給電網一顆智慧的心
時間:2010年上海世博會 地點:國家電網館
在這個似乎和消費者不太相干的展館里,正面向普通民眾進行著一輪輪關于智能電網的科普宣傳。
智能電網,是一種將IT等和傳統電網相融合的電網,是傳統電網的延伸(也可說是升級),更加堅強和智能;
有了智能電網,你可以輕松地了解家中的用電情況,并依照浮動電價的變更時間,選擇最佳的節電方式;
如果你使用電動汽車,那你就擁有了一部交通工具兼儲能設備,儲存了多余的電力時,只要將汽車連上充電站的充電座,就能把電賣出去(注意,是你可以賣電,而不光是買電);
風能、太陽能這些可再生能源,用之不竭但卻難保穩定,而有大容量的蓄電池系統,可以存儲可再生能源發出的電力,并在用電高峰、低谷時起到填補、協調的重要作用。
最后,國家電網館的館長告訴大家:這一切已經不是夢想。
將夢想變為現實
2010年4月,野本正明第一次來到中新天津生態城。當時,他所看到的,除了大片填海后的鹽田地外,一無所有。而就是在這片“不毛之地”上,中國和新加坡兩國政府將合作開發一個國家級的項目:可容納35萬人口,擁有住宅、商業、產業等多種功能的“生態城市”。作為第一個從零開始、完整體現智能和環保理念的標志性項目,天津生態城的每一步動作都受到了全世界的關注。日立作為項目合作方之一,動用了自己最核心的力量。野本正明,日立制作所“智能城市事業統括本部”擔當本部長,日立集團在信息通信/控制、智能電網領域的靈魂人物,也于2010年10月被派常駐中國。
之所以說天津生態城是標志性項目,除了它完整的建設規劃外,還因為它設定了相當高的生態指標,且開發形式又具備未來普及的可能性。其中包括:全面應用智能電網,可再生能源使用率達到20%,電動汽車等綠色交通出行比率達到90%。在這一項目中,日立將為智能電網的“落地”、即地區/樓宇/家庭三級能源管理系統的建設提供全面的技術合作,共同構建綠色交通的信息安全一體化控制平臺,以及合作打造支撐上述兩大領域的節能環保數據中心。
2011年上旬,部分居民便會先期入住生態城,而智能化的夢想,也將逐步變為現實。
中國的優勢
&nb[FS:PAGE]sp; 天津生態城以一片鹽田地起步,要在10~15年時間里建成一座全新的、現代化的城市。在政府的主導下,龐大的建設規劃制定得合理而具有前瞻性,開發方與各級合作方實現了密切的合作和高速的工程推進。“這樣的進展在日本是不可想象的,是真正的‘中國速度’!”野本由衷地感佩道。中國的速度,已經成了一個世界性的標桿。與天津生態城并列的,還有一份包括曹妃甸、德州、保定等12個生態城市項目在內的名單,其中出現最頻繁的概念之一,就是智能電網,這樣的項目在中國預計還有100~200個。
能源始終是維持社會基本運轉的一個關鍵因素。中國已經成為位居世界第二的經濟大國,為了讓更多的民眾享受富裕的生活,經濟將繼續增長,能源消耗會持續增加。然而,如果中國按照美國等傳統發達國家的能源消費模式發展,不僅會加大環境負荷、增加二氧化碳等溫室氣體排放,即便以中國潛在的經濟體量而言,也要考慮能源充足供應的可持續性。因此,中國政府在產業規劃中,特別強調將優先發展新能源、電動汽車等智能電網相關的新興產業,為可持續發展未雨綢繆。
未來可能出現的“能源革命”,會對現有基礎設施帶來挑戰,這是中國市政當局會優先考慮的重要議題之一。比如,為了提供安全、放心、高效且高質的電力,并實現向低碳社會的轉化,不僅要提高既有大型集中性發電設施的功效,還要對風力發電、太陽能發電等可再生能源加以利用,然而這些可再生能源不如傳統能源那么穩定。此外,大規模地將以汽油為主的普通動力車轉換為混合動力汽車或電動汽車,還需要較大電力容量、可快速充電的基礎設施,并要考慮到電動類汽車普及后、因其充放電而對電網造成的沖擊。
擁有供電基礎設施和運用系統的發達國家,目前都在研討針對電力需求方引進工廠能源管理系統、樓宇能源管理系統、家庭能源管理系統以及分散電源,打造智能型的區域電網。即依托于IT系統,建立社會基礎設施的服務提供方與服務接受方各自的、多種系統間的無縫聯結,通過能源信息的即時互換、分析,以及各系統的智能化控制管理,使能源的提供與使用實現高效化、穩定化、智能化。簡而言之,就是給電網安上“IT”這顆智慧的心。
電力價格信息的交互是區域智能電網的一個典型例子。經常主動交換電力的供給價格與收購價格的信息,需求方就會自發調整消耗電力的行為,擁有分散電源的一方也會改變發電量的多少。像這樣交換電力價格信息后,[FS:PAGE]雙方各自根據該信息來決定采取什么行動,就能夠引導電力的供給和使用朝著合理的方向發展,最終提高整個社會的效益。事實上,類似智能電表這樣的嘗試,已經在上海局部地區開展,并計劃進一步擴大。
區域智能電網還能夠實現可再生能源的“地產地消”。人們可以基于區域的氣象信息來交換區域內部的可再生能源等分散電源的輸出信息,促進家用電器用電時間段的錯峰、混合動力汽車以及電動汽車的充放電等,通過對該區域內部的需求進行引導,盡可能地吸收區域內可再生能源的電力輸出變化,使其對電網系統的影響降到最低。
在天津生態城中,借助于日立提供的IT技術和能源管理系統,居住者將能享受到智能電網所帶來的這些優點。在野本正明看來,對于中國這樣經濟高速發展的國家,推廣包括智能電網在內的智能城市有著明顯的優勢。“歐美等發達國家,城市化進程已經停滯,建設智能城市是在原有基礎設施之上進行升級,相對來說,操作難度較大。而中國是因地制宜,既有升級的項目,也有很多從零開始的項目。像天津生態城即是完全從零開始,可以直接實施更完備、更先進的整體技術解決方案。中國的城市化進程正在加速推進中,大量新城在崛起,如果能將示范項目的經驗進行總結并推廣,對資源節約型、環境友好型社會的建設將大有裨益。”
打造智慧之心
事實上,智能電網的概念早在多年前就已經提出,然而,將愿景和藍圖轉變為現實的基礎設施,卻始終存在技術的瓶頸。如前所述,要實現所謂“智能”,需要兩大基礎要素。其一,是通過互聯網、物聯網等網絡,對各種系統和設備的信息進行即時的收集、處理,即信息通信;其二,是各種基礎設施與設備本身所配備的控制系統。只有將兩者合二為一,形成“信息・控制融合系統”,才能真正造就“智慧之心”。但是,信息通信系統和控制系統雖然都屬于IT的應用范疇,可兩者的設計思想、用途、構造等存在著巨大的差異,即便擅長其中一個領域,如果在另一領域沒有深層介入的話,也會在兩者的融合上遇到阻礙。
“日立最大的優勢就在于此。世界上,像日立這樣在IT和各類社會基礎設施領域同時擁有雄厚實力的企業集團,可謂屈指可數。”野本正明對此頗有自信。
在企業形態中,“多元化”是一種典型的發展模式,而日立,恰好是這種典型中的典型。創業逾百年,事業范圍囊括了信息通信、電[FS:PAGE]力、鐵路交通、水處理、汽車系統、電子裝置・系統等十一大領域。現在的日立正在走一條新路,將社會基礎設施事業和信息通信技術相結合,打造更為高效、環保的“社會創新事業”,而以智能電網等為主的智能城市業務,就是其中最具代表性的業務。
在電力領域,日立涉及發電/送電/變電/配電等電力、能源設備和電力系統穩定化系統、以及送配電體系監控系統、儀表數據收集等前置系統,還包括設備管理和收費系統等后臺管理系統。目前,日立充分利用這些與架構和使用相關的技術,加緊推廣智能電網、家庭·樓宇·地區能源管理系統以及作為其基礎的自動計量技術(先進計量基礎設施,Advanced Metering Infrastructure)的應用。
“目前,日立正在參與很多國家的智能城市、智能電網的項目,包括美國、德里-孟買,以及日本的沖繩、橫濱、柏之葉、六家村。”野本介紹到,“但中國的發展潛力更是不可限量。”
除了天津生態城,日立還在國家發改委的支持下,與大連實現了合作,將開發建設中的“大連生態科技創新城”打造成為先進的智能社區。其具體內容包括:與合作伙伴探討在樓宇、住宅等能源管理領域的共同開發及實證實驗的合作;為實現區域內高效能源控制及綠色電力管理(電力系統的穩定化技術等)而共同開展調研活動。此外,日立還在參與“中新廣州知識城”項目,將設立開發機構,以開發能源管理/可再生能源/公共IT平臺/創新智能交通等領域的解決方案,并開始可行性研究。
“智能電網的建設是實現可持續發展的大勢所趨,而中國現代化城市建設的大潮,也將會對21世紀的全球發展帶來廣泛而深遠的影響。從這個意義上說,中國在這些領域的經驗和成就,將惠及世界。為此,我們會發揮自身的核心優勢,與政府和企業開展全面、深入的合作,為中國相關領域的建設做出積極的貢獻。”這一心聲不僅來自野本正明,也來自他背后的日立集團。
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