二、智能电网技术
(一)技术概述
从2015年12月开始,法国电网(Enedis,以前叫ERDF)开始了名为“Linky”的智能电网部署。这项计划投资50亿欧元的项目,目的是将法国当前的电网智能化、数字化,以应对新的挑战。在未来的几十年里,法国的电力系统将产生深刻的变革,包括其电力的生产、传输、分配和消费方式都将发生转变。这种转变一方面是为了实现2050年法国能源消费中电力占比达到55%的目标,另一方面是为了实现法国《多年度能源计划》在去碳化和能源清洁方面所规定的电力结构演变目标。
虽然传统电路技术也能解决不同电路间的传输和协调问题,但是新的智能数字解决方案使不同的电网参与者——能源供应商、网络管理者、设备制造商、消费者等,得到了更好的整合,可以实现优化电力传输和灵活网络管理的目标。
因为电力难以储存的特性,新能源发电方式使传统电网自上而下的模式受到挑战。传统电网蕴含的是在计划下统一发电、统一分配的逻辑,需要对发电量和用电量都有良好的计划和预期。但是新能源电力带来了两个新的问题:第一,新能源发电的不稳定性,新能源发电量随着天气状况而受到很大变化;第二,新能源发电场所的分散,与传统电厂不同,新能源发电甚至可以在居民家中安装太阳能电板即可完成。
在这样的条件下,终端用电需求和电力生产总量都处于一种不确定之状态,打破了原有计划的模式,需要新的方式让终端用电需求和电力生产处于动态平衡的状态之中。智能电网基于通信和信息技术的加持,相较于传统在交互机制上做出重大的改变,由单向传输变为了双向信息交换,旨在解决上述问题。
(二)技术应用场景
智能电网的运用方式贯穿于整个电力的生产、配送和消费过程之中,法国依据自身电网特点和技术优势,明确了智能电网的应用场景:
第一,通过智能电网解决新能源电力入网问题。通过智能电网终端的感知和预测,来有效的管理新能源电力生产不稳定对整个电网的冲击问题;第二,发展智能电网的储能能力;第三;对小型化、区域化的发电设备的连接;第四,电力的合理调配,包括使用智能电网数据来预测电力的流量;第五,预测和控制电力的需求量;第六,智能家居、智能工厂和智能建筑的实现;第七,公共智能照明设施;第八,电动车与智能电网的连接与互动。
(三)重点优先技术
法国智能电网着重用于发展和解决以下技术难点[15]:
保持智能电网频率和电压的稳定。频率和电压的稳定对于电力系统至关重要,而目前电网的稳定性主要由大型传统电厂通过热能发电手段实现。法国致力于在新能源比重越来越高的发电能源结构下,依然保持智能电网频率和电压的稳定性。
发展储电技术,以满足广泛的电力需求,促进电力系统的平稳运行。储电能力既要满足一天之内的高峰用电需求,也需要满足对季节性的用电高峰需求。
减少电动汽车的使用对智能电网的供需平衡影响。车辆到电网(Vehicule to grid)解决方案不仅允许车辆平稳地从电网获取电力,还能将车辆电池内剩余的电力注入电网。
高度的信息化和网络安全。基于相关软件和电信基础的布置,智能电网可以获取实时信息以便更有效地管理,同时这部分信息也会提供给市场参与者以便做出更好的决策。但同时需要注意的是,由于电网是重要的基础设施,因此必须特别注意网络安全,因为网络入口点和信息交换的增加可能导致电网更加脆弱。
(四)技术发展前景
为了实现智能电网在上述场景的实现,法国确定了以下方面的努力方向:第一,提升设备资产数据质量。收集设备运行状态数据,面向多业务部门提供决策支撑。计划至2020年完成3 500万个智能电表和60万个集中器的安装与更新,并以新一代智能电表“Linky”为战略发展核心,一表牵动电动汽车、智能城市、客户服务等发展;第二,建立一套完善的用户数据分析模型,包括客户投诉分析、客户分群和账单分析模型等,全面优化用户全流程体验,两年来实现投诉量下降约30%。注重科技创新,实现科技与业务的融合发展,持续培育新型优势;第三,打造成熟的大数据架构和丰富的大数据应用。构建公司级大数据中心,有效管理并应用海量用户数据,辅助各区域制定本地化营销服务策略,避免用户流失。
另外,智能电网技术蕴含着巨大的商业和社会价值。从商业上看,2020年法国智能电网市场估值为12亿欧元,预期将以每年20%的速率增长,到2030年其市场估值将达到60亿欧元。从社会价值来看,在2030年智能电网创造的就业岗位将达到6万个,达到2020年的4倍。