智能電網與電力電纜
智能電網另一個大型工程,就是加大城市配電網、農村配電網建設和改造力度,特別是加大中低壓配電網投資比例,解決供電和卡脖子等突出問題。由此可見,中低壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜將分得較大的市場份額。10kV和35kV移動型乙丙橡膠絕緣軟電力電纜的需求也會上升。110kV和220kV交聯(lián)電力電纜年需求量也將逐年增加,500kV交聯(lián)電力電纜,若干年后,也會逐步走向國產化。另外,海上大型風力發(fā)電建設和并網,需要35kV淺海電力電纜的支持,數(shù)量也很可觀。
智能電網與超導電纜
美國超導電纜技術基本成熟,但是傳輸參數(shù)和經濟效應,目前尚未達到大量推向商業(yè)化的程度,因此超導電纜能真正地在智能電網中應用,還存在較長的時期。
超導電纜聯(lián)網
美國打算在智能電網中推廣應用超導電纜,而并非超高壓輸電技術,目標是超越四個時區(qū)將全國主要電網連接起來,以提高電網的安全性和電力調配能力。由于超導輸電電壓相對較低,與超高壓線路相比,可減少輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至最低,代表了世界先進的技術方向。美國紐約長島電力局(LIPA)與美國超導公司更聯(lián)合建設的世界上第一條高溫超導(HTS)電纜已于2008年4月22日投入商業(yè)運行。這一超導輸電系統(tǒng)在滿負荷運轉時能夠滿足30萬戶家庭的用電需求,僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導線,他們的輸電能力高達150 倍。盡管這一工程造價昂貴,但是新型超導電纜的造價將降低五分之四,輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個優(yōu)點是這種電纜能夠防止由電網短路造成的故障電流。超導體有一種天生的電流限制能力,一旦電流增強到一定程度,它們就會失去超導性而變得像普通導體一樣有電阻,使電流衰減。因此,該技術也得到美國國土安全部的支持。
熱核聚變應用
超導托卡馬克實驗裝置(所謂“人造太陽”),也就是國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)建設工程。
作為當今世界迄今為止最大的熱核聚變實驗項目,該項目所需要的高溫環(huán)境必須由超導磁體提供的巨大磁性容器所提供,因此,超導電纜屬于核心部件,“人造太陽”需要大量的超導電纜,這項應用有可能超前于電網連接超導的應用。
近期應用領域
比較近期的高溫超導電纜應用,可能包括以下領域:城市密集居住區(qū)、摩天大廈等;金屬冶煉設備等大電流、短距離、小空間的應用中;電站和變電站內大電流傳輸母線等。國內曾有人提出,超導電纜有望取代八成城市地下電纜的觀點。
經濟和商業(yè)反應
智能電網正成為拉動世界經濟的下一個引擎,對中國而言,智能電網對投資的拉動作用非常大。世界銀行也曾預測,2020年,高溫超導電纜將取代80%的城市傳統(tǒng)地下電纜,世界市場超導電纜銷售額將達300億美元。輿論驅動了股市狂熱,一些打算投資超導的電纜企業(yè),已經大肆宣傳其股份前途一片光明,甚至鼓吹“超導是新能源最后的處女地!”,超導作為大牛股的最低也得漲10倍!有許多股份從低部買入,翻番后仍然拿住的不多,能拿5倍以上的更是鳳毛麟角。但是也有人認為,早期發(fā)現(xiàn)大牛股其實并不是問題的關鍵,關鍵的是在逆境中能否堅持住。當然這些只是不屬于技術的題外話。
中國超導電纜已經研究了一段時期,實際上國內有多個領域的研究項目,其中上海電纜研究所、上海交通大學,上海工業(yè)大學和上海電纜廠協(xié)作的超導項目研究正在進展之中。
智能電網與高壓輸配電架空導線
根據(jù)以華北、華中和華東為超高壓同步電網為受端,東北超高壓電網、西北750千伏電網為送端,電網需要大量高壓輸配電架空導線。
上海電纜研究所會同各著名電纜廠,合作研發(fā)了多種高壓架空輸配電架空導線,建立了高壓架空輸電線試驗基地,具備各種精良試驗設備,可為智能電網架空導線提供優(yōu)質服務。
智能電網與光纜、電纜和綜合光-電纜四網融合是國家電網公司發(fā)展規(guī)劃之一,公司成立了智能電網部,專門負責推進這項工作,電力網的最大優(yōu)勢是包羅了一切用戶。目前只有部分家庭擁有電話和寬帶,但所有家庭都用電,電力線上網比其他各種上網方式都擁有更多接入用戶。至于技術上問題不大,實際上電力線上網早在5年前技術已經基本成熟,并在多個地區(qū)進行了試點。如果多網合一,主要是在400伏的配電網中加一根光纖,現(xiàn)在光纖的成本非常低,如果光纖跟著電纜走,在技術上來說也有好處。但是四網融合涉及到多個政府部門管轄的事,不是輕易能解決的問題。目前電網系統(tǒng)內部,也需要很大的信息傳遞,所以光電合一是智能電網中必不可少的一頁。
當前智能電網的國際趨勢
近年來,歐美一些發(fā)達國家大力提倡和積極發(fā)展智能電網,將其提升到國家能源、環(huán)境與經濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的高度來全力推行,并試圖通過投資建設智能電網達到近期刺激經濟發(fā)展的效果。
智能電網的核心價值是提高能效,減少溫室氣體排放,利用各種高科技手段提升發(fā)、輸、配、用電各環(huán)節(jié)的運行管理水平,節(jié)約資源,保護環(huán)境,最終能下降電價,廣大用戶受益。智能電網將現(xiàn)有電網所強調的安全、可靠、穩(wěn)定,提高到一個全新的高度,進一步體現(xiàn)了電網對環(huán)境、經濟乃至整個社會的積極貢獻。
美國能源部部長和商務部部長訪華時指出,智能電網是世界電網發(fā)展的新趨勢,可以引導各方更加高效地用電,實現(xiàn)節(jié)能減排,并希望中美雙方能夠在解決相關問題方面攜手合作。
中國各地區(qū)差異太大,不但環(huán)境不同,生活習俗不同,用電和缺電不平衡,完全實現(xiàn)智能電網目標,還存在漫長的路程,所以中國的智能電網發(fā)展必須走循序前進的道路,有地區(qū)試點逐步走向全國,先解決用電和缺電的平衡,再解決更加高深的全面智能化技術。