智能電網(wǎng)——日本的“電力路由器”

自2011年起，受311日本東部大地震所引發(fā)的核電站事故影響，日本開始大力尋求建立可抗自然災(zāi)害、充分應(yīng)用地區(qū)可再生能源的電力供給機制。基于這一設(shè)想，日本正在進行使用名為“電力路由器”的裝置，也被稱為數(shù)字電網(wǎng)或智能電網(wǎng)，靈活調(diào)度地區(qū)所發(fā)電力的電力系統(tǒng)實證實驗。 在智能電網(wǎng)革命初期，日本一直置身事外。因為與北美其他國家相比，該國電網(wǎng)要可靠、堅強得多。依托其成功的核電計劃，日本對削減用電高峰并無巨大需求。然而，福島核災(zāi)難的爆發(fā)，使日本突然陷入了輪流停電和供應(yīng)緊缺的困境。因此，東京電力公司最后決定部署智能電表。 觀點一：智能電網(wǎng)中的清潔能源將是日本未來電力發(fā)展方向 根據(jù)近期發(fā)布的《全球新能源發(fā)展報告2015》，日本的光伏累計裝機容量占全球的17.4%，僅次于德國和中國，位居第三。據(jù)了解，奧運會一向追求“更快、更高、更強”。各國在舉辦奧運會時，都會著力于更高標準的能源技術(shù)，更綠色的能源。日本舉國擁抱可再生能源，尤其是太陽能，不僅可以為2020年的夏季奧運會做準備，而且更是日本未來的能源安全和國家安全的主要方向。 在獲得奧林匹克舉辦權(quán)后，東京也啟動了可再生能源發(fā)展專責(zé)規(guī)劃，設(shè)置了分布式光伏發(fā)電的目標，也推行屋頂租賃項目，居民業(yè)主和商用建筑開發(fā)商可以將屋頂租賃給太陽能發(fā)電開發(fā)商，并收取一定的租賃費用。 除了政策刺激外，企業(yè)和商業(yè)力量也建構(gòu)著日本的太陽能帝國。跟中國一樣，日本也是個光伏制造大國，有許多優(yōu)秀的光伏制造企業(yè)，包括京瓷、三菱、三洋、夏普和Solar Frontier(昭和殼牌石油下面的子公司)。這些企業(yè)的母公司均為制造業(yè)巨頭，或化石燃料公司的轉(zhuǎn)型嘗試。 日本還有一個太陽能博物館。該館主要是面向孩子、青少年等公眾，展示太陽能的優(yōu)越性。這跟國內(nèi)漢能的清潔能源展示中心有著類似的功能，通過體驗來推廣太陽能。除了啟蒙和教育市場，日本政府和商業(yè)也非常積極地發(fā)展著分布式光伏。既然沒有足夠的土地，那就發(fā)展水面和空中的項目，他們把太陽能面板安裝在水上，目前還在研究宇宙光伏發(fā)電計劃。 觀點二：數(shù)字電網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)與電力供給的典范 “數(shù)字電網(wǎng)”(Digital Grid)概念，其工作原理是，構(gòu)建多個包括發(fā)電設(shè)備、用電方及存儲設(shè)備在內(nèi)的單元，利用帶IP地址的數(shù)字電網(wǎng)路由器(DGR)，將這些單元靈活地連接在一起。DGR可使模擬電力實現(xiàn)數(shù)字化，切斷發(fā)電設(shè)備與用電方的電力聯(lián)系，從而使發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備從各種電力制約中解放出來。并且通過統(tǒng)一數(shù)字化，使電力系統(tǒng)與控制信息系統(tǒng)實現(xiàn)虛擬一體化，也與結(jié)算系統(tǒng)實現(xiàn)一體化。也就是說，智能電網(wǎng)僅是將模擬電力的信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化，而數(shù)字電網(wǎng)則是要使電力系統(tǒng)、信息系統(tǒng)及結(jié)算系統(tǒng)全部統(tǒng)一實現(xiàn)數(shù)字化。 東京大學(xué)研究生院工學(xué)系研究科技術(shù)經(jīng)營戰(zhàn)略學(xué)專業(yè)特聘教授、一般社團法人數(shù)字電網(wǎng)聯(lián)盟代表理事阿部力也先生認為，能源服務(wù)提供商(ESP)這種企業(yè)形態(tài)將成為必要條件。能源服務(wù)提供商是單元的“大腦”。由多家能源服務(wù)提供商在電力市場進行交易，然后根據(jù)交易結(jié)果，向經(jīng)營者作出指示。 太陽能等可再生能源正在被普及推廣，在這種背景下，還需構(gòu)建將剩余電力存儲到“倉庫”中的機制。作為電力倉庫的蓄電池不一定要很大。由于電力是以光速輸送，因此即便倉庫遍布日本全國，也可瞬間拿來使用。也無需大規(guī)模的蓄電池技術(shù)。電力只是“信息”，能以光速傳輸，因此只需構(gòu)建倉庫遍布全國、瞬間即可使用的機制，并利用信息通信技術(shù)對其進行控制。 日本作為一個能源奇缺的國家，地域面積小且多為山地，鼓勵民眾安裝個體太陽能并利用互聯(lián)網(wǎng)調(diào)配電力儲存和輸送是其發(fā)展清潔能源，改變目前能用使用格局的最優(yōu)選項。不僅在能源安全上大大減少了風(fēng)險，還可以改善環(huán)境并形成新型能源商業(yè)模式，可謂一舉多得。