ABB是全球唯一在智能電網(wǎng)領(lǐng)域擁有全面產(chǎn)品組合和技術(shù)解決方案的企業(yè)。智能電網(wǎng)，其實(shí)是一個(gè)容易被誤解的概念，其實(shí)智能電網(wǎng)不僅僅集中在字面上電網(wǎng)的領(lǐng)域，智能電網(wǎng)必須是智能的電力系統(tǒng)，這其中包括了發(fā)電、輸電配電、用電和用戶需求的完整價(jià)值鏈變革。下面一起來看一下，ABB智能電網(wǎng)負(fù)責(zé)人Jochen Kreusel 和ABB電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)部北亞區(qū)及中國(guó)負(fù)責(zé)人劉信剛的具體分析：
eo：“智能電網(wǎng)”其實(shí)囊括了目前電力系統(tǒng)發(fā)展的不同領(lǐng)域，在不同國(guó)家，其內(nèi)涵非常不同。您如何理解智能電網(wǎng)一詞?
Kreusel：我們將智能電網(wǎng)看作不同的解決方案的一個(gè)總稱，這些解決方案能幫助我們應(yīng)對(duì)電力領(lǐng)域的各種新挑戰(zhàn)。在不同地區(qū)、不同國(guó)家，這些挑戰(zhàn)各有不同，因此解決方案也有所區(qū)別——不過，這些解決方案也存在一些基本的共同點(diǎn)：從發(fā)電端而言，它們都強(qiáng)調(diào)提高靈活性;在輸電領(lǐng)域，則包括了高壓直流輸電這類現(xiàn)代化的方案;對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展，它們都強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化，并且開始聚焦需求側(cè)響應(yīng)的問題;它們既有軟件的內(nèi)容，也有設(shè)備更新的要求。
對(duì)于ABB來說，我們?cè)谏鲜鏊蓄I(lǐng)域都是活躍的參與者，我們既是設(shè)備供應(yīng)商，也是整條價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的解決方案提供者。因而，從一個(gè)宏觀的角度而言，我們對(duì)智能電網(wǎng)有一個(gè)全景式的了解。
eo：ABB是輕型高壓直流輸電技術(shù)(HVDC Light)的創(chuàng)始者，能否介紹一下目前你們?cè)谳p型高壓直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展?
Kreusel：如你所說，ABB在1954年開始發(fā)展light，我們?cè)谌鸬銰otland的第一個(gè)項(xiàng)目就頗能體現(xiàn)這種技術(shù)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的HVDC非常善于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，但是其對(duì)周圍電網(wǎng)的影響和負(fù)擔(dān)也頗大，在電網(wǎng)連接孤島供電時(shí)，由于島嶼區(qū)域往往沒有足夠強(qiáng)大的電網(wǎng)，傳統(tǒng)HVDC帶來的負(fù)擔(dān)也更大。而針對(duì)孤島供電挑戰(zhàn)，HVDC Light可以強(qiáng)化當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)甚至是交流電網(wǎng)，因?yàn)樗梢蕴峁┖脱a(bǔ)償無功功率，從而起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。
另一個(gè)有里程碑意義的項(xiàng)目則是連接紐約長(zhǎng)島與康涅狄格州紐黑文的跨海電纜Cross Sound電纜工程。全長(zhǎng)40公里、輸送功率達(dá)330MW的這一工程，是全球首個(gè)這種規(guī)模的項(xiàng)目，而其主要的技術(shù)挑戰(zhàn)同樣也是來自連接弱電網(wǎng)的問題。你知道，2003年美國(guó)發(fā)生了一次重大停電事故，紐約電網(wǎng)受到了重大影響，正是在這次停電的幾小時(shí)后，由于Cross Sound電纜工程相當(dāng)于無轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的備用發(fā)電機(jī)，其首先啟動(dòng)了互聯(lián)工程，通過直流電纜向長(zhǎng)島供電，快速重啟了電力供應(yīng)。
HVDC Light技術(shù)非常適合運(yùn)用在連接弱電網(wǎng)，或者剛開始建設(shè)的電網(wǎng)項(xiàng)目中，因此在目前智能電網(wǎng)發(fā)展的很多領(lǐng)域有非常大的前景。比如，HVDC Light就很適合作為連接深海風(fēng)電場(chǎng)的技術(shù)。2006年在德國(guó)的BorWin深海風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目中，ABB獲得了世界上首個(gè)此類項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。BorWin距離內(nèi)陸130公里，這么長(zhǎng)的距離用交流輸電是不可能的，因此必須使用HVDC技術(shù)，這也是世界上唯一正在運(yùn)行之中的此類項(xiàng)目。
隨著在建的第二個(gè)工程(DolWin1)，輸送功率最終可達(dá)1200MW。這一工程的技術(shù)核心并不是HVDC本身，而是輸送電纜電壓等級(jí)的問題。通過最新的平臺(tái)和轉(zhuǎn)換器，電纜電壓等級(jí)在320千伏，是高壓直流輸電項(xiàng)目中使用擠出型絕緣電纜的最高電壓等級(jí)紀(jì)錄，可以說是對(duì)系統(tǒng)輸送能力發(fā)展的一個(gè)重大革新。
eo：作為這一領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)袖，ABB對(duì)于輕型高壓直流輸電技術(shù)有什么新的想法?
Kreusel：如果參考目前歐洲情況的話，一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)就是越來越高的可再生能源發(fā)電比例，風(fēng)電和太陽(yáng)能正在歐洲大陸迅速蔓延。這讓我們面對(duì)著和以前完全不同的挑戰(zhàn)——可再生能源可以在一天不同時(shí)間出現(xiàn)峰值，這改寫了原有的潮流峰谷情況。而我們相信，電網(wǎng)技術(shù)是這一問題的主要解決方式。
面對(duì)可再生能源并網(wǎng)上升帶來的潮流問題，用交流電網(wǎng)進(jìn)行有效控制將會(huì)越來越困難;而另一方面，HVDC項(xiàng)目目前僅僅是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、而非電網(wǎng)構(gòu)架之上，傳統(tǒng)HVDC多是兩點(diǎn)傳輸，只有非常特殊、定制的HVDC項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)三到四點(diǎn)的傳輸，而且不能延長(zhǎng)。這顯然不能解決未來可再生能源并網(wǎng)發(fā)展的問題，相比之下，HVDC Light則可以構(gòu)建多終端的傳輸，因此將會(huì)是發(fā)展方向。
ABB深信，電網(wǎng)發(fā)展將會(huì)是下一步的重點(diǎn)。因此，我們?cè)诜e極發(fā)展相關(guān)的技術(shù)，如高壓直流斷路器DC Breaker。
eo：您怎么看一次設(shè)備和二次設(shè)備結(jié)合的這種可能趨勢(shì)?
Kreusel：事實(shí)上我們已經(jīng)看到了這種趨勢(shì)，多年來我們也在努力推動(dòng)這種趨勢(shì)的發(fā)展。如果全球的客戶對(duì)此能持更開放的態(tài)度，這種趨勢(shì)的發(fā)展其實(shí)還會(huì)更快。圍繞這一問題，我們能看到截然不同的兩種態(tài)度。
智能電網(wǎng)一詞，帶來了電力系統(tǒng)整體提高自動(dòng)化水平的強(qiáng)烈信號(hào)。而我認(rèn)為，未來更多的自動(dòng)化技術(shù)將出現(xiàn)在現(xiàn)在還缺少自動(dòng)化水平的地方——就是在二級(jí)中低壓電網(wǎng)和配電網(wǎng)之中。
原因是什么呢?可再生能源發(fā)展，意味著發(fā)電單元數(shù)量的迅速上升。屋頂光伏等民間發(fā)電單元，接在中低壓并網(wǎng)，這部分電網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)距離遙控和監(jiān)督的需求也自然上升——挑戰(zhàn)并非簡(jiǎn)單地將自動(dòng)化技術(shù)擴(kuò)展到更多單元，而是將自動(dòng)化引入電網(wǎng)絕大部分單元之中，這在電力系統(tǒng)的歷史里將是首次。
和高壓輸電部分電網(wǎng)公司主導(dǎo)推動(dòng)技術(shù)革新不同，低壓電網(wǎng)的客戶是普通人，他們難以負(fù)擔(dān)自動(dòng)化設(shè)備和科技革新所要求的大量投入。因此，如何在配電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，需要大量積極的參與者提出解決方案。
我認(rèn)為，這一情況未來將會(huì)推動(dòng)一次設(shè)備和二次設(shè)備結(jié)合的這一趨勢(shì)，因?yàn)樵诘投伺潆娋W(wǎng)絡(luò)，你不能繼續(xù)將這兩部份分而治之，而是要統(tǒng)合起來形成一插就用的智能化，這種轉(zhuǎn)變現(xiàn)在才剛剛開始。
eo：這是對(duì)目前歐洲能源轉(zhuǎn)型對(duì)配電網(wǎng)影響的一個(gè)很好解釋，據(jù)我的理解，這也將是德國(guó)能源轉(zhuǎn)型未來一個(gè)重要的議題。您能否從全局上談?wù)勂鋵?duì)電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)?
Kreusel：正如剛才所說，德國(guó)的中低壓電網(wǎng)目前面對(duì)著電壓穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)?？稍偕茉磸V泛在中低壓并網(wǎng)，這意味著客戶現(xiàn)在需要安裝有載電壓調(diào)整器等設(shè)備，需要更新一次設(shè)備，也需要有強(qiáng)大的控制系統(tǒng)——這是頗有難度的，原因是在機(jī)制之上，牽涉到純技術(shù)之外的話題。
德國(guó)過去十年來積極地為可再生能源給予補(bǔ)貼，在能源轉(zhuǎn)型的第一個(gè)階段，只是簡(jiǎn)單地在系統(tǒng)里增加可再生能源，此時(shí)它們規(guī)模尚小，電網(wǎng)受影響不大;而在第二階段，隨著可再生能源比例上升，電力傳輸?shù)娜萘亢凸β什蛔愕葐栴}在局部開始出現(xiàn)，但此時(shí)我們依然可以通過不同強(qiáng)化系統(tǒng)的手段來解決問題。到了現(xiàn)在和未來的第三階段，可再生能源并網(wǎng)在一天不同時(shí)間出現(xiàn)，其發(fā)電量超過了基本負(fù)荷——這種情況下，現(xiàn)有的系統(tǒng)將無法控制無功功率平衡問題。
因此，需要考慮新的解決方案對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行有效控制，在可再生能源輸出過剩時(shí)減少發(fā)電量。但是目前根本沒有技術(shù)和交流機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即使你可以去減少可再生能源發(fā)電量，旋即面對(duì)另一個(gè)問題：怎么減?用什么樣的排序去減?
在德國(guó)，發(fā)電裝機(jī)總量在30000MW——來自150萬個(gè)發(fā)電單元，忽然之間，你需要去協(xié)調(diào)調(diào)度150萬個(gè)發(fā)電單元。如果他們能夠一直并網(wǎng)發(fā)電，這還沒什么問題;但當(dāng)他們的發(fā)電超過系統(tǒng)所需用電量時(shí)，就必須進(jìn)行減量調(diào)度。我認(rèn)為，這是個(gè)真正的挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)將定義智能電網(wǎng)。
我們必須要有新的調(diào)度機(jī)制和市場(chǎng)機(jī)制，可以允許我們進(jìn)行這樣的操作，保證這些操作的公平性。這是一個(gè)尚未解決的重大問題，也是智能電網(wǎng)的真問題所在——而這不再僅僅是個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，系統(tǒng)和制度的挑戰(zhàn)、制度如何促進(jìn)效率提高的挑戰(zhàn)更加重要。在這一點(diǎn)上，電力領(lǐng)域其實(shí)可以向電信領(lǐng)域取經(jīng)。
eo：如何理解您所說的制度和機(jī)制上的挑戰(zhàn)?
Kreusel：發(fā)展分布式發(fā)電時(shí)，新的挑戰(zhàn)隨之而來：無功功率平衡問題。
在傳統(tǒng)的電力體系中，系統(tǒng)操作者(TSO)是潮流控制者，而他們只需要和大型發(fā)電廠溝通，就可以進(jìn)行調(diào)度。但是在能源轉(zhuǎn)型的未來，TSO忽然之間面對(duì)著成千上萬的小型可再生能源并網(wǎng)者，調(diào)度者需要知道這些分散的并網(wǎng)的數(shù)量，最好還能知道他們的地理位置——這還無法很好地實(shí)現(xiàn)。因此，目前討論最多的議題之一就是建立信息交流機(jī)制。今天我們尚可通過逐漸增加的人工調(diào)節(jié)，干預(yù)調(diào)度問題，但這絕不該是未來的解決方式。
未來最理想的狀態(tài)應(yīng)該是，在強(qiáng)大的信息交流體系下，可再生能源調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，一旦有可再生能源新單元并網(wǎng)，那么系統(tǒng)操作者就能夠得知，或者有渠道獲取這些信息。這種情況并不是單憑技術(shù)就能解決的，還需要一個(gè)政治決策，去實(shí)現(xiàn)這種信息機(jī)制和技術(shù)儲(chǔ)備。
從這個(gè)意義上說，智能電網(wǎng)不僅是個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，還是個(gè)政治決策推動(dòng)電力系統(tǒng)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。無疑，這是前所未有的情況。
eo：從ABB目前的商業(yè)實(shí)踐上來看，你覺得哪些是智能電網(wǎng)商業(yè)發(fā)展回報(bào)最高的領(lǐng)域?
Kreusel：這完全取決于不同地區(qū)的情況，在不同的地區(qū)，急需解決的問題是不同的。比如在美國(guó)，電網(wǎng)發(fā)展長(zhǎng)時(shí)間缺乏投資，電網(wǎng)穩(wěn)定性長(zhǎng)期以來一直是個(gè)問題。如果我們的技術(shù)可以提供解決方案，幫助電網(wǎng)更快速地恢復(fù)，或者幫助系統(tǒng)更快速地識(shí)別潛在隱患，那么對(duì)于電網(wǎng)架構(gòu)而言就是最優(yōu)的解決方案——這固然可以通過加大投資發(fā)展電網(wǎng)去改進(jìn)，但是耗時(shí)良久;但如果我們發(fā)展信息技術(shù)，提高自動(dòng)化和電網(wǎng)信息水平，則可以以相對(duì)小的投入，更快地獲得效果。因此，美國(guó)目前的智能電網(wǎng)發(fā)展路徑集中在信息化這一點(diǎn)上。
相比之下，在德國(guó)目前最緊迫的問題是分布電源帶來的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。那么我們的解決方案也要針對(duì)這一情況。在這個(gè)意義上來說，如果不想馬上耗費(fèi)巨大的投資在配電網(wǎng)，電壓調(diào)節(jié)技術(shù)則可以作為短期解決方案。因此，商業(yè)回報(bào)最高的領(lǐng)域，要取決于不同市場(chǎng)最為緊迫的需要。
eo：我們知道，中國(guó)這幾年在智能電網(wǎng)領(lǐng)域也有許多重要的發(fā)展。兩位均是這個(gè)領(lǐng)域商業(yè)和技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，能否請(qǐng)你們從全球和中國(guó)的角度談?wù)?，如何看待中?guó)的一些技術(shù)路徑和發(fā)展情況?
Kreusel：從全球的角度來看，中國(guó)無疑是ABB發(fā)展智能電網(wǎng)的重點(diǎn)區(qū)域。我其實(shí)頗為欣賞中國(guó)發(fā)展路徑的一點(diǎn)：在發(fā)展新的電力系統(tǒng)時(shí)，中國(guó)使用的是具有謹(jǐn)慎分析風(fēng)格的方式。在德國(guó)，政治家可能短期之內(nèi)就決定發(fā)展可再生能源，而他們所做的就只是為可再生能源發(fā)展籌集資金和創(chuàng)造優(yōu)惠——整個(gè)可再生能源立法的意義主要是為了籌集資金，但是缺乏對(duì)于系統(tǒng)整合的關(guān)注，無疑造成了一些重大問題。只是在最近，德國(guó)逐漸意識(shí)到這些問題，并且開始修正錯(cuò)誤。這是一種修正式的發(fā)展模式。
相比之下，中國(guó)則是漸進(jìn)型模式，先去想好發(fā)展對(duì)于系統(tǒng)的意義和問題，然后通過試驗(yàn)項(xiàng)目推進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)其他地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，最后再實(shí)施。這是一種有全局觀的方法。
劉信剛：我也同意Jochen的觀點(diǎn)。中國(guó)是全球范圍內(nèi)發(fā)展智能電網(wǎng)最為積極的領(lǐng)頭羊之一;對(duì)比歐美，中國(guó)有非常獨(dú)特的特點(diǎn)和需求。在如此廣闊、具有地域差異的國(guó)家發(fā)展智能電網(wǎng)，中國(guó)需要考慮平衡發(fā)電地區(qū)和負(fù)荷地區(qū)的問題，因此輸電網(wǎng)先要足夠強(qiáng)大。因此，中國(guó)智能電網(wǎng)的議題集中在強(qiáng)大輸電網(wǎng)之上，因?yàn)槲覀円冉⒐羌?。另外一點(diǎn)我比較贊同的是Jochen對(duì)中國(guó)方法論的判斷，我們的行事風(fēng)格比較系統(tǒng)化，不僅僅發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用，而且早就開始關(guān)注這一領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定問題。
中國(guó)不是僅僅在談?wù)撝悄茈娋W(wǎng)，而是切實(shí)在做智能電網(wǎng)。我們目前已經(jīng)有很多地區(qū)性的試驗(yàn)項(xiàng)目。ABB在中國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展中是積極的角色，我們與國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)以及很多電力企業(yè)都有很多合作。
（轉(zhuǎn)載）
