在爱尔兰,2008年6月份IBM和爱尔兰工业发展署和爱尔兰的环保部共同建立的全球D3的管理中心,对水资源管理中心的流转进行管理,借助传感器可以将河流的流动、海浪的高度、微度和浮游植物经过集成传送到高性能计算机进行处理。在虚拟过程中,对整个爱尔兰工业开发和环境保护提供数据支持。
在我国,都江堰在2004年建成一套综合性的水资源监控及调度系统。整个系统包括了水情遥测子系统、墒情监测子系统、水质自动监测子系统、闸门控制子系统、视频监控子系统和计算机网络和信息管理子系统,实现了数据采集、数据处理、水情及工情监视、水质分析和灌渠调度管理等功能。利用该系统,我们可以直观地看到水情遥测子系统、闸门控制子系统和视频监控子系统的实际使用情况。
2.智慧的管理
利用IT技术在建立安全饮用水的评估和管理系统,实现了智能卡预收水费、无线抄表、水位监测、水质分析、远程监控等功能,解决了水资源过量开采和客户拖欠水费问题,实现了水资源的高效管理和利用。能自动分段计算水费,能与银行互联自动扣缴水费;能实时监测水质情况,确保我们喝到的是安全的水;甚至能够时刻监测水管情况,出现渗漏、爆裂前兆及时预警,减少水的浪费,避免由此带来的其他不便和损失。
11.2.3智慧新能源
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源要发展壮大,关键是借助于先进技术的帮助来降低成本。比如说光伏发电,光电转换率每提高一个点,成本就下降7%。目前,我国很多地区新能源产业的一些关键工艺、设备和原材料等方面,还受制于国外技术的垄断。如大型风电机组的轴承、太阳能电池的核心生产装备等。因此,从长远看,无论是政府还是企业,都得把重心放在基础性研究能力和技术创新能力的培养上。目前世界上可再生能源产业发展较好的国家,都是建立在对基础性研究和创新能力的培养之上的。比如,美国建立了国家可再生能源实验室,专门开展可再生能源领域的技术研发,统领全国可再生能源技术的研发。丹麦有全球最大的风电企业维斯塔斯,其核心技术就来源于丹麦国家瑞索实验室。这些国家级的研究机构都很好地将先进技术与新能源产业结合在一起,促进了国家整体创新能力的提升。新能源+技术模式称其为智慧新能源,智慧新能源并不是一个抽象的概念,简单地说,就是将系统能效技术与智能技术相耦合的一个全新能源系统产业。就是把能源产业与IT产业相结合,使得不同的能源能够在统一的平台上根据人们的不同需求相互转化与分配。或者可以这样理解,智慧新能源不仅指可再生能源的创新,还指传统能源的高效清洁利用,更重要的是,要将这些能源进行智能管理从而实现能源更高效的利用,达到二氧化碳的减排。
我国是煤炭大国,生产消费量占世界的40%以上,近些年来每年增长均接近2亿吨。在电源结构中,火电占总装机的75%火电发电所排放的二氧化碳估计占全国排放量的30%以上。我国正处于工业化、城市化加,速发展的历史阶段,能源需求还有比较大的增长空间。在能源需求总量增长较快的时期,我国应对气候变化和保护环境的压力越来越大。
2009年,在哥本哈根会议召开前夕,我国宣布了一项重要决定:到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。要实现之一目标,就必须做到真正意义上的节能减排,就必须大力发展可新能源产业。根据初步分析判断,要实现上述目标,到2020年中国水电装机要达到3亿千瓦以上,核电投运装机达到6000万~7000万千瓦以上,风电、太阳能及其他可再生能源利用量达到1.5亿吨标准煤以上。
新能源发展是未来能源发展的必然趋势已然成为共识,然而由于新能源对于高科技技术的依赖度非常高、资金投入大、回报周期长,使得处于发展初期的新能源面临着诸多挑战。目前新能源主要面临着以下方面的挑战:
1.我国目前对于整个新能源发展还缺乏一个周密、细致的规划。由于新能源发展争论也比较多,有关部门现在正在制订相关规划。
2.我国在新能源技术上掌握得不多,特别是拥有自主知识产权的科技创新仍然不多。发展新能源引进国外先进技术是必要的,但是我国必须要加强在新能源技术方面的自主创新。没有自主创新,我国在新能源方面能成为大国,但是不可能成为强国。
3.目前新能源的发展,成本比较高。比如,目前风能发电成本比火力发电高一倍;太阳能发电成本是火力发电的4倍。最近国家准备推出太阳能补电政策,征求太阳能行业的意见,太阳能行业的意见基本是每度电5元钱,这也是正常风力发电的价格。所以,新能源发展的成本还需要进一步降低。
要解决以上面临的挑战,需要从以下两个层面进行解决:
1.技术层次,这是解决新能源的首要层面。一定要通过自主创新和引进相结合,要在技术上取得突破。实现真正的新能源智能化。
2.经济层次。现在新能源发展投资成本较高,未来一要通过技术突破,另外要通过计算环境成本给新能源一定的补贴。
作为发展中国家,我国的经济社会发展更离不开能源的支持。面对节能减排的世界低碳趋势,我们更应立足于智慧新能源的开发和利用,加强国际合作共同发展新能源。
11.3智慧能源网
2009年在哥本哈根会议上,中国对世界承诺实现节能减排。因此我国“十二五”能源发展的一个重要特征就是低碳化,一个比智慧电网层次更高、规模更大的新型能源网路——智慧能源网即将在“十二五”期间提上日程。为此要优化发展煤炭产业、大力发展天然气、加快大型水电和核电建设。中国将发展以电力为核心的智慧能源网络。2009年11月27日,“国家‘十二五’国智慧能源网发展模式和实施方案课题组”在京成立,意味着中国正式开始筹备智慧能源网。一个比智能电网层次更高、规模更大的新型能源网络——智慧能源网即将在“十二五”期间提上日程。
智慧能源网也称为互动能源网,指利用先进的通讯、传感、储能、新材料、海量数据优化管理和智慧控制等技术,对传统能源的流程架构体系进行革新改造和创新,建构新型能源生产、消费的交互架构,形成不同能源网架间更高效率能源流的智慧配置和智慧交换,智慧能源网同目前较为流行的智慧电网的根本区别在于后者是单网架的智慧电网改革方案,而智慧能源网的改革方案是基于综合网架的。
智慧能源网将水、电、气,甚至热力等能源都要构建智能网络,不仅要求各品种能源实现智能化,而且还需要将不同能源品种网络有机整合,形成跨能源品种的能源生产、流通(交易)、消费网络。
为了解决由于新能源并网带来的调峰问题和电网适应性不够的问题国家推行了智能电网,但调峰不是电力一家的事情,水、电、气都有调峰需求,这就需要推行更高层次的智慧能源网络,借以解决社会上诸多能源问题。
目前我国的智慧能源网络的建设仍然是以智能电网为核心,建设中应参照以下建设体系:
1.实现发电、输电、配电和用电的互动化;
2.实现智能能源网产业的集成化;
3.实现以复合电力光纤电缆电网为主的通讯化;
4.实现发展标准的国际化;
5.实现主力能源的兼容化;
6.实现分布式能源管理的现代化和体系化;
7.实现储能技术的实用化;
8.实现电网升级的芯片技术和兼容标准的择优化;
9.实现信息管理平台的体系管理高端化;
10.实现电力交易的市场化。
对于中国而言,智慧能源网的建设首要需要有效地调整三十年改革开放以来形成的诸多的经济运行习惯和结构,构建世界上最富活力的创新社会,据此才能确保中国将新的产业革命、技术革命和思想革命的宏大体系付诸实践,建立适合自身的发展战略,改变中国公众和企业的能源消费方式和生产方式,并力争取得全球领导地位。由此,智能能源网建设的核心是以上体系标准的建造,而且这个标准的建造也是当代知识产权的最高创造,具有无与伦比的回报价值,同样是检验中国能源思想创新能力的标志。
智慧能源网的建设在我国已经进入试点运行阶段,“国家‘十二五’国智慧能源网发展模式和实施方案课题组”已开始在河北唐山和上海浦东论证智能能源网学说的可行性,目前已初见成效。其中,张江高科技园区被选做浦东智能能源网规划与实施的示范区。
上海张江高科技园示范区以绿色低碳技术、非生态消耗性技术为采纳重点,尝试新能源、分布能源等微网系统的接入并网,通过传感终端与智能化信息控制系统,实现各能源管网的调峰、储能等功能,探索实现能源网的智能、互动架构。该研究组还对公共基础信息网等现有技术架构与标准进行了分析,希望通过智能燃气网、智能水务网和微网示范项目带动,实现新的技术与产业标准的突破,创造重大的知识产权标准,占据产业制高点,为智能能源网的大范围推广积累产业基础。初步预计,通过区域性智能能源网的阶段性建设,引入新能源、分布式能源技术,在部分能源管线间实现智能化互动化,就可以实现园区“十二五”期末总耗能降低15%,减少碳排放81.25万吨。
我国率先提出智慧能源网概念,并已基本理清智能能源发展体系、模式和方案。专家认为,建设智能能源网将使我国能源效率提高至少15%,同时还将引领传统的互联网等产业转型升级。如果全球主要经济体系推进智能能源网建设,以2009年全球能源消费近110亿吨油当量而论,大约全球每年可节省10多亿吨标准油。