PAD遙控全部智能家電本報記者 王濤 攝
電動車充電樁本報記者 王濤 攝
綜合示范工程整體框架圖
虛擬電廠電廠儲能微型渦輪機辦公樓小區(qū)工廠燃料電池風(fēng)電廠
外部電源切斷時，建筑自有的“微電網(wǎng)”自動轉(zhuǎn)入內(nèi)部備用發(fā)電狀態(tài)；身在異地，打個電話就可以遙控一切家電；受到破壞干擾時，供電設(shè)備能夠自己查找問題點并自動修復(fù)……
核心提示
中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程已經(jīng)成功投運月余。智能電網(wǎng)是什么？有哪些特點？能實現(xiàn)什么功能？如何智能？帶著這些問題，記者再次走進(jìn)這一國際上覆蓋區(qū)域最廣、功能最齊全的智能電網(wǎng)項目，感受智能電網(wǎng)的魅力，體驗這被譽為“聰明電網(wǎng)”的“七十二變”神通。
下班途中 一個電話開空調(diào)
從技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的角度看，世界各國、各領(lǐng)域的專家、學(xué)者普遍認(rèn)為，智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。
而對于用戶而言，這一大堆聽上去晦澀難懂的技術(shù)手段，在中新天津生態(tài)城就變?yōu)槊弥?、看得見、能操控的實際應(yīng)用。
生態(tài)城將嘉銘小區(qū)作為智能小區(qū)試點。智能小區(qū)什么樣？在嘉銘小區(qū)的智能小區(qū)樣板間，解說員為記者展現(xiàn)了智能用電的神奇之處。
在這間智能樣板間的客廳中任何角落，只要一個PAD（手持平板電腦）在手，就能遙控屋內(nèi)所有智能空調(diào)、智能加濕器、智能空氣凈化器、電動窗簾、智能電視等全部智能家電的運行狀態(tài)。這個PAD就是智能交互終端，智能家居的一切控制都通過它來實現(xiàn)。比如在可視化的操作界面中，用手指劃到電視選項，點擊圖標(biāo)，就可以選擇開或關(guān)，選擇空調(diào)選項，可以定時開空調(diào)，還能設(shè)定空調(diào)的溫度。
不是只有智能家電能夠通過PAD控制，普通家電只要配上智能插座就能加入可遙控的隊伍。不僅如此，通過智能插座采集電器的實時用電情況，用戶還能夠在PAD安裝的能效管理平臺上查詢用電數(shù)據(jù)，進(jìn)行電器耗電分析，通過能效管理量身制定合理的用電策略，實現(xiàn)波峰波谷措施用電等合理用電狀態(tài)。
在樣板間里，記者發(fā)現(xiàn)，不僅可以通過PAD來實現(xiàn)以上功能，根據(jù)使用習(xí)慣的不同，用戶能夠通過電視和互聯(lián)網(wǎng)等終端完成以上操作。更有趣的是，還可以通過打電話來遠(yuǎn)程遙控家電狀態(tài)。
工作人員介紹，如果用戶一個小時以后到家，想提前開啟家中空調(diào)并設(shè)定溫度，這時，不管身處何方，只需要打一個電話即可將家中空調(diào)打開。
國家電網(wǎng)濱海供電分公司生態(tài)城營業(yè)所主任陳立東告訴記者，目前，中新天津生態(tài)城4平方公里起步區(qū)已經(jīng)逐步開始智能電網(wǎng)的應(yīng)用，“我們將國家電網(wǎng)公司自行研制并獲得國際專利的光纖復(fù)合低壓電纜（OPLC）技術(shù)，在嘉銘小區(qū)一期建設(shè)的418戶居民家庭中全部實現(xiàn)了電力光纖到戶，并結(jié)合在生態(tài)城智能營業(yè)廳建設(shè)的能效管理平臺實現(xiàn)了智能家居控制、智能用電、用電信息采集、安防報警、三網(wǎng)融合等功能。”
隨著中新天津生態(tài)城的逐步開發(fā)建設(shè)，起步區(qū)30000戶住宅將全部實施電力光纖入戶。未來，智能電網(wǎng)將覆蓋全部31平方公里，成為目前國際上最大區(qū)域、最綜合的一個智能電網(wǎng)示范區(qū)。
存儲光電 家庭節(jié)支新方法
位于生態(tài)城和暢路的智能營業(yè)廳是智能樓宇的試點。在該營業(yè)廳樓頂，有6臺合計6kW的風(fēng)機、5組合計30kW的光伏電池陣列，智能營業(yè)廳四層還建有15kW×4h的儲能裝置。
工作人員告訴記者，這就是智能電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)。有了這些發(fā)電裝置，智能營業(yè)廳不僅可以與外部電網(wǎng)連接運行，也可以實現(xiàn)獨立運行。
微電網(wǎng)將清潔能源作為主要電源，當(dāng)外部電網(wǎng)斷開時，智能電網(wǎng)將自動啟用微電網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)主網(wǎng)停電時，并網(wǎng)開關(guān)、光伏風(fēng)電開關(guān)由合變分，轉(zhuǎn)為停運狀態(tài)，隨即儲能裝置進(jìn)入放電狀態(tài)，對負(fù)荷進(jìn)行供電，然后光伏風(fēng)電開關(guān)由分變合，轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，實現(xiàn)對外發(fā)電，微電網(wǎng)完全可以在外部電網(wǎng)停電時從并網(wǎng)運行轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運行。
據(jù)介紹，生態(tài)城智能營業(yè)廳自帶的光伏風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)營業(yè)廳內(nèi)15kW的照明，并保證兩個汽車充電樁4小時內(nèi)全部負(fù)荷的自給自足。
未來，微電網(wǎng)將在中新天津生態(tài)城廣泛應(yīng)用。在中新天津生態(tài)城中，記者看到，很多正在建設(shè)的小區(qū)樓宇，向陽面的各層陽臺外立面看上去是外觀時尚的棕色橫條型板材，經(jīng)過專家介紹才知道，那些所謂的時尚板材實際上是太陽能光伏板，能夠利用光電效應(yīng)直接將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能，輸出直流電存入蓄電池中。
微電網(wǎng)“能量管理系統(tǒng)”，實現(xiàn)了分布式電源優(yōu)化控制、能量經(jīng)濟調(diào)度、可再生能源出力預(yù)測、無功優(yōu)化和電壓控制、需求側(cè)響應(yīng)、并網(wǎng)和孤島轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同電源之間的轉(zhuǎn)換，還可以通過智能終端為用戶提供風(fēng)光儲、周分類電量、分類累計電量以及累計碳減排效益等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。利用各種清潔能源發(fā)電方式存儲的電量，智能小區(qū)用戶就可以很好地通過智能用電管理系統(tǒng)對家庭用電進(jìn)行合理規(guī)劃，從而實現(xiàn)節(jié)約用能，有效降低用能費用支出。
如在未來實行階梯電價時，用戶可以在用電低谷期的低電價時進(jìn)行儲電，在用電高峰高電價時段則可使用儲存的電能。不僅有效利用了清潔能源，平滑能源供應(yīng)，還可以降低家庭用電消費。
此外，目前中新天津生態(tài)城在污水處理廠、中央大道等處都建設(shè)了光伏發(fā)電裝置，利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供日常使用。
記者在智能營業(yè)廳四樓體驗了未來家庭微電網(wǎng)的基本運行模式。在多點觸控屏上，家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)包括風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電模式，在模擬主網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)會自動切換到微電網(wǎng)的孤島模式，利用小型風(fēng)機、太陽能板以及儲能裝置為用戶提供自給自足的用電服務(wù)。
揭秘
故障排查從3小時縮至1分鐘
國家電網(wǎng)天津公司負(fù)責(zé)人介紹，智能電網(wǎng)是具備自愈功能的堅強電網(wǎng)。自愈就是智能電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”，是智能電網(wǎng)最重要的特征，遇到多重故障、外力破壞和各種災(zāi)害發(fā)生時，智能電網(wǎng)能夠快速防御，增強電網(wǎng)供電的安全可靠性。
在中新生態(tài)城智能營業(yè)廳三層辦公區(qū)，記者看到了智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。這里顯示了目前接入電網(wǎng)的生態(tài)城所有用戶的電網(wǎng)狀態(tài)。
陳立東介紹，自愈是智能配電網(wǎng)不同于傳統(tǒng)電網(wǎng)的一個重要特征，智能電網(wǎng)的自愈能力體現(xiàn)了供電可靠性。他用動畫演示了電網(wǎng)自愈的全過程，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，電路開關(guān)會跳閘，故障區(qū)域和非故障區(qū)域同時停電。這時，隨機配電自動化主站就會根據(jù)采集信息迅速確定故障區(qū)域，自動隔離故障區(qū)域，并盡快將故障區(qū)域用電接入其他備用電源，恢復(fù)供電。
陳立東告訴記者，電網(wǎng)故障從發(fā)生到恢復(fù)過程中最耗時間的環(huán)節(jié)就是排查故障，以前故障排查要靠維修人員逐段巡線，而現(xiàn)在通過智能配電，故障排查從原來的2至3小時縮短到1分鐘之內(nèi)，大大減少了停電的時間，在實施配電自動化的區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的供電可靠性能夠達(dá)到99.999%。
生態(tài)城智能電網(wǎng)通過智能變電站、配電自動化、設(shè)備狀態(tài)檢查、電能質(zhì)量監(jiān)控等多項內(nèi)容的建設(shè)，為生態(tài)城提供了堅實的電能保障。生態(tài)城智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)電壓合格率達(dá)到100%，10kV故障平均隔離時間為3分鐘，故障平均定位時間小于3分鐘，供電可靠性已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
再生能源發(fā)電
年減排23萬噸
在生態(tài)城，透明開放的智能電網(wǎng)應(yīng)用配電自動化、智能調(diào)度等技術(shù)，解決了風(fēng)能、太陽能等清潔能源發(fā)電裝機容量小、能量密度低、發(fā)電不穩(wěn)定等問題，形成了接納清潔能源的“高速公路”，滿足清潔能源發(fā)電自動控制、大規(guī)模輸送、分布式接入等安全并網(wǎng)控制要求。促進(jìn)了清潔能源的開發(fā)利用，從而降低了能源消耗和二氧化碳等污染物的排放，對推進(jìn)二氧化碳減排具有重大意義。
根據(jù)中新天津生態(tài)城總體規(guī)劃要求，區(qū)域內(nèi)可再生能源利用比例將不低于20％，可再生能源種類包含風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電及生物質(zhì)能發(fā)電3種，其總裝機容量將達(dá)到175兆瓦，預(yù)計年發(fā)電量為3.9億度左右，可以滿足約13萬普通家庭的用電需求。
目前，生態(tài)城中風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電兩種綠色能源已經(jīng)投入運行，分別為薊運河口4.5兆瓦風(fēng)電、污水處理廠1.1兆瓦光伏兩個項目，預(yù)計這兩座電廠年發(fā)電900萬度，可以滿足3000多戶普通家庭的綠色用電需求。
濱海供電分公司生態(tài)城營業(yè)所主任陳立東告訴記者，實現(xiàn)可再生能源發(fā)電的接入，將大大減少排放，他給出了一組數(shù)據(jù)。從總量上看，生態(tài)城電能年碳排放量將約為160萬噸，采用再生能源發(fā)電，比用傳統(tǒng)火力發(fā)電每年將減少碳排放量23萬噸。預(yù)計生態(tài)城中可再生能源發(fā)電年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤將超過11.8萬噸，伴隨電動汽車的使用，每年減少的污染物排放量為：一氧化碳9200kg、碳?xì)浠衔?00kg、氮氧化物6000kg。目前，通過提供電動汽車充換電服務(wù)，相比使用傳統(tǒng)燃油汽車已累計產(chǎn)生碳減排量562噸。
據(jù)介紹，未來將在生態(tài)城內(nèi)部署更多可再生能源，共同為生態(tài)城提供源源不斷的綠色能源。智能電網(wǎng)在生態(tài)城推廣應(yīng)用后，預(yù)計生態(tài)城單位電能碳排放量將降低至478克/千瓦時，比傳統(tǒng)電網(wǎng)降低約20％，碳減排效應(yīng)明顯。
此外，智能電網(wǎng)對分布式可再生能源的良好接入性也提高了發(fā)電側(cè)的運行效率，預(yù)計生態(tài)城風(fēng)力、太陽能年均發(fā)電利用小時數(shù)分別為2200h和1500h?？稍偕茉丛谀茉聪M中所占的比例將不斷提高，2020年之前將達(dá)到20%，這也為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略提供有力支撐。
智能電網(wǎng)的建設(shè)，也促進(jìn)了電動汽車的開發(fā)利用。根據(jù)生態(tài)城綠色交通規(guī)劃，至2015年生態(tài)城內(nèi)電動汽車（含混合動力車）數(shù)量將達(dá)510輛。為支撐生態(tài)城電動汽車運行，規(guī)劃建設(shè)3座大型充電站、3座中型充電站和150個充電樁。
目前，生態(tài)城起步區(qū)建設(shè)了3處電動汽車充/換電設(shè)施，分別是永定洲充電站、營業(yè)廳充電點和嘉銘小區(qū)充電點。僅永定洲充電站滿負(fù)荷運行，每年的充電電量將超過100萬千瓦時，減少的二氧化碳排放量約為937噸。
