http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 09:51:11 來源:《電氣技術》
ABB在智能電網建設的大潮中迎來了發展的明媚春天。持續的高強度創新是ABB長期雄踞世界電力技術領導地位的根本原因,就是在麵臨2002年這樣極為困難的時期對研發的投入也非常可觀,ABB每年都有超過1000項的專利技術問世。作為全球最大的電網技術和設備供應商,ABB在過去的100多年裏憑借一係列突破性和演進性創新引領著電網技術的發展,1891年推出全球第一個高壓交流輸電係統,1893年推出第一套三相輸電係統,1932年推出全球第一台自冷式變壓器,1954年率先發明高壓直流(HVDC)輸電技術,2005年推出輕型高壓直流輸電技術,2006年建成的世界首個增效節能的特高壓試驗中心開創特高壓時代的新紀元。持續巨額的研發投入和出色的創新能力使ABB有能力幫助全球電網客戶在激烈的競爭中獲得明顯的優勢,ABB電網技術成為全球用戶的首選,北美地區60%以上的電網設備由ABB提供。創新是ABB發展的基石和命脈,而智能電網將是人類在電能開發和應用技術上的一次重大創新,ABB有義務也有能力擔負這次技術創新的主力軍,同時也是ABB進一步提升自己實力和競爭力的重大機遇。在這個重要時刻,ABB相關高層對此發表了自己的看法。
巧幹智能電網
作為ABB首席技術官,唐維詩博士於1999年加入ABB並出任研究中心執行董事,從2005至今一直擔任ABB首席技術官,負責公司的技術創新。對於智能電網的發展唐維詩發表了自己的看法。
ABB首席技術官唐維詩博士
唐維詩指出,現代經濟的運行模式告訴人們,工作“要巧幹,而不要苦幹”。花(hua)一(yi)點(dian)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li)分(fen)析(xi)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi),比(bi)隻(zhi)增(zeng)加(jia)工(gong)作(zuo)強(qiang)度(du)而(er)不(bu)改(gai)變(bian)方(fang)式(shi)的(de)效(xiao)果(guo)更(geng)好(hao)。個(ge)人(ren)情(qing)況(kuang)如(ru)此(ci),大(da)型(xing)係(xi)統(tong)也(ye)同(tong)樣(yang)如(ru)此(ci)。目(mu)前(qian)輸(shu)配(pei)電(dian)網(wang)的(de)變(bian)化(hua)方(fang)式(shi),也(ye)同(tong)樣(yang)麵(mian)臨(lin)如(ru)何(he)最(zui)好(hao)地(di)應(ying)對(dui)這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)的(de)問(wen)題(ti)。讓(rang)現(xian)有(you)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)“苦幹”嗎(在接近極限的工況下工作,用戶麵臨故障和斷電增加的風險)?還是采用“更智能的電網”作為更好的解決方案呢?
電網有別於其他人造服務不僅在於其廣泛的覆蓋性(無線通信可能除外),而且還在於極高的可獲得性,電力的供應必須緊隨客戶需求。電網的功能正經曆一場根本性的變革。未來的電網通常是指“智能電網”。實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)變(bian)革(ge)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)得(de)益(yi)於(yu)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)所(suo)取(qu)得(de)的(de)進(jin)步(bu)。未(wei)來(lai)電(dian)網(wang)中(zhong),發(fa)電(dian)和(he)用(yong)電(dian)之(zhi)間(jian)不(bu)再(zai)是(shi)單(dan)向(xiang)關(guan)係(xi),而(er)是(shi)在(zai)能(neng)源(yuan)儲(chu)存(cun)或(huo)供(gong)應(ying)設(she)備(bei)的(de)幫(bang)助(zhu)下(xia)實(shi)現(xian)了(le)雙(shuang)向(xiang)互(hu)動(dong),從(cong)而(er)確(que)保(bao)發(fa)電(dian)和(he)輸(shu)電(dian)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)更(geng)符(fu)合(he)生(sheng)態(tai)要(yao)求(qiu),更(geng)具(ju)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。
youyudiannengzongxiaofeiriyizengjia,jiazhishichangziyouhuahekezaishengnengyuanbizhongshangsheng,dianwangyalijinyibuzengjia。fengnenghetaiyangnengcongbenzhishangshuojuyoujianxiexinghebukeyucexingdetedian。ciwai,kezaishengnengyuandaduoweiyudianwangsheshiboruodepianyuandiqu。yinci,youbiyaozhongxinpingguyonghudezuoyonghepeidianwangderenwu:那些擁有自己本地電廠的用戶正變成“主動型用戶”。從前的配電網就變成收集分布式能源的接收電網。
當用電量發生變化,如果采用以往的“苦幹”方法,就得增加備用的周轉機組。這不僅成本很大,而且也部分抵消了可再生能源發電的環保效益。“巧幹”則以更為全麵的觀點看待輸電係統。傳統電網的控製係統假定需求方是“特定的”。而智能電網則鼓勵用戶改進用電模式以適應電網狀況。
控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)做(zuo)出(chu)最(zui)佳(jia)決(jue)策(ce)的(de)能(neng)力(li)取(qu)決(jue)於(yu)對(dui)係(xi)統(tong)狀(zhuang)態(tai)及(ji)時(shi)準(zhun)確(que)的(de)了(le)解(jie)。電(dian)網(wang)關(guan)鍵(jian)位(wei)置(zhi)上(shang)安(an)裝(zhuang)傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)助(zhu)於(yu)獲(huo)得(de)數(shu)據(ju)。雖(sui)然(ran)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)安(an)裝(zhuang)數(shu)量(liang)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia),但(dan)令(ling)人(ren)驚(jing)訝(ya)的(de)是(shi),僅(jin)從(cong)現(xian)有(you)設(she)備(bei)就(jiu)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)很(hen)多(duo)數(shu)據(ju)。因(yin)此(ci),除(chu)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)加(jia)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)外(wai),智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)還(hai)必(bi)須(xu)解(jie)決(jue)通(tong)信(xin)問(wen)題(ti),以(yi)便(bian)分(fen)享(xiang)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju),甚(shen)至(zhi)包(bao)括(kuo)控(kong)製(zhi)節(jie)點(dian)。
對dui於yu發fa電dian來lai說shuo,輕qing型xing高gao壓ya直zhi流liu技ji術shu可ke用yong於yu連lian接jie風feng電dian場chang,同tong時shi通tong過guo控kong製zhi無wu功gong功gong率lv提ti高gao電dian網wang穩wen定ding性xing。開kai創chuang性xing的de儲chu能neng技ji術shu也ye已yi問wen世shi,以yi應ying對dui短duan期qi的de電dian力li需xu求qiu變bian化hua。對dui於yu運yun行xing和he控kong製zhi來lai說shuo,如ru果guo設she備bei沒mei有you達da到dao預yu期qi效xiao果guo,那na麼me最zui好hao的de控kong製zhi係xi統tong也ye不bu會hui有you多duo大da用yong處chu。談tan到dao家jia庭ting應ying用yong時shi,智zhi能neng儀yi表biao幫bang助zhu居ju民min及ji時shi了le解jie家jia庭ting用yong電dian情qing況kuang,也ye有you助zhu於yu計ji費fei模mo式shi的de調tiao整zheng,以yi鼓gu勵li居ju民min減jian少shao尖jian峰feng負fu荷he期qi間jian的de用yong電dian量liang。直zhi觀guan的de控kong製zhi係xi統tong也ye有you助zhu於yu家jia庭ting用yong戶hu節jie約yue能neng源yuan。
智能電力創造可持續發展
最近,ABB執行副總裁、執行委員會成員兼營營銷與客戶解決方案負責人柯睿思和ABB智能電網業務負責人Bazmi Husain聯合撰文,闡述了對未來電力係統,也就是智能電網的看法。
ABB執行副總裁、執行委員會成員兼營營銷與客戶解決方案負責人柯睿思
在名為“智能電力”的文章中,作者指出,電是全世界最通用的能源形式。100多年前,人們就已經設計和製造出發電、輸電、配電和用電所必需的基礎設施,從一開始,ABB就(jiu)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)電(dian)力(li)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)技(ji)術(shu)的(de)創(chuang)新(xin)前(qian)沿(yan)。今(jin)天(tian),任(ren)何(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)或(huo)居(ju)民(min)生(sheng)活(huo)幾(ji)乎(hu)都(dou)離(li)不(bu)開(kai)電(dian)力(li)。在(zai)世(shi)界(jie)各(ge)地(di),電(dian)力(li)比(bi)任(ren)何(he)其(qi)他(ta)能(neng)源(yuan)的(de)需(xu)求(qiu)增(zeng)長(chang)都(dou)更(geng)為(wei)迅(xun)速(su)。同(tong)時(shi),經(jing)濟(ji)數(shu)字(zi)化(hua)程(cheng)度(du)的(de)提(ti)高(gao)對(dui)電(dian)力(li)供(gong)應(ying)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)提(ti)出(chu)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu),因(yin)為(wei)即(ji)使(shi)瞬(shun)間(jian)的(de)斷(duan)電(dian)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)巨(ju)大(da)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi)。
今天,發電、輸電和用電的方式均不夠高效。由於效率低下,從一次能源到有效電力消費的整個能源鏈中,損失了大約80%的能源。為了應對挑戰,人類需要新的基於電力價值鏈的解決方案:發電量必須增加,但同時必須減少溫室氣體排放,輸電、配電和用電必須更加高效。
為wei了le實shi現xian日ri益yi增zeng加jia的de可ke再zai生sheng能neng源yuan的de並bing網wang,同tong時shi顯xian著zhu提ti高gao能neng源yuan價jia值zhi鏈lian的de效xiao率lv,需xu要yao大da幅fu調tiao整zheng整zheng個ge電dian力li係xi統tong及ji其qi結jie構gou形xing式shi和he運yun行xing方fang式shi。這zhe種zhong未wei來lai的de係xi統tong就jiu是shi“智能電網”。智能電網的設計必須滿足全球社會的四大要求:容量、可靠性、效率、可持續性。
據國際能源署預測,未來20年,全世界每周將要增加一座1 GW的電廠和相關電網設施,未來的電力係統必須以經濟的方法應對這種容量的增加。
shudianliangyueda,xitongyunxingjiuyuejiejinwendingdejixian,dantingdianhuoshenzhijiaoxiaoderaodongshiguyeyuelaiyuenanyilingrenjieshou,dianlixitongdekekaoxingshizhongshigongchengjishurenyuanguanzhudezhongdian,zaiguoqujishinianqudelehendadejinbu,danduandiandefengxianyirancunzai。gengjiakekaodedianligongyingbujinyouzhuyujingjifazhan,tigaoshenghuozhiliang,erqieyeduiqihoubianhuayouzhejijiyingxiang。ruguodianlixitongnenganquandichulihewendingdianwangraodong,zexitongjiangyaoqiujiaoshaodebeiyongdianchang,yejiuyiweizhegengdidepaifang。
國際能源署預測,未來20年(nian),增(zeng)效(xiao)節(jie)能(neng)將(jiang)能(neng)更(geng)好(hao)地(di)遏(e)製(zhi)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang),其(qi)效(xiao)果(guo)超(chao)過(guo)所(suo)有(you)其(qi)它(ta)減(jian)排(pai)方(fang)案(an)的(de)總(zong)和(he)。令(ling)人(ren)難(nan)以(yi)置(zhi)信(xin)的(de)是(shi),企(qi)業(ye)不(bu)願(yuan)意(yi)在(zai)增(zeng)效(xiao)節(jie)能(neng)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)投(tou)資(zi)。增(zeng)效(xiao)節(jie)能(neng)的(de)投(tou)資(zi)一(yi)般(ban)在(zai)兩(liang)年(nian)內(nei)即(ji)可(ke)通(tong)過(guo)節(jie)約(yue)下(xia)來(lai)的(de)能(neng)源(yuan)開(kai)支(zhi)收(shou)回(hui)成(cheng)本(ben),商(shang)業(ye)機(ji)構(gou)往(wang)往(wang)不(bu)會(hui)放(fang)過(guo)這(zhe)種(zhong)快(kuai)速(su)回(hui)報(bao)的(de)投(tou)資(zi)機(ji)會(hui)。其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)障(zhang)礙(ai)是(shi)許(xu)多(duo)家(jia)庭(ting)、企業、公共機構缺乏對增效節能設備的了解,再加上其它各種可選方案,用戶更加困惑不解。目前,缺乏有效的激勵機製。
采用太陽能、風能、潮汐或地熱能發電,無疑是避免二氧化碳排放的有效方法。人們希望,隨著技術的改進、轉zhuan換huan效xiao率lv的de提ti高gao以yi及ji生sheng產chan成cheng本ben的de下xia降jiang,這zhe些xie能neng源yuan對dui未wei來lai能neng源yuan的de貢gong獻xian將jiang會hui增zeng加jia。間jian歇xie式shi風feng力li發fa電dian是shi電dian網wang穩wen定ding的de另ling一yi大da挑tiao戰zhan,需xu要yao增zeng加jia額e外wai儲chu備bei。連lian接jie遙yao遠yuan的de海hai上shang風feng電dian場chang的de風feng電dian,也ye需xu要yao相xiang應ying的de技ji術shu。能neng源yuan儲chu存cun將jiang最zui終zhong幫bang助zhu克ke服fu間jian歇xie性xing的de供gong電dian問wen題ti,高gao壓ya直zhi流liu電dian纜lan技ji術shu則ze是shi跨kua海hai輸shu電dian的de辦ban法fa。
最終的影響來自最終用戶,取決於其希望消耗能源的數量和方式。按照現在的能源成本和高、低di電dian價jia,鼓gu勵li節jie約yue能neng源yuan或huo在zai低di電dian價jia時shi段duan用yong電dian的de作zuo用yong有you限xian。現xian在zai的de技ji術shu可ke以yi讓rang用yong戶hu清qing晰xi地di了le解jie任ren一yi時shi刻ke的de實shi時shi用yong電dian情qing況kuang及ji其qi相xiang應ying的de電dian費fei。這zhe對dui了le解jie發fa電dian廠chang與yu用yong戶hu之zhi間jian的de需xu求qiu響xiang應ying關guan係xi,減jian少shao所suo需xu備bei用yong電dian力li作zuo用yong重zhong大da。
ABB擁有完整的產品、係統和服務組合,可進一步提升和發展電力係統。廣域控製係統、柔性交流輸電係統、變電站控製、高壓直流係統、電纜連接、配電控製和低壓係統等解決電網問題。傳動係統、高效裝置和過程控製技術的廣泛應用,則有助於增加工業和商業用電的效率。樓宇自動化和控製是ABB服務的另一個具有節能潛力的領域。ABB儀表和促進需求響應互動的連接通信技術,以及能源市場運營軟件,也已經廣泛用於全世界許多地方。
領跑智能電網技術創新與應用
在柯睿思、唐維詩和Bazmi Husain等ABB管理層來看,ABB在zai新xin時shi期qi的de一yi個ge重zhong大da使shi命ming將jiang是shi致zhi力li於yu智zhi能neng電dian網wang的de發fa展zhan,為wei可ke持chi續xu發fa展zhan的de世shi界jie提ti供gong智zhi能neng高gao效xiao的de電dian力li。智zhi能neng電dian網wang將jiang采cai用yong現xian有you技ji術shu和he新xin技ji術shu進jin行xing構gou建jian,是shi現xian有you技ji術shu和he新xin技ji術shu協xie同tong發fa展zhan的de產chan物wu。作zuo為wei擁yong有you百bai年nian領ling先xian電dian網wang技ji術shu的de企qi業ye,ABB範圍廣泛的產品和係統將用於構建和管理智能電網。其實早在智能電網這個術語出現前很久,ABB就處於智能電網技術開發的前沿。
ABB智能電網業務負責人Bazmi Husain
ABB 廣域監測係統 (WAMS) 在電力網絡重要部位實時采集電網狀態信息。準確的時間標記由 GPS 衛星提供。它結合相量數據,強化網絡分析,檢測任何不穩定現象。2003 年,美國麻省理工學院 (MIT) 將 WAMS 技術確定為改變世界的十大技術之一。
數據采集和控製係統 (SCADA)監測和管理國家和區域電網遠程終端上成千上萬個測量點。它們可以建立網絡模型、模擬電網運行、檢測故障、製定停電問題解決預案以及參與能源交易市場等。ABB 在全球提供了5000多套SCADA係統,多於其他任何供應商。ABB 製造的世界上最大的SCADA係統安裝在印度的卡納塔克邦。該係統包括830個變電站,為1600萬人提供電力。該係統可提高運行效率50%,減少“客戶時間損失”70%。
FACTS 設備可以補償線路電感,實現最大電力傳輸 (串聯補償),並可控製電力流動。世界上最大的靜態無功補償裝置 (SVC) 由 ABB 提供,服務於美國的阿勒格尼電力公司。ABB在全球安裝了700多套SVC,占全球50%以上的份額。
高壓直流輸電係統(HVDC)先把電廠發出的電力從交流轉換成直流進行傳輸,然後再轉回交流供用戶使用。以不同頻率 (50或60 Hz) 運行的電網因此可以相互連接,而部分電網出現不穩定狀態時,也可以進行隔離。在複雜地域 (如海底) 輸電和低損耗遠距離輸電方麵,HVDC 技術是理想的選擇。在HVDC技術方麵,ABB擁有50多年的豐富經驗,被公認為該領域的市場和技術領導者。
變電站自動化係統是ABB智能電網產品係列中的關鍵部分,可以執行數據采集、遠程通信、監測控製、保護和故障評估等工作。ABB的變電站自動化係統滿足IEC61850通信標準的要求,可確保與同類產品的互操作性。ABB已銷售700多套係統,並在莫斯科安裝了世界上最大的變電站自動化係統。
優化電機驅動係統是企業節能潛力最大的一項措施。僅傳動係統一項就可節約3%左右的能源。ABB在全球安裝的傳動每年可減少排放1.7億噸二氧化碳,相當於德國總排放量的20%。在過程控製中使用現有ABB技術,可實現節能30%左右。
ABB為水電、風feng電dian和he太tai陽yang能neng發fa電dian提ti供gong電dian廠chang控kong製zhi設she備bei,同tong時shi為wei綠lv色se能neng源yuan並bing網wang發fa電dian專zhuan門men提ti供gong遠yuan距ju離li連lian接jie技ji術shu。這zhe種zhong自zi動dong化hua係xi統tong和he相xiang關guan電dian氣qi設she備bei已yi交jiao付fu給gei歐ou洲zhou首shou座zuo 100 MW 大型太陽能電廠——西班牙昂達索爾 (Andasol)。在阿爾及利亞,世界首座綜合太陽能聯合循環電廠 (175 MW) 的成套電廠控製設備也由 ABB 提供。另外在西班牙,ABB 以創記錄的時間以交鑰匙方式建造了一座1MW太陽能集熱廠(80%效能比)。ABB已經將230GW的可再生能源並入電網。
ABB是風電產業最大的電氣設備與服務供應商。ABB為風力發電和海底與陸地電網連接提供成套電氣係統。輕型高壓直流 (HVDC Light ®) 以及無油電纜和結構緊湊的換流站使Borkum海上風電場與德國國家電網相連,該風電場位於距離陸地125公裏的海上,額定功率400MW,是世界上最大的風電場之一。
duidianligongsieryan,pinghengdianlishiyigezhongdawenti,tebiedangdaliangjianxieshifengdianhetaiyangnengdianlibingwang,zhegewentijiuxiandeyouweiguanjian。diannengdedaliangchucunyouzhuyumibuxitongchuxianderenhebupingheng,jianshaogaochengbenyunzhuansuoxubeiyongrongliangdexuqiu。peibeizhiliu—交流變流器的電池係統是解決這個問題的一個途徑。ABB提供的世界上最大的電池蓄能係統(BESS)安裝在阿拉斯加的費爾班克斯。該設施可在15分鍾內提供26MW電力,在出現斷電事故時,可給電力公司足夠的時間將備用發電機投入使用。
FACTS設備通過控製線路電抗或注入無功功率,調節電網中的電力流動和電壓,使其傳輸容量最大化。通過整合電池儲存係統與FACTS,就可根據需要迅速注入或提取有功功率。另外還能提供電力平衡、尖峰電力支持以及電壓和電力質量控製。ABB提供的這種解決方案將於2010年投入運行。將來的係統將在MW級水平上運行。(文/肖吉德)