文/本刊記者 肖吉德

ABB在智能電網(wǎng)建設(shè)的大潮中迎來(lái)了發(fā)展的明媚春天。持續(xù)的高強(qiáng)度創(chuàng)新是ABB長(zhǎng)期雄踞世界電力技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的根本原因，就是在面臨2002年這樣極為困難的時(shí)期對(duì)研發(fā)的投入也非?？捎^，ABB每年都有超過(guò)1000項(xiàng)的專利技術(shù)問(wèn)世。作為全球最大的電網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備供應(yīng)商，ABB在過(guò)去的100多年里憑借一系列突破性和演進(jìn)性創(chuàng)新引領(lǐng)著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，1891年推出全球第一個(gè)高壓交流輸電系統(tǒng)，1893年推出第一套三相輸電系統(tǒng)，1932年推出全球第一臺(tái)自冷式變壓器，1954年率先發(fā)明高壓直流（HVDC）輸電技術(shù)，2005年推出輕型高壓直流輸電技術(shù)，2006年建成的世界首個(gè)增效節(jié)能的特高壓試驗(yàn)中心開(kāi)創(chuàng)特高壓時(shí)代的新紀(jì)元。持續(xù)巨額的研發(fā)投入和出色的創(chuàng)新能力使ABB有能力幫助全球電網(wǎng)客戶在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲得明顯的優(yōu)勢(shì)，ABB電網(wǎng)技術(shù)成為全球用戶的首選，北美地區(qū)60%以上的電網(wǎng)設(shè)備由ABB提供。創(chuàng)新是ABB發(fā)展的基石和命脈，而智能電網(wǎng)將是人類在電能開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)上的一次重大創(chuàng)新，ABB有義務(wù)也有能力擔(dān)負(fù)這次技術(shù)創(chuàng)新的主力軍，同時(shí)也是ABB進(jìn)一步提升自己實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力的重大機(jī)遇。在這個(gè)重要時(shí)刻，ABB相關(guān)高層對(duì)此發(fā)表了自己的看法。

巧干智能電網(wǎng)

作為ABB首席技術(shù)官，唐維詩(shī)博士于1999年加入ABB并出任研究中心執(zhí)行董事，從2005至今一直擔(dān)任ABB首席技術(shù)官，負(fù)責(zé)公司的技術(shù)創(chuàng)新。對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展唐維詩(shī)發(fā)表了自己的看法。

唐維詩(shī)指出，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式告訴人們，工作“要巧干，而不要苦干”?；ㄒ稽c(diǎn)時(shí)間和精力分析工作方式，比只增加工作強(qiáng)度而不改變方式的效果更好。個(gè)人情況如此，大型系統(tǒng)也同樣如此。目前輸配電網(wǎng)的變化方式，也同樣面臨如何最好地應(yīng)對(duì)這些變化的問(wèn)題。讓現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施“苦干”嗎(在接近極限的工況下工作，用戶面臨故障和斷電增加的風(fēng)險(xiǎn))？還是采用“更智能的電網(wǎng)”作為更好的解決方案呢？

電網(wǎng)有別于其他人造服務(wù)不僅在于其廣泛的覆蓋性(無(wú)線通信可能除外)，而且還在于極高的可獲得性，電力的供應(yīng)必須緊隨客戶需求。電網(wǎng)的功能正經(jīng)歷一場(chǎng)根本性的變革。未來(lái)的電網(wǎng)通常是指“智能電網(wǎng)”。實(shí)現(xiàn)這一變革的關(guān)鍵技術(shù)得益于電力電子和自動(dòng)化領(lǐng)域所取得的進(jìn)步。未來(lái)電網(wǎng)中，發(fā)電和用電之間不再是單向關(guān)系，而是在能源儲(chǔ)存或供應(yīng)設(shè)備的幫助下實(shí)現(xiàn)了雙向互動(dòng)，從而確保發(fā)電和輸電基礎(chǔ)設(shè)施更符合生態(tài)要求，更具經(jīng)濟(jì)效益。

由于電能總消費(fèi)日益增加，加之市場(chǎng)自由化和可再生能源比重上升，電網(wǎng)壓力進(jìn)一步增加。風(fēng)能和太陽(yáng)能從本質(zhì)上說(shuō)具有間歇性和不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)。此外，可再生能源大多位于電網(wǎng)設(shè)施薄弱的偏遠(yuǎn)地區(qū)。因此，有必要重新評(píng)估用戶的作用和配電網(wǎng)的任務(wù)：那些擁有自己本地電廠的用戶正變成“主動(dòng)型用戶”。從前的配電網(wǎng)就變成收集分布式能源的接收電網(wǎng)。

當(dāng)用電量發(fā)生變化，如果采用以往的“苦干”方法，就得增加備用的周轉(zhuǎn)機(jī)組。這不僅成本很大，而且也部分抵消了可再生能源發(fā)電的環(huán)保效益。“巧干”則以更為全面的觀點(diǎn)看待輸電系統(tǒng)。傳統(tǒng)電網(wǎng)的控制系統(tǒng)假定需求方是“特定的”。而智能電網(wǎng)則鼓勵(lì)用戶改進(jìn)用電模式以適應(yīng)電網(wǎng)狀況。

控制系統(tǒng)做出最佳決策的能力取決于對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)及時(shí)準(zhǔn)確的了解。電網(wǎng)關(guān)鍵位置上安裝傳感器有助于獲得數(shù)據(jù)。雖然傳感器的安裝數(shù)量不斷增加，但令人驚訝的是，僅從現(xiàn)有設(shè)備就可以獲得很多數(shù)據(jù)。因此，除進(jìn)一步增加傳感器之外，智能電網(wǎng)還必須解決通信問(wèn)題，以便分享這些數(shù)據(jù)，甚至包括控制節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于發(fā)電來(lái)說(shuō)，輕型高壓直流技術(shù)可用于連接風(fēng)電場(chǎng)，同時(shí)通過(guò)控制無(wú)功功率提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。開(kāi)創(chuàng)性的儲(chǔ)能技術(shù)也已問(wèn)世，以應(yīng)對(duì)短期的電力需求變化。對(duì)于運(yùn)行和控制來(lái)說(shuō)，如果設(shè)備沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，那么最好的控制系統(tǒng)也不會(huì)有多大用處。談到家庭應(yīng)用時(shí)，智能儀表幫助居民及時(shí)了解家庭用電情況，也有助于計(jì)費(fèi)模式的調(diào)整，以鼓勵(lì)居民減少尖峰負(fù)荷期間的用電量。直觀的控制系統(tǒng)也有助于家庭用戶節(jié)約能源。

智能電力創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展

最近，ABB執(zhí)行副總裁、執(zhí)行委員會(huì)成員兼營(yíng)營(yíng)銷與客戶解決方案負(fù)責(zé)人柯睿思和A B B智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Bazmi Husain聯(lián)合撰文，闡述了對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)，也就是智能電網(wǎng)的看法。

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(jīng)設(shè)計(jì)和制造出發(fā)電、輸電、配電和用電所必需的基礎(chǔ)設(shè)施，從一開(kāi)始，ABB就始終處于電力基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的創(chuàng)新前沿。今天，任何工業(yè)應(yīng)用或居民生活幾乎都離不開(kāi)電力。在世界各地，電力比任何其他能源的需求增長(zhǎng)都更為迅速。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)數(shù)字化程度的提高對(duì)電力供應(yīng)的可靠性提出更高的要求，因?yàn)榧词顾查g的斷電也會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

今天，發(fā)電、輸電和用電的方式均不夠高效。由于效率低下，從一次能源到有效電力消費(fèi)的整個(gè)能源鏈中，損失了大約80%的能源。為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，人類需要新的基于電力價(jià)值鏈的解決方案：發(fā)電量必須增加，但同時(shí)必須減少溫室氣體排放，輸電、配電和用電必須更加高效。

ABB執(zhí)行副總裁、執(zhí)行委員會(huì)成員兼營(yíng)營(yíng)銷與客戶解決方案負(fù)責(zé)人柯睿思

ABB智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Bazmi Husain

為了實(shí)現(xiàn)日益增加的可再生能源的并網(wǎng)，同時(shí)顯著提高能源價(jià)值鏈的效率，需要大幅調(diào)整整個(gè)電力系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行方式。這種未來(lái)的系統(tǒng)就是“智能電網(wǎng)”。智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)必須滿足全球社會(huì)的四大要求：容量、可靠性、效率、可持續(xù)性。

據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，未來(lái)20年，全世界每周將要增加一座1 GW的電廠和相關(guān)電網(wǎng)設(shè)施，未來(lái)的電力系統(tǒng)必須以經(jīng)濟(jì)的方法應(yīng)對(duì)這種容量的增加。

輸電量越大，系統(tǒng)運(yùn)行就越接近穩(wěn)定的極限，但停電或甚至較小的擾動(dòng)事故也越來(lái)越難以令人接受，電力系統(tǒng)的可靠性始終是工程技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)，在過(guò)去幾十年取得了很大的進(jìn)步，但斷電的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。更加可靠的電力供應(yīng)不僅有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高生活質(zhì)量，而且也對(duì)氣候變化有著積極影響。如果電力系統(tǒng)能安全地處理和穩(wěn)定電網(wǎng)擾動(dòng)，則系統(tǒng)將要求較少的備用電廠，也就意味著更低的排放。

國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，未來(lái)20年，增效節(jié)能將能更好地遏制二氧化碳排放，其效果超過(guò)所有其它減排方案的總和。令人難以置信的是，企業(yè)不愿意在增效節(jié)能方面進(jìn)行投資。增效節(jié)能的投資一般在兩年內(nèi)即可通過(guò)節(jié)約下來(lái)的能源開(kāi)支收回成本，商業(yè)機(jī)構(gòu)往往不會(huì)放過(guò)這種快速回報(bào)的投資機(jī)會(huì)。其中一個(gè)主要障礙是許多家庭、企業(yè)、公共機(jī)構(gòu)缺乏對(duì)增效節(jié)能設(shè)備的了解，再加上其他各種可選方案，用戶更加困惑不解。目前，缺乏有效的激勵(lì)機(jī)制。

采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐或地?zé)崮馨l(fā)電，無(wú)疑是避免二氧化碳排放的有效方法。人們希望，隨著技術(shù)的改進(jìn)、轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降，這些能源對(duì)未來(lái)能源的貢獻(xiàn)將會(huì)增加。間歇式風(fēng)力發(fā)電是電網(wǎng)穩(wěn)定的另一大挑戰(zhàn)，需要增加額外儲(chǔ)備。連接遙遠(yuǎn)的海上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電，也需要相應(yīng)的技術(shù)。能源儲(chǔ)存將最終幫助克服間歇性的供電問(wèn)題，高壓直流電纜技術(shù)則是跨海輸電的辦法。

最終的影響來(lái)自最終用戶，取決于其希望消耗能源的數(shù)量和方式。按照現(xiàn)在的能源成本和高、低電價(jià)，鼓勵(lì)節(jié)約能源或在低電價(jià)時(shí)段用電的作用有限?，F(xiàn)在的技術(shù)可以讓用戶清晰地了解任一時(shí)刻的實(shí)時(shí)用電情況及其相應(yīng)的電費(fèi)。這對(duì)了解發(fā)電廠與用戶之間的需求響應(yīng)關(guān)系，減少所需備用電力作用重大。

ABB擁有完整的產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)組合，可進(jìn)一步提升和發(fā)展電力系統(tǒng)。廣域控制系統(tǒng)、柔性交流輸電系統(tǒng)、變電站控制、高壓直流系統(tǒng)、電纜連接、配電控制和低壓系統(tǒng)等解決電網(wǎng)問(wèn)題。傳動(dòng)系統(tǒng)、高效裝置和過(guò)程控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，則有助于增加工業(yè)和商業(yè)用電的效率。樓宇自動(dòng)化和控制是ABB服務(wù)的另一個(gè)具有節(jié)能潛力的領(lǐng)域。ABB儀表和促進(jìn)需求響應(yīng)互動(dòng)的連接通信技術(shù)，以及能源市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)軟件，也已經(jīng)廣泛用于全世界許多地方。

領(lǐng)跑智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

在柯睿思、唐維詩(shī)和Bazmi Husain等ABB管理層來(lái)看，ABB在新時(shí)期的一個(gè)重大使命將是致力于智能電網(wǎng)的發(fā)展，為可持續(xù)發(fā)展的世界提供智能高效的電力。智能電網(wǎng)將采用現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，是現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)物。作為擁有百年領(lǐng)先電網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)，ABB范圍廣泛的產(chǎn)品和系統(tǒng)將用于構(gòu)建和管理智能電網(wǎng)。其實(shí)早在智能電網(wǎng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)前很久，ABB就處于智能電網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的前沿。

ABB 廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（WAMS）在電力網(wǎng)絡(luò)重要部位實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)狀態(tài)信息。準(zhǔn)確的時(shí)間標(biāo)記由 GPS 衛(wèi)星提供。它結(jié)合相量數(shù)據(jù)，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)分析，檢測(cè)任何不穩(wěn)定現(xiàn)象。2003 年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT） 將 WAMS 技術(shù)確定為改變世界的十大技術(shù)之一。

ABB的世界級(jí)組合開(kāi)關(guān)應(yīng)用在北京奧運(yùn)核心工程

數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) (SCADA)監(jiān)測(cè)和管理國(guó)家和區(qū)域電網(wǎng)遠(yuǎn)程終端上成千上萬(wàn)個(gè)測(cè)量點(diǎn)。它們可以建立網(wǎng)絡(luò)模型、模擬電網(wǎng)運(yùn)行、檢測(cè)故障、制定停電問(wèn)題解決預(yù)案以及參與能源交易市場(chǎng)等。ABB 在全球提供了5000多套SCADA系統(tǒng)，多于其他任何供應(yīng)商。ABB 制造的世界上最大的SCADA系統(tǒng)安裝在印度的卡納塔克邦。該系統(tǒng)包括830個(gè)變電站，為1600萬(wàn)人提供電力。該系統(tǒng)可提高運(yùn)行效率50%，減少“客戶時(shí)間損失”70%。

FACTS 設(shè)備可以補(bǔ)償線路電感，實(shí)現(xiàn)最大電力傳輸 （串聯(lián)補(bǔ)償），并可控制電力流動(dòng)。世界上最大的靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）由 ABB 提供，服務(wù)于美國(guó)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。

高壓直流輸電系統(tǒng)（HVDC）先把電廠發(fā)出的電力從交流轉(zhuǎn)換成直流進(jìn)行傳輸，然后再轉(zhuǎn)回交流供用戶使用。以不同頻率（50或60 Hz）運(yùn)行的電網(wǎng)因此可以相互連接，而部分電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，也可以進(jìn)行隔離。在復(fù)雜地域(如海底) 輸電和低損耗遠(yuǎn)距離輸電方面，HVDC 技術(shù)是理想的選擇。在HVDC技術(shù)方面，ABB擁有50多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，被公認(rèn)為該領(lǐng)域的市場(chǎng)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是ABB智能電網(wǎng)產(chǎn)品系列中的關(guān)鍵部分，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程通信、監(jiān)測(cè)控制、 保護(hù)和故障評(píng)估等工作。ABB的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)滿足IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保與同類產(chǎn)品的互操作性。ABB已銷售700多套系統(tǒng)，并在莫斯科安裝了世界上最大的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。

優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是企業(yè)節(jié)能潛力最大的一項(xiàng)措施。僅傳動(dòng)系統(tǒng)一項(xiàng)就可節(jié)約3%左右的能源。ABB在全球安裝的傳動(dòng)每年可減少排放1.7億t二氧化碳，相當(dāng)于德國(guó)總排放量的20%。在過(guò)程控制中使用現(xiàn)有ABB技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%左右。

ABB為水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電提供電廠控制設(shè)備，同時(shí)為綠色能源并網(wǎng)發(fā)電專門(mén)提供遠(yuǎn)距離連接技術(shù)。這種自動(dòng)化系統(tǒng)和相關(guān)電氣設(shè)備已交付給歐洲首座 100 MW 大型太陽(yáng)能電廠——西班牙昂達(dá)索爾 (Andasol)。在阿爾及利亞，世界首座綜合太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)電廠（175MW）的成套電廠控制設(shè)備也由ABB 提供。另外在西班牙，ABB 以創(chuàng)記錄的時(shí)間以交鑰匙方式建造了一座1MW太陽(yáng)能集熱廠（80%效能比）。ABB已經(jīng)將230GW的可再生能源并入電網(wǎng)。

ABB是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)最大的電氣設(shè)備與服務(wù)供應(yīng)商。ABB為風(fēng)力發(fā)電和海底與陸地電網(wǎng)連接提供成套電氣系統(tǒng)。輕型高壓直流（HVDC Light ）以及無(wú)油電纜和結(jié)構(gòu)緊湊的換流站使Borkum海上風(fēng)電場(chǎng)與德國(guó)國(guó)家電網(wǎng)相連，該風(fēng)電場(chǎng)位于距離陸地125km的海上，額定功率400MW，是世界上最大的風(fēng)電場(chǎng)之一。

對(duì)電力公司而言，平衡電力是一個(gè)重大問(wèn)題，特別當(dāng)大量間歇式風(fēng)電和太陽(yáng)能電力并網(wǎng)時(shí)。電能的大量?jī)?chǔ)存有助于彌補(bǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)的任何不平衡，減少高成本運(yùn)轉(zhuǎn)所需備用容量的需求。配備直流—交流變流器的電池系統(tǒng)是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)途徑。ABB提供的世界上最大的電池蓄能系統(tǒng)(BESS)安裝在阿拉斯加的費(fèi)爾班克斯。該設(shè)施可在15min內(nèi)提供26MW電力。

FACTS設(shè)備通過(guò)控制線路電抗或注入無(wú)功功率，調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的電力流動(dòng)和電壓，使其傳輸容量最大化。通過(guò)整合電池儲(chǔ)存系統(tǒng)與FACTS，就可根據(jù)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(zhì)量控制。ABB提供的這種解決方案將于2010年投入運(yùn)行。將來(lái)的系統(tǒng)將在M W級(jí)水平上運(yùn)行。