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电网智慧化从调控电力输配着手,加州新创事业推智慧电线

发布时间:2020-07-25  浏览量:867  点赞:209

    电网智慧化从调控电力输配着手,加州新创事业推智慧电线

    2009 年美国总统欧巴马高调宣布,复甦方案中将包括出资 34 亿美元投注智慧电网,从此激发智慧电网成为全球电业的热门话题。智慧电网的部分需求来自于整合可再生能源,但其意义远超过于此,欧巴马及全球各国政府推动智慧电网,主要因应过去传统电网老旧、无效率、调控工具不足、稳定性不佳,希望建立新的智慧电力调控方式,不仅为了整合可再生能源,更是为了提高电网自动化程度,提升整体输配体系的效率、反应弹性、可靠性和安全性。

    在市场需求下,智慧电网相关的新创事业也如雨后春笋发展,许多都提出创新的解决方案,自乔治亚理工学院育成独立的新创事业智慧电线电网(Smart Wire Grid),提出智慧电线的概念,认为透过智慧电线调整电力在系统间的分流情况,可以更有效率、更便宜的协助电网调度与智慧化。

    智慧电线电网的主要产品是「电缆守护者」(PowerLine Guardian),这个装置就如同变电器一样附挂在既有的电缆线上,只不过具有行动通讯能力,可以远端操作改变电阻,进而将过载输配线上的电力重新导向分配到电力网路的不同输配线上。另有下一代产品「智慧电线路由器」(Smart Wires Router),此路由器应用更複杂技术,可将电力拉到尚有容量空间的输配线上,将于 2016 年初面市,无论是哪种办法,都能改善电网的稳定性。

    智慧电线电网最先是与美国田纳西河谷管理局(Tennessee Valley Authority,TVA)合作测试先行计画,在 20 英哩长的 161 千伏特输电线上安装 100 个电缆守护者,2013 年,在美国先进能源计画署(Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E)举办的先进能源计画署高峰会上发表 TVA 测试结果,成为美国能源部所支持的早期研究计画成功案例之一。智慧电线电网在 A 轮募资集资 1,000 万美元,B 轮募资 1,800 万美元,并得到先进能源计画署 400 万美元资金。

    同样在 2013 年,智慧电线电网开始下一个测试计画,这次与乔治亚州电力公司合作,在 2 条 115 千伏特输电线上安装 33 个电缆守护者,持续运转 16 个月,结果于 2015 年 1 月发表报告,33 个装置中只有 2 个故障,而它们成功的达成控制电力流向的预设目标,成效卓着,使得乔治亚州电力公司在 2014 年增设了 1 倍。

    2015 年 3 月,智慧电线电网进军爱尔兰,与爱尔兰国营电力输配公司 EirGrid 合作测试计画;4 月,加州最大电力公司太平洋瓦斯电力公司发表新的电力投资先导计画(Electric Program Investment Charge,EPIC),将测试智慧电线电网的电缆守护者对电网的功效。如今智慧电线电网已经与全球 25 家电力输配组织合作,并有自信其产品在未来的动态电网时代将佔重要地位。

    能有效达成电网的稳定

    智慧电线电网的技术对发展大量可再生能源的地区,如德州西部以及美国西岸北部来说有重大意义,在这些地区风能的发展兴盛,但电网不愿为了支援风能馈电而扩充相对应电力传输线路的容量,结果是风能发电高峰时,输配容量不足以安全输送这些电力,反而是要求关闭部分风力发电机,造成能源浪费与风场经营业者的损失。然而,这其实是因为过去电网对线路上电力流动的调整工具不足,主要线路过载时,其实还有许多可用线路尚有相当多空间可供输电,应用了智慧电线电网的技术之后,电力网路不需扩充输配容量,可将电力引导至闲置线路,即能充分应用发电高峰电力,可提高电网对集中式风能的接受度。

    像智慧电线电网这样的概念,只是众多智慧电网解决方案相关技术之一,过去电网解决各种问题,受限于工具缺乏,往往以纯粹数量暴力解决:兴建更多基础建设,扩张输配容量,兴建更多电厂,但就在智慧电网的呼声兴起时,许多相关技术也刚好逐渐成熟,不论是大範围的通讯技术、相关材料科学以及电力电子学都有长足的进展,能支持智慧电线电网的产品面市。

    同时,美国的电力网路与世界许多国家一样,已经逐渐老旧不堪使用,美国于 2003 年东北部大停电之后,有一段积极扩张输配网路建设的时期,但之后又停止投资,美国土木工程学会于 2013 年报告中将美国能源基础设施评为「D」级,并认为照这样下去,到 2030 年时会有高达 370 亿美元的能源基础建设投资缺口。爱迪生电力研究所(Edison Electric Institute)则认为,至 2024 年需投入 606 亿美元将电网现代化。

    这些智慧电网相关产业的创业时机可说是再好不过,这些产品有助于电网不用进行惊人的纯粹数量暴力投资,而是以更有效率利用资源的方式达成电网的稳定,如爱尔兰 EirGrid 之所以与智慧电线电网合作,就是希望测试智慧电线概念可以如何整合风能,并免去新建电缆线的投资。

    智慧电线电网的实际效果如何,尚待进一步扩大规模测试,不过,可以肯定的是,像这样的智慧电网相关新创事业,在可见的未来内就会完全改变全球电网的样貌,过去的「恐龙电网」时代将一去不复返。