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第7章 电力产业智能化的发展与创新(3)

决策(Decision Making)是找准问题,选择并寻求解决方案的过程。然而在世界上用电决策是一个再简单不过的决策过程了,今天开不开电视、洗衣机、热水器,对城市居民来说,不假思索地一按开关就可以得到电力商品和服务,因为用电客户掌握着购买电力的“秤”的开关。可以说,现代社会的现代化表现为电气化,家庭用电开关可以是人类最无节制的一种能源消费的方式,个别人可以达到纵容能源消耗的地步。所以,现行电能消费只有灵敏的电源开关而无反应价格变化的灵敏电能计量,就无法将资源的短缺和环境的污染考虑进价格与成本决策之中。

回顾我国的电力销售方式演变过程,从“用电后抄表”收费转向“购电卡”事先购买电量后消费,实现了先交费后用电,电力营销从无到有。但是,在能源短缺、气候变化的现实中,这个随意的电开关必然还需要被赋予更多的意义——成本、价格、竞争、环境等,电力市场交易将从无到有,用户响应型购电决策是电网企业亟待解决的问题。

解决这一难题的技术有两种。

(1)用户分析其用电决策并进行决策的技术。

这一技术包括电力市场技术支持系统、用电管理信息系统、地理信息系统等子系统的功能,这些子系统各自具备交互的功能,允许客户在其中获得高度概括的信息,然后选择继续查看的方法,向客户提示潜在的问题和机会。

展示某城市各年度夏季最大负荷,点击当年最大负荷,用户就可以看见夏季的分月电价,点击c图的时段电价,可以看到19点的电价,用户可以看见这时自己使用的电是全年最贵的电价,就会自觉采取合理用电的方式,调整电力消费的强度。所以,电网的智能查询功能使用户十分方便地作出用电的决策,也能够根据这些信息对自己的用电状况进行适当调整,而目前由用户自行到该城市发改委网站上去查询一张目录电价表则难以让用户根据某时某地某用户的用电电价,达到调节电力需求的结果。

(2)为决策者提供一些建议方案的技术。

智能电网决策信息系统可以为加速决策提供方便,也为可以给用户的电开关赋予一种决策约束,让用户自己决定应该使用多少电,使用什么价位上的电,节约多少电,怎样节电。

这一智能电网技术包括了人工智能的技术。人工智能(Artificia lIntelligence)是一种让机器模拟人的思维和行为方式的科学,神经网络是一种能够发现并区分不同模式的人工智能,电网公司能够通过该用户的购电模块了解并分析用户的用电情况,如高峰、低谷消费电量的规律、家用电器的使用习惯,购买电卡电量的大小数目,习惯在哪一类银行购电,等等。当发生一笔不符合该用户的长期消费模式的行为时,神经网络会发出警报。

智能电表购电卡还可以将用电客户进行分类,如无约束购电、经济购电、生命线购电、低信用购电客户等,不同的客户采取不同的售电服务、节能咨询服务。

通过智能电网的决策支持系统对电力需求方进行详尽的分析,可以将需方电力负荷的形成规律和成因进行预测,建立综合电力供应和需求双方的预平衡方程,从而将发电厂投资、可再生能源发电、电网高效而经济地输电、大用户购电和电力客户购买方式等整合起来,提供各电力市场参与方相匹配的、及时响应的解决方案。

4)智能化变迁将推动电网组织变革

智能电网技术将支持电网提供更快捷、更高水平、更周全的服务。我国厂网分开以来,电网的功能转向以输电、配电和售电为主营业务的服务型组织。信息技术使电力工业向用户供电的方式和方法发生了根本的改变,电网的组织变革是伴随其中的。

今天的电网发展环境已经发生根本的变化。

(1)电气化的经济——表现为电力无所不在、不可或缺。电能改变了商业、生产和生活方式,反过来,这些新的生产和消费方式将挤压发电、电网的组织和服务方式。

(2)及时管理——零库存和速度经济,实现迅速感知消费者所需要的服务和产品。

(3)全球配置资源——全球化导致了无边界资本的新概念,全球各地的企业、消费者、供应商、经销商和制造商共同合作,不受地理限制。

(4)数字化电力——如今的电力企业经营实质上是带着各种各样信息的电子运动,这些信息可以是数字、文字、图片、声音,其出现和运行方式改变了电网通常采用的通信、电力传输的方式。未来我们可能不再需要目前这样宽敞的电力交易大厅,就像证券交易,或者,消费者可以通过Speedpass技术实现手机购电或者在一个电脑终端上就能购电。

因此,以灵活的数字化平台响应今天电力市场的多变需求,是智能电网组织生存与发展的新的必要条件。

5)重建电网和用户及发电商之间的战略伙伴关系

智能电网是可持续电力能源发展方式的新开端。建立智能化电网企业的战略联盟,包括发电商、电气设备生产商、零售商、用户,这是代表智能电网实施高级输电管理、配电管理和资产管理的承载人和目标对象。由于电网既是位于电力供应链中心的一个环节,又是面对终端电能用户的窗口,它必须充分依靠电网智能决策支持系统来支撑电网业务,所以相对于传统电网,智能电网具有更为广泛的、针对上下游电力市场及其相关电气设备市场的响应能力,在智能化的环境中,可以将厂网之间的战略伙伴关系贯穿到智能电网的全新的物流系统之中,重新铸造合作共赢的、新型的电力B2B与B2C的商务与服务关系网络。

(1)对于发电商。

智能电网能够通过对电力需求侧负荷数据库的深入分析,预测并确定未来电网中可再生能源、常规能源、清洁能源发电的容量投资和供电层次,构建可持续发展前提下的区域电网或跨区电网多元化发电能源结构;其次,通过电网DSM智能决策支持系统既为用户提供合同能源管理,也将发电商带入备用容量市场、移峰填谷、有序用电、实时电力市场信息发布和行情分析等电力市场交易业务的选择之中,使发电商能够有偿获得巨额的发电厂投资中的可回避容量和电量的效益。这是智能电网时代可能为发电商做到的真正意义上的优质服务。

(2)对于设备与零部件制造商。

智能化电网运营平台支持电网跨组织联盟的形成,实现电子数据交换(Electronic Data Interchange,EDI),以求降低电力交易成本和物流成本。目前EDI变得越来越重要,已经列入世界500强的不少大企业已经不再与无EDI支持的零售商和设备制造商做商业伙伴。与此同时,电子资金结算(EFT)允许组织不经过物理传输付款,通过电子货款和电子发票就可以完成商业交易。这已经成为一种新的商业模式,也是智能电网商业模式规划的重要内容。

(3)对于用电客户。

电网企业的规模和业务性质决定其拥有战略的敏感专长和运营智慧。与用电客户建立长期的战略合作伙伴关系,与零部件、设备和发电商共同构成“及时管理”的供应链,在向客户传递电能的瞬间物理过程中附加优质的用电服务,使电网内部实现全方位降低成本,获得前沿技术支持的速度优势、规模优势,这是智能电网战略的制高点。当然,速度不是唯一的优势,未来,智能电网公司的市场响应系统将在一定程度上替代负荷预测工作,并为零售商提供最佳销售价格和畅通的配电线路。

所以,智能电网是参与21世纪全球能源新战略的重要组成部分,只有电网智能化启动,才能带动电气、信息、可再生能源、清洁能源、节能等产业的技术创新,产生纲举目张的功效。

2.智能电网的任务

从经济学原理的角度看,智能电网是将信息与网络技术融入电网技术中重新创造了电网企业的经营模式,在市场机制的引领下,实现智能电网的任务——在21世纪提高能源效率、降低温室气体排放,减少气候变化对地球环境的影响。所以,智能电网的六大任务归纳如下。

(1)引领消费者对电能进行选择。电能商品有选择,才会有节约、才会出能效。然而,有选择,就需要电网企业在价格、品种、时间和交易方式上下足工夫,千方百计促进能效的提高,促进可再生能源的上网。

(2)创造大规模、多样化的储能方式。传统电力能源的储能方式比较直接,准确地应该称之为“储备电能”,通常情况下,人们采用的储备电能的手段有很多:

直接充电、电池储电、备用发电机组,等等。但是,在智能电网的信息高速更新和传递的条件下,我们可以解放思想,引入“储能”的概念,智能电网经营战略就会更加多样化,如储备煤炭、储备天然气、囤备生物质、水库蓄水、低谷电蓄热蓄冰、飞轮蓄能、蓄电池、电动汽车的充蓄电和放电,光伏发电上网、风电与水电互备季节储能、风电与太阳能互备昼夜储能、需方响应等,依靠智能电网的信息加工、高效率传递,灵活调度和敏捷定价,就可以为电能的供需平衡、高效利用带来根本的转机。

(3)为混合动力交通提供充足的电源。混合电源交通只能是依靠电网提供持续动力,从迈阿密智能能源项目可以看出,电网建设电动汽车充电站,就是为混合动力汽车提供充足能源的前提。

(4)可再生能源并网。可再生能源与常规煤电、大水电和核电是有区别的,表现出发电不确定、出力不稳定等特征,所以,可再生能源并网一直是传统电网运营者感到比较棘手的问题,然而,在智能电网中,可再生能源事实上也有并网与非并网的选择,非并网就是适合分布式供电的发电类型,如小型风电和水电,自给自足;而可再生能源并网则需要主电网的自动化水平、智能决策支持程度高,要能够抵御风险,抗干扰、自愈能力和事故处理能力强。

(5)开发绿色建筑标准帮助电网削减高峰负荷。建筑设施用电,大多是高峰负荷,开发绿色建筑,将节约50%的能源消耗,并且降低电网的高峰负荷。这一切都需要智能电网快速、准确、高效地传递信息,电力需求端的快速响应,实现科学、智能用电决策,达到可持续能源与环境的终极目标。

(6)太阳能的全天候使用。具备清洁能源并网前提之后,更为重要的问题是如何让太阳能等清洁能源能够有效地到达消费者,被高效率地利用。这需要建立绿色电力销售渠道——既满足市场运营规则,又在技术与经济上可行的可再生电能全天候优先使用的实施方案。在全天候使用中,太阳能和风能可以互为备用。英国已经规划到2020年将500万千瓦的电能从近海输入东部地区,通过在东海岸新建多端高压直流线路将可再生电能接入电网。在智能化配电网方面,将采用先进的动态输电限额技术,解决近海上风电场与配电网联网的问题。

3.3智能电网生产函数模型

从产业经济学原理看智能电网的建设,将是电力产业的一次重大产业升级过程。用生产函数的模型分析有关智能电网的生产要素投入和产出规律,深入解析智能电网对于电力工业发展、国家经济与社会、环境等宏观与微观经济稳定增长的重要影响,具有十分重要的意义。

生产函数模型是一种反映特定产品产出依赖于投入的各类生产要素或资源使用方式的分析模型。用于研究某一产业的投入与产出之间、要素中的物理、经济和技术等相关特性。

总之,通过对智能电网的技术、投资、人才、资产等生产要素的研究,建立其生产要素与智能电网运营的绩效和经济增长之间的关系,创造一个基于互联网和电能多元化的新型能源产业变革,并以此带动美国和全球经济的转型。

3.3.1技术系数与智能电网技术

电网供应一度电所需要的生产要素的配合比例被人们称为技术系数。在常规电能生产、输电、配电和售电的流程中,所投入的生产要素不过是劳动者、发电机组、煤炭、电力线、变电站、变压器等。在未进行信息化改造时,劳动与资本的结构是2∶1,技术进步带来的自动化和信息化将会使这一结构比例改变为1∶1,说明投入的劳动力的比例被降低了。随着智能电网建设,决策支持系统和网络化,将大幅度地促使多元化的资本与智能电网技术对劳动力的替代,尤其是对第一线工人和中层管理人员的劳动素质和效率的提升趋势将更加明显。

3.3.2技术进步是智能电网效益的真正来源

经历了近半个多世纪的发展完善,生产力函数趋向于更加广泛的应用以及定量研究。同时,世界各国经济发展在经历了只重产出、规模而轻效率的发展阶段之后,面临能源短缺、资源匮乏、环境污染等问题,迫切需要改变发展模式。以我国为例,单位GDP能耗是日本的三倍,比印度也还高出一倍。要改变这种粗犷型的经济增长方式,真正走上效益型的发展道路,唯一的方法就是依靠技术进步,走集约型的发展模式,提高企业生产效率。

对于电力企业而言,技术进步不仅包括先进技术的应用,同时也指向高级的资产管理技术,通过先进技术以及科学的管理提高资产利用效率、降低能耗,智能电网对于电网技术的推广与发展集中体现在这一点上。

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