给电网一颗智慧的心

时间:2010年上海世博会 地点:国家电网馆

在这个似乎和消费者不太相干的展馆里,正面向普通民众进行着一轮轮关于智能电网的科普宣传。

智能电网,是一种将IT等和传统电网相融合的电网,是传统电网的延伸(也可说是升级),更加坚强和智能;

有了智能电网,你可以轻松地了解家中的用电情况,并依照浮动电价的变更时间,选择最佳的节电方式;

如果你使用电动汽车,那你就拥有了一部交通工具兼储能设备,储存了多余的电力时,只要将汽车连上充电站的充电座,就能把电卖出去(注意,是你可以卖电,而不光是买电);

风能、太阳能这些可再生能源,用之不竭但却难保稳定,而有大容量的蓄电池系统,可以存储可再生能源发出的电力,并在用电高峰、低谷时起到填补、协调的重要作用。

最后,国家电网馆的馆长告诉大家:这一切已经不是梦想。

将梦想变为现实

2010年4月,野本正明第一次来到中新天津生态城。当时,他所看到的,除了大片填海后的盐田地外,一无所有。而就是在这片“不毛之地”上,中国和新加坡两国政府将合作开发一个国家级的项目:可容纳35万人口,拥有住宅、商业、产业等多种功能的“生态城市”。作为第一个从零开始、完整体现智能和环保理念的标志性项目,天津生态城的每一步动作都受到了全世界的关注。日立作为项目合作方之一,动用了自己最核心的力量。野本正明,日立制作所“智能城市事业统括本部”担当本部长,日立集团在信息通信/控制、智能电网领域的灵魂人物,也于2010年10月被派常驻中国。

之所以说天津生态城是标志性项目,除了它完整的建设规划外,还因为它设定了相当高的生态指标,且开发形式又具备未来普及的可能性。其中包括:全面应用智能电网,可再生能源使用率达到20%,电动汽车等绿色交通出行比率达到90%。在这一项目中,日立将为智能电网的“落地”、即地区/楼宇/家庭三级能源管理系统的建设提供全面的技术合作,共同构建绿色交通的信息安全一体化控制平台,以及合作打造支撑上述两大领域的节能环保数据中心。

2011年上旬,部分居民便会先期入住生态城,而智能化的梦想,也将逐步变为现实。

中国的优势

天津生态城以一片盐田地起步,要在10~15年时间里建成一座全新的、现代化的城市。在政府的主导下,庞大的建设规划制定得合理而具有前瞻性,开发方与各级合作方实现了密切的合作和高速的工程推进。“这样的进展在日本是不可想象的,是真正的‘中国速度’!”野本由衷地感佩道。中国的速度,已经成了一个世界性的标杆。与天津生态城并列的,还有一份包括曹妃甸、德州、保定等12个生态城市项目在内的名单,其中出现最频繁的概念之一,就是智能电网,这样的项目在中国预计还有100~200个。

能源始终是维持社会基本运转的一个关键因素。中国已经成为位居世界第二的经济大国,为了让更多的民众享受富裕的生活,经济将继续增长,能源消耗会持续增加。然而,如果中国按照美国等传统发达国家的能源消费模式发展,不仅会加大环境负荷、增加二氧化碳等温室气体排放,即便以中国潜在的经济体量而言,也要考虑能源充足供应的可持续性。因此,中国政府在产业规划中,特别强调将优先发展新能源、电动汽车等智能电网相关的新兴产业,为可持续发展未雨绸缪。

未来可能出现的“能源革命”,会对现有基础设施带来挑战,这是中国市政当局会优先考虑的重要议题之一。比如,为了提供安全、放心、高效且高质的电力,并实现向低碳社会的转化,不仅要提高既有大型集中性发电设施的功效,还要对风力发电、太阳能发电等可再生能源加以利用,然而这些可再生能源不如传统能源那么稳定。此外,大规模地将以汽油为主的普通动力车转换为混合动力汽车或电动汽车,还需要较大电力容量、可快速充电的基础设施,并要考虑到电动类汽车普及后、因其充放电而对电网造成的冲击。

拥有供电基础设施和运用系统的发达国家,目前都在研讨针对电力需求方引进工厂能源管理系统、楼宇能源管理系统、家庭能源管理系统以及分散电源,打造智能型的区域电网。即依托于IT系统,建立社会基础设施的服务提供方与服务接受方各自的、多种系统间的无缝联结,通过能源信息的即时互换、分析,以及各系统的智能化控制管理,使能源的提供与使用实现高效化、稳定化、智能化。简而言之,就是给电网安上“IT”这颗智慧的心。

电力价格信息的交互是区域智能电网的一个典型例子。经常主动交换电力的供给价格与收购价格的信息,需求方就会自发调整消耗电力的行为,拥有分散电源的一方也会改变发电量的多少。像这样交换电力价格信息后,双方各自根据该信息来决定采取什么行动,就能够引导电力的供给和使用朝着合理的方向发展,最终提高整个社会的效益。事实上,类似智能电表这样的尝试,已经在上海局部地区开展,并计划进一步扩大。

区域智能电网还能够实现可再生能源的“地产地消”。人们可以基于区域的气象信息来交换区域内部的可再生能源等分散电源的输出信息,促进家用电器用电时间段的错峰、混合动力汽车以及电动汽车的充放电等,通过对该区域内部的需求进行引导,尽可能地吸收区域内可再生能源的电力输出变化,使其对电网系统的影响降到最低。

在天津生态城中,借助于日立提供的IT技术和能源管理系统,居住者将能享受到智能电网所带来的这些优点。在野本正明看来,对于中国这样经济高速发展的国家,推广包括智能电网在内的智能城市有着明显的优势。“欧美等发达国家,城市化进程已经停滞,建设智能城市是在原有基础设施之上进行升级,相对来说,操作难度较大。而中国是因地制宜,既有升级的项目,也有很多从零开始的项目。像天津生态城即是完全从零开始,可以直接实施更完备、更先进的整体技术解决方案。中国的城市化进程正在加速推进中,大量新城在崛起,如果能将示范项目的经验进行总结并推广,对资源节约型、环境友好型社会的建设将大有裨益。”

打造智慧之心

事实上,智能电网的概念早在多年前就已经提出,然而,将愿景和蓝图转变为现实的基础设施,却始终存在技术的瓶颈。如前所述,要实现所谓“智能”,需要两大基础要素。其一,是通过互联网、物联网等网络,对各种系统和设备的信息进行即时的收集、处理,即信息通信;其二,是各种基础设施与设备本身所配备的控制系统。只有将两者合二为一,形成“信息・控制融合系统”,才能真正造就“智慧之心”。但是,信息通信系统和控制系统虽然都属于IT的应用范畴,可两者的设计思想、用途、构造等存在着巨大的差异,即便擅长其中一个领域,如果在另一领域没有深层介入的话,也会在两者的融合上遇到阻碍。

“日立最大的优势就在于此。世界上,像日立这样在IT和各类社会基础设施领域同时拥有雄厚实力的企业集团,可谓屈指可数。”野本正明对此颇有自信。

在企业形态中,“多元化”是一种典型的发展模式,而日立,恰好是这种典型中的典型。创业逾百年,事业范围囊括了信息通信、电力、铁路交通、水处理、汽车系统、电子装置・系统等十一大领域。现在的日立正在走一条新路,将社会基础设施事业和信息通信技术相结合,打造更为高效、环保的“社会创新事业”,而以智能电网等为主的智能城市业务,就是其中最具代表性的业务。

在电力领域,日立涉及发电/送电/变电/配电等电力、能源设备和电力系统稳定化系统、以及送配电体系监控系统、仪表数据收集等前置系统,还包括设备管理和收费系统等后台管理系统。目前,日立充分利用这些与架构和使用相关的技术,加紧推广智能电网、家庭·楼宇·地区能源管理系统以及作为其基础的自动计量技术(先进计量基础设施,Advanced Metering Infrastructure)的应用。

“目前,日立正在参与很多国家的智能城市、智能电网的项目,包括美国、德里-孟买,以及日本的冲绳、横滨、柏之叶、六家村。”野本介绍到,“但中国的发展潜力更是不可限量。”

除了天津生态城,日立还在国家发改委的支持下,与大连实现了合作,将开发建设中的“大连生态科技创新城”打造成为先进的智能社区。其具体内容包括:与合作伙伴探讨在楼宇、住宅等能源管理领域的共同开发及实证实验的合作;为实现区域内高效能源控制及绿色电力管理(电力系统的稳定化技术等)而共同开展调研活动。此外,日立还在参与“中新广州知识城”项目,将设立开发机构,以开发能源管理/可再生能源/公共IT平台/创新智能交通等领域的解决方案,并开始可行性研究。

“智能电网的建设是实现可持续发展的大势所趋,而中国现代化城市建设的大潮,也将会对21世纪的全球发展带来广泛而深远的影响。从这个意义上说,中国在这些领域的经验和成就,将惠及世界。为此,我们会发挥自身的核心优势,与政府和企业开展全面、深入的合作,为中国相关领域的建设做出积极的贡献。”这一心声不仅来自野本正明,也来自他背后的日立集团。