要求,因为即使瞬间的断电也会造成巨大经济损失。 今天,一个严峻的事实是,世界上超过 40 % 的电力供应以煤炭作为燃料,使发电成为二氧化碳排放最大和上升最快的来源。加之电力需求不断增长,这些因素正推动着电力工业发生令人振奋的根本性变化。为了成功应对这些挑战,我们需要新的基于电力价值链的解决方案:发电量必须增加,但同时必须减少温室气体排放。输电、配电和用电必须更加高效。今天,发电、输电和用电的方式均不够高效。由于效率低下,从一次能源到有效电力消费的整个能源链中,损失了大约 80 % 的能源。 虽然可再生能源发电的增长很快,但可再生能源在整个能源结构中所占比重仍然很低。可再生能源,特别是源自间歇性和不断变化的能源 (如风能和太阳能),也带来了新的挑战。这不仅是可用性问题,而且突出了能源储存的需求,同时系统要协调可用的发电资源与降低能耗。为了实现日益增加的可再生能源的并网,同时显著提高能源价值链的效率,需要大幅调整整个电力系统及其结构形式和运行方式。 这种未来的系统称为“智能电网”。

智能电网 未来电力系统 (智能电网) 的设计必须满足全球社会的四大要求: – 容量 – 可靠性 – 效率 – 可持续性 (1)容量 只要不限制能源消费增长,预计未来电能消费将大幅度增长。据国际能源署预测,未来 20 年,我们每周将要增加一座 1 GW 的电厂和相关电网设施。未来的电力系统必须以经济的方法应对这种容量的增加。 (2)可靠性 输电量越大,系统运行就越接近稳定的极限。然而,停电或甚至较小的扰动事故也越来越难以令人接受。电力系统的可靠性始终是工程技术人员关注的重点,因此过去几十年已经取得了很大的进步。尽管如此,断电风险依然存在。大规模的轮流用电管制会降低全国的电力供应,但这仅仅是冰山一角。大量短时间的扰动事故造成重大经济损失。据美国最近完成的一项研究报告显示,不可靠的电力系统每年导致的经济损失高达 800 亿美元 。更加可靠的电力供应不仅有助于经济发展,提高生活质量,而且也对气候变化有着积极影响。如果电力系统能安全地处理和稳定电网扰动,则系统将要求较少的备用电厂,也就意味着更低的排放。 (3)增效节能 国际能源署预测,未来 20 年,增效节能将能更好地遏制二氧化碳排放,其效果超过所有其它减排方案的总和。 不过,根据联合国环境计划署和英国新能源财经有限公司的联合研究显示,2008 年世界各地财政部门投资于清洁能源的费用高达 1,190 亿美元,但仅有 18 亿美元用于增效节能。 令人难以置信的是,企业不愿意在增效节能方面进行投资。增效节能的投资一般在两年内即可通过节约下来的能源开支收回成本,商业机构往往不会放过这种快速回报的投资机会。其中一个主要障碍是许多家庭、企业、公共机构缺乏对增效节能设备的了解,再加上其它各种可选方案,用户更加困惑不解。 目前,我们缺乏有效的激励机制。如果房东花钱,房客受益,那么房东为什么投资增效节能设备?如果采购经理用自己的预算采购增效节能设备,但是节电收益不记在他的名下,那么他何必浪费自己的预算呢? 此外,增效节能解决方案不是聚光灯下的明星,甚至很多方案连名字都很莫名其妙。比如可以提高电机能效的变频器,它装在一个平平常常的铁盒子里,很少有人知道它的节能潜力比大名鼎鼎的紧凑型荧光灯高出许多倍。全球安装的 ABB 传动系统每年就可帮助用户减少 1.7 亿吨的二氧化碳排放,相当于德国总排放量的 20 %。 去年 6 月,欧盟为大部分工业用电机制定了能效标准,这项举措意义重大,可望在 2020 年前每年节电 1,350 亿度,这比淘汰全欧盟所有白炽灯所节约的电力还要高三倍以上,比瑞典的总耗电量还多 (2007 年瑞典总耗电量达 1,320 亿千瓦时),但这项措施几乎没有引起任何关注。 (4)可持续性 采用太阳能、风能、潮汐或地热能发电,无疑是避免二氧化碳排放的有效方法。人们希望,随着技术的改进、转换效率的提高以及生产成本的下降,这些能源对未来能源的贡献将会增加。 水电是没有二氧化碳排放的传统电能。国际能源署表示,未来 20 年,情况仍将如此。水力发电只是其中的一项任务,并入电网则是另一个同等重要的任务。将电力从水电站传输到用电中心,必须跨越遥远的距离。例如在中国,大量电力正以较低的损耗输送到 2,000 多公里以外的地方。 间歇式风力发电是电网稳定的另一大挑战,需要增加额外储备。连接遥远的海上风电场的风电,也需要相应的技术。能源储存将最终帮助克服间歇性的供电问题,高压直流电缆技术则是跨海输电的办法。 但最终的影响则来自最终用户,取决于其希望消耗能源的数量和方式。按照现在的能源成本和高、低电价,鼓励节约能源或在低电价时段用电的作用有限。现在的技术可以让用户清晰地了解任一时刻的实时用电情况及其相应的电费。这对了解发电厂与用户之间的需求响应关系,减少所需备用电力作用重大。 ABB致力于智能电力的进一步发展,为可持续发展的世界提供高效电力。

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